z16閘板閥體鑄造工藝

z16閘板閥體鑄造工藝

主缸最大尺寸為205m2855mm930mm（圖1），重量為2.7噸，由zg230-450組成。其工作壓力為0.2～0.3MPa,鑄件不允許有裂紋、縮孔、疏松、氣孔等鑄造缺陷,須進(jìn)行0.5MPa的水壓試驗(yàn),保壓30min以上不得有滲漏。方(圓)法蘭及內(nèi)腔直口經(jīng)機(jī)械加工后需進(jìn)行磁粉探傷檢驗(yàn)。1澆注位置的確定該閥體屬于箱式結(jié)構(gòu)鑄件,主要壁厚在25mm～35mm范圍。在方(圓)法蘭和內(nèi)腔直口部位非常容易產(chǎn)生縮孔或縮松;在兩個(gè)立腳處易出現(xiàn)裂紋。從利于順序凝固和補(bǔ)縮考慮,選取如圖2所示的澆注位置。鑄件采用四箱造型,明冒口位于上箱,沿閥體對稱中心線一分為二形成上下兩個(gè)中箱分型面。1.1管道布暗冒口采用開放式澆注系統(tǒng),直澆道選用內(nèi)徑?70mm耐火瓷管沿中間圓芯頂部中心進(jìn)入;內(nèi)澆道采取?40mm耐火瓷管四道均布,通過上下兩層分別進(jìn)入暗冒口。這樣的澆注系統(tǒng)能夠保證連續(xù)充型平穩(wěn),充滿型腔的時(shí)間較為適宜,能獲得輪廓完整清晰的鑄件,可調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布,可實(shí)現(xiàn)順序凝固,有利于強(qiáng)化冒口對鑄件補(bǔ)縮效果,減少鑄造應(yīng)力,防止鑄件出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷,澆道有耐火瓷管保護(hù),有效地避免了沖砂現(xiàn)象的發(fā)生。1.2表型設(shè)計(jì)和模數(shù)法確定在鑄件厚大熱節(jié)處即方(圓)法蘭和內(nèi)腔直口部位設(shè)置冒口。如圖2所示,方法蘭處放置保溫明冒口200mm×300mm×500mm(加220mm×70mm厚為50mm的補(bǔ)貼)共2個(gè);上部圓法蘭處放置保溫明冒口(保證排氣孔與大氣相通)?180mm×200mm共8個(gè);上止口處即在圓芯上半部放置保溫暗冒口130mm×195mm×170mm(配175mm×220mm×厚100mm冒口活塊、冒口頸寬140mm×厚100mm×長120mm)共4個(gè),下止口處即在圓芯下半部放置砂型暗冒口130mm×195mm×260mm(冒口頸寬120mm×厚100mm×長120mm)共4個(gè);兩個(gè)立腳處放置保溫暗冒口160mm×240mm×210mm各一個(gè)。采用模數(shù)法計(jì)算冒口。該鑄件圓法蘭熱節(jié)模數(shù)按矩形桿計(jì)算,根據(jù)M圓=(a圓b圓)/[2(b圓+a圓)],式中圓法蘭截面的寬度b圓=(1915-1600)/2=157.5(mm)=15.75cm,圓法蘭截面的長度a圓=45mm=4.5cm;故鑄件圓法蘭熱節(jié)模數(shù)M圓=1.75cm。