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标题 垂直线生产的可锻铸铁管件缺陷改进措施
范文

    陈凤宇 刘颖

    

    摘 要:通过对比垂直浇注与水平浇注区别,针对垂直线生产可锻铸铁管件出现的较严重的气孔、夹渣、缩松缺陷,分析缺陷产生原因,并通过改进浇注系统结构形式及排气方式,解决可锻铸铁管件气孔、夹渣、缩松缺陷。

    关键词:浇口杯;浇道;卷气;排气;挡渣;补缩

    DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.039

    垂直造型与水平造型工艺特点的区别,致使其在生产中出现的铸造缺陷也有所不同,利用垂直线生产玛钢管件的主要缺陷是气孔,其次是夹渣、缩松,解决上述缺陷关键是通过优化模具设计。

    1 优化浇注系统设计,避免气体卷入砂型型腔

    1.1 优化浇口杯设计,防止铁水飞溅

    采用圆口六角弧面浇口杯,浇口杯承接铁水面应避免出现大的平面(如图1),尽量设计成圆弧面承接铁水(如图2)。浇口杯端部设计成圆口便于找准浇口,六角弧面设计便于铁水汇集注入直浇道。现场浇注情况也表明图2形式的浇口杯更便于控制铁水流速。

    1.2 优化浇道的设计,将竖直浇道设计成截面积连续渐变的梯形

    铁水在竖直向下流动过程,受重力加速度影响,铁水截面积越来越小,因此应将直浇道设计成截面积连续渐变的梯形;否则铁水流动过程会在直浇道中留有空隙,因此造成铁水流动吸气并卷入铁水进入铸件型腔,若气体排出不畅就会造成气孔缺陷。因垂直生产的工艺特点,可锻铸铁铸件自上而下分层排布,不同层铸件铁水接近同时浇注,竖直浇道设计计算公式如下:

    F——竖直浇道截面积,单位mm2;

    G——该处浇道充型的所有铸件的总质量,单位Kg;

    t——设计充型时间,单位sec;

    m——损失因数,铁水在浇注系统中流速降低系数,一般取0.6;

    H——铁水在浇道处的静压头高度。

    1.3 设置排气结构,便于铸件型腔气体排出

    在砂型、砂芯处开设排气槽,在铸件最后充型部位开设排气通道,若铸件位置局限无法开设排气通道,可以设置集气空腔。另外,也可以在浇道上设置阻流截面减缓铁水流速,以利于型腔排气。

    2 优化浇注系统设计,设置各种集渣结构,提高浇注系统挡渣效果

    2.1 按封闭式或半封闭式设计浇注系统

    可锻铸铁生产用废机铁、废钢、回炉料等原材料一般纯净度较差,造成铁水极易混进杂质,同时中频炉熔炼铁水也不利于铁水夹渣排出,因此可锻铸铁管件模具的浇注系统一般需设置成封闭式或半封闭式,以提高浇注系统挡渣效果。结合垂直造型特点,横浇道做成窄而高楔形结构,楔形窄面朝下,如图3。楔形结构上下宽度比约为2:1,高度约为下部宽度的4倍,楔形结构利于铁水尽快充满浇道,且利于铁水夹渣的上浮。为提高浇道挡渣效果,将水平浇道与竖直浇道的搭接截面设计成薄而宽的扇形结构,如图4;各部分浇道在分流时,应将相互搭接的浇注分别置于正反板上。

    2.2 浇口杯上设置集渣包

    如图2,在浇口杯底部设置长度约25mm的集渣包,收集第一股冷铁水及飞溅的铁水。

    2.3 水平浇道、竖直浇道末端设置集渣包

    集渣包对净化铁水,减轻铸件缺陷有一定的作用,集渣包一般设置在浇道末端。在水平浇道末端设置楔形集渣包,将流经的头股冷铁水、脏贴水及表面浮渣汇集于此。楔形集渣包一般长出最后一个竖直浇道30~40mm,楔形两端高度比为2:1,结构如图5。

    在竖直浇道末端設置球形或圆柱形集渣包,将流经的头股冷铁水、脏贴水及浮砂、铁豆汇集于此。集渣包结构如图6。

    3 优化设计暗冒结构形式,提高暗冒补缩效率

    可锻铸铁件是经铸态白口坯件经高温石墨化退火后获得的,铸态白口坯收缩倾向大,补缩不足极易产生收缩缺陷。根据可锻铸铁管件结构特点一般用侧热暗冒口补缩,采用热节圆法设计暗冒尺寸,补缩距离按热节圆直径的4.5计算。为提高暗冒补缩效率,暗冒上半部分需保证足够高度,并设置“V”暗冒窝延迟暗冒顶部凝固,避免暗冒内出现负压,降低暗冒内铁水提高补缩能力;暗冒下半部分要较浇口厚3~5mm,延缓冒口颈凝固。暗冒结构式如图7。

    4 结论

    采用封闭式浇注系统,增加排气通道,设置集渣包等措施后,经试验可锻铸铁管件的气孔、夹渣、缩松缺陷明显减少,取得了较好效果。

    参考文献:

    [1]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册:铸铁(第二版)[M].机械工业出版社.

    [2]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册:铸造工艺(第二版)[M].机械工业出版社.

    [3]李昂,吴密.铸造工艺设计技术及生产质量控制实用手册[M].金版电子出版社,2003(05).

    作者简介:陈凤宇(1976-),男,河北玉田人,本科,助理工程师,技术部副部长,研究方向:优化沟槽及玛钢管件模具设计工艺,从事新产品开发、模具设计及与模具相关缺陷的技术指导。

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更新时间:2025/3/15 16:29:39