液压单向阀铸造工艺的优化

液压单向阀铸造工艺的优化

原油单向阀广泛应用于1.0.42.0ma、10.1200mm的公路桥和温度-10.50的管道中。防止液体介质的回流。本文以公称通径为250mm的液压单向阀为研究对象,详细介绍其消失模铸造工艺过程。该液压单向阀的外形尺寸为450mm×700mm,法兰部位的壁厚为25mm,其他部位壁厚为12mm;材质选取为QT450-10,工作压力2.0MPa,铸件重量为120kg。两端通径法兰上具有12个准29mm孔,中间法兰上具有8个准20mm孔。1系统压力的影响液压单向阀安装于液压管道中,工作状态下,受到液压介质的挤压;当阀门因受力而发生较大形变时,液压回路将发生泄漏,具有一定的安全隐患;因而对铸件材质与致密性要求较高。1.1中间法兰浇注系统计算浇注系统不仅能使合金液平稳充型;同时需确保充型速度、模样的热分解速度及热分解产物的排出速度三者之间的良好匹配;确保充型顺利,防止充型过程中出现铸型坍塌、呛火现象,使铸件内部无气孔、夹杂缺陷。球铁、铸铁件通常采用侧注、底注的浇注方式,其目的是实现合金液的平稳充型,可以将缺陷移至预定位置(如冒口中);而顶注方式常会将缺陷分散在铸件内部。液压单向阀浇注系统采用侧注式浇注方式。上、下通径法兰水平放置,中间法兰位于侧面。从铸件的1/3部位,即中间法兰位置进行浇注。其综合了底注式与阶梯式浇注系统两者的优势。(1)浇注时间计算利用公式t=kt(G1/3+G1/2)计算浇注时间。其中,t为浇注时间,s;kt为修正系数,本例选取kt=0.80;G为铸型内部合金总质量,kg,本例G=255kg;于是计算得到浇注时间t=17.8s。(2)确定平均压头利用公式Havg=H0-h2/2h0计算平均压头。其中,H0为内浇道上部的合金液压头,cm,H0=56cm;h0为铸件高度,cm;h为内浇道上部的铸件高度,cm;计算得Havg=41cm。(3)内浇道总截面积浇注系统中的内浇道截面积可借助奥藏公式Fin=G/(0.31utHagv1/2)计算。其中,Fin为内浇道截面积,cm2;u为流量系数,该处选取u=0.48;于是计算得到Fin=14cm2。(4)各阻元截面积确定在浇注系统中,各阻元截面积受各种因素影响,包括模型簇的组装形式;铸件尺寸;每只砂箱中模型簇数目等。在浇注过程中,为了避免从直浇道中吸入空气,要求内浇道面积≤直浇道面积。在消失模铸造合金液浇注过程中,要求其最小阻流面积稍大于砂型铸造;这是因为消失模铸造时,其模型将产生一定的浇注阻力。摇包浇注时,可参照封闭式浇注系统时的各组元截面积配比进行安排:1.2共晶结晶阶段球铁冒口的作用是可对合金液进行凝固补缩;针对非共晶球铁,其可对共晶结晶之前的凝固进行补缩。在共晶结晶阶段,出现大范围的粘糊状凝固,常常将补缩通道堵塞;于是在共晶团之间容易出现微观缩松,而冒口难以对该种缩松进行补充。不过在共晶结晶阶段,当铸型与已经凝固的铸型外壳刚度较高,合金液回送通道完全封闭时;石墨化膨胀可完全消除该种缩松缺陷。在该种情况下,若浇注温度也较高;可认为冒口仅作合金液收缩补充之用,避免形成缩孔缺陷。液压单向阀的阀壁较厚且均匀,各部位未形成明显热节;借助负压消失模铸造工艺,铸型刚度较大;利用石墨化膨胀,可以完成自身的凝固补缩;从而得到无缩孔、缩松的铸件;因而本工艺仅设置了集渣小冒口。2模型成型、养护和模型组装液压单向阀的阀体模样如图1所示,其综合收缩率是1.2%。为了获得较高的模型刚度,且成形美观;珠粒预发密度选取为23~26kg/m3,采用EPS模具成型。模样涂刷两次EP9514涂料,并进行烘干;模型簇在砂箱外进行组装,并采用木支架进行固定;组装完成的模型簇如图2。3箱内部各项参数的均衡液压单向阀阀体在消失模铸造生产线上完成铸造。砂箱尺寸1500mm×1200mm×1100mm,每箱两件;在砂箱底部与四角共五面进行抽气,在砂箱内部各向负压梯度均衡,无明显差异。采用流量可调的加砂机构实现均匀填砂,用以降低EPS模样的形变。采用变频3D震实台进行震实;该震实台的启停频率与振幅较为平稳,有效防止模样因剧烈的振幅波动而发生形变。浇注管采用陶瓷材料,浇口杯具有足够的耐火度;两者之间采用胶泥进行密封。在1.5t中频炉中进行熔炼,铁液的出炉温度为1540~1590℃;借助一次球化处理技术,其球化率为89.38%。浇注过程中,负压控制在50~60kPa区间,并保压5min。4液压加工过程经清理抛丸处理之后的液压单向阀阀体铸件如图3。铸件表面光洁,其棱角明晰。法兰小孔内壁光滑,其棱边清晰;同时小孔尺寸精准,接近于机加工精度。以该消失模铸造工艺所制备的液压单向阀阀体铸件40只。仅3只铸件出现了较轻的皱皮缺陷,采用机加工可解决该问题。铸件经机加工之后,在2.5MPa水压环境下进行阀体的耐压试验,铸件合格率100%。5d250mm液压单向阀系统合理设计浇注系统与冒口,实现合金液的平稳充型;为了获得较高的模型刚度,珠粒预发密度选取为23~26kg/m3;采用变频的3D震实台进行震实,