該鑄件圓法蘭選取?180mm×200mm保溫明冒口的模數(shù)M圓冒=3.14×(180/2)2×200/[2×3.14×(180/2)2+3.14×180×200]=3.125cm;ZG230-450屬于碳素鋼,當(dāng)M圓冒≥1.2M圓時(shí),就可實(shí)現(xiàn)冒口對鑄件最后凝固部位的補(bǔ)縮;M圓冒/M圓=3.125/1.75=1.79≥1.2,冒口模數(shù)符合要求;冒口的有效補(bǔ)縮距離為L冒=4.5T=4.5×45mm=202.5mm,則圓法蘭設(shè)置8個(gè)保溫冒口的有效補(bǔ)縮距離,應(yīng)為冒口有效補(bǔ)縮距離與冒口本身尺寸之和,即:L圓冒=[8×202.5mm+8×(180+100)mm]×1.4=5400(mm)>圓法蘭需要補(bǔ)縮的距離πD=3.14×(1600+100)=5340(mm),故設(shè)置8個(gè)冒口是較為適宜的。同時(shí),冒口必須具有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件被補(bǔ)縮部分的體積收縮,補(bǔ)縮圓法蘭熱節(jié)部位重量G圓=3.14×(1600+100)×157.5×45×7.85×10-6=300(kg),冒口重量G圓冒=8×3.14×(180/2)×200×7.85×10-6=350(kg),冒口能補(bǔ)縮的最大熱節(jié)重量G圓最大=[(η-ε)/ε]×G圓冒,式中保溫冒口補(bǔ)縮效率η=25%、鋼的凝固收縮率ε=4.5%,則G圓最大=[(25-4.5)/4.5]×350=1590(kg);故G最大>G圓,因此圓法蘭冒口補(bǔ)縮所需鋼液量也是足夠的。同理,可計(jì)算出內(nèi)腔直口部位及方法蘭部位設(shè)置冒口尺寸也是合理的。1.3補(bǔ)貼的設(shè)置方式方法蘭處冒口在垂直方向的補(bǔ)縮距離不夠,故在200mm×300mm保溫明冒口之下設(shè)置補(bǔ)貼,經(jīng)計(jì)算,補(bǔ)貼的長度為220mm、寬度為70mm、厚度為50mm較適宜。1.4澆注工藝設(shè)計(jì)該鑄件內(nèi)腔為圓柱體與長方體相貫,砂芯設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn),設(shè)計(jì)采用分體組合砂芯。1#圓芯具體工藝如圖3所示。沿閥體分型面將圓芯一分為二形成上半部、下半部兩個(gè)圓芯,上半部圓芯頂部不留芯頭,下部設(shè)有芯頭,芯頭高度與2#舌頭芯(見圖4)中間外圈等高。制作1#圓芯時(shí),芯鐵采用?12mm圓鋼彎制,在砂芯的頂部留有兩個(gè)高度適中、不超過砂芯頂面的吊環(huán),并與芯鐵焊接在一起,在制芯時(shí)適當(dāng)挖出凹坑露出以便起吊之用。在圓芯中心部位埋放?70mm耐火瓷管當(dāng)作直澆道,在位于直澆道底部設(shè)有五通瓷管、連接4個(gè)內(nèi)澆道?40mm耐火瓷管,并與暗冒口活塊相通,在4個(gè)175mm×220mm×厚100mm均布的冒口活塊上面,各放置保溫暗冒口130mm×195mm×170mm一個(gè),其140mm×100mm×120mm冒口頸相交于鑄件內(nèi)腔外皮。這樣,澆口通冒口,確保有良好的補(bǔ)縮效果。下半部圓芯底部留有與砂芯等徑的芯頭,頂部留有吊環(huán)。在下半部圓芯均勻放置4個(gè)130mm×195mm×260mm砂型暗冒口,冒口頂面與砂芯頂面齊平,其120mm×100mm×120mm冒口頸相交于鑄件內(nèi)腔外皮。2#舌頭芯具體工藝如圖4所示。在舌頭芯大身留有足夠長的芯頭,以防止漂芯。用1吋鋼管制作隨形芯鐵(并在芯鐵鋼管上用氧氣槍交叉割制出直徑約為10mm的排氣孔)并焊有吊環(huán),芯砂采用退讓性好的酯硬化水玻璃砂。2鑄造產(chǎn)量控制2.1冒口位置標(biāo)記及封裝如圖5所示,沿閥體對稱中心線(上下箱分型面)分割成上下兩個(gè)整體中空半鐵模實(shí)樣,在實(shí)樣上對方法蘭處、立腳處、圓法蘭處冒口位置作出標(biāo)記。模樣采用鋼板制作。冒口補(bǔ)貼為木制活塊;加工余量為10mm;鑄造收縮率為2%;起模斜度2.5°;分型負(fù)數(shù)3mm。1#圓芯采用一個(gè)芯盒互倒底部墊板調(diào)整芯頭的方法,分別制作上下半部圓芯,分別對直澆道及冒口埋放位置作出標(biāo)記。2#舌頭芯沿對稱線下部采用芯盒、上采用刮板和拉筋壓條的方法制作,中間圓孔采用可拆卸套圈以提高打芯效率。2.2砂、砂、鐵、噴混凝土砂造型材料選用福建平潭天然硅砂,粒度40～70目,含泥量≤0.5%,水分≤0.5%,SiO2含量大于97%。型砂使用表面強(qiáng)度高、流動性好、退讓性好、鑄件表面光滑的新型水玻璃酯硬化砂。混砂設(shè)備使用懸臂式混砂機(jī),型砂(80%再生砂+20%新砂)+3%水玻璃+0.5%有機(jī)酯固化劑;芯砂(60%再生砂+40%新砂)+3%水玻璃+0.5%有機(jī)酯固化劑。用半鐵模實(shí)樣分別造出上下兩個(gè)中箱、上中箱方法蘭處放置2個(gè)保溫明冒口;在平臺上造出上箱,按正確位置放置6個(gè)保暗明冒口,并保證頂部排氣孔與大氣相通;在中心部位埋放直澆道?70mm耐火瓷管;造下箱保證芯頭定位環(huán)位置正確,并在中心部位留有排氣孔。在立腳部位鋪設(shè)較厚的鉻鐵礦砂,以加強(qiáng)其激冷效果,減小裂紋產(chǎn)生的傾向。在砂芯頂部適當(dāng)位置留有三個(gè)不超過砂芯頂面的內(nèi)埋吊環(huán),在制芯時(shí)挖砂露出以便起吊之用。2.3表層落砂,加固冒口為了防止鑄件表面產(chǎn)生粘砂,在砂箱型腔工作表面及砂芯工作表面涂刷抗粘性好、耐火度高的鋯英粉醇基涂料2～3層(有鉻鐵礦砂部位不刷涂料),分層點(diǎn)燃干燥固化以增加型砂表面強(qiáng)度,避免表層落砂,提高鑄件質(zhì)量。首先將下半部圓芯按正確位置放入下箱芯頭定位環(huán)中,其次合放下中箱,再次是安放2#舌頭芯、然后套入上半部圓芯,確保上下半部圓芯冒口位置上下對正,檢查鑄件尺寸保證周圈壁厚均勻一致,且符合鑄造工藝技術(shù)要求;用混拌好的型砂填補(bǔ)堵塞砂芯頂部留有3個(gè)吊環(huán)凹坑,并刷鋯英粉醇基涂料點(diǎn)燃固化;然后再合放上中箱;在圓芯頂部周圈壓好石棉繩,在上箱直澆道頂面加放澆口杯耐火磚管并培砂固化后,在檢查無落砂和無浮砂的情況下最后合上箱,合箱時(shí)保證直澆道及冒口位置對正;在分型面處壓石棉繩防止跑火,將上下箱用螺栓緊固以防止抬箱跑火。2.4爐澆4件,立頂為零模型熔煉設(shè)備為15t電弧爐,鑄件毛坯包括澆冒口總重為3.5t,1爐澆4件,采用底注式漏包澆注,澆注溫度為1580℃。澆注時(shí)待明冒口中鋼液上來1/3高度后及時(shí)加保溫劑,直到澆滿為止,不用點(diǎn)冒口補(bǔ)縮,這樣鋼液消耗少,補(bǔ)縮效率高,且保證鑄件的化學(xué)成分不變。2.