高壓三通閥鑄造工藝的優(yōu)化

高壓三通閥鑄造工藝的優(yōu)化

圖1顯示了高壓三級閥的結(jié)構(gòu)。最大規(guī)格為123.95m1557.1mm1244.6mm1533mm，毛重4.0t，主壁厚度為50.8mm，重量為wcb（對應(yīng)于zg230-450）。材料的內(nèi)部質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。由于它在高壓下工作，請確認(rèn)零件中沒有裂紋、收縮孔、松樹、孔、砂眼、夾渣、冷隔等鑄造缺陷。磁粉檢測hg30。9.01。水壓強度試驗1500磅/平方英寸(相當(dāng)10.34MPa),不得有滲漏現(xiàn)象,致密度要求高。鑄件按ASTMSA-216/SA-216M及ASMES3、S4、S5、S8、S13、S17、S21、S22、S26、S51要求制造和驗收。支管坡口部位射線探傷標(biāo)準(zhǔn)按ASMEB16.34a(8.3.1)及附錄B(B2.1.2),鑄件尺寸精度要求達(dá)到CT8～CT10,鑄件非加工表面粗糙度要求達(dá)到Ra≤25μm,鑄件進行去除內(nèi)應(yīng)力退火,熱處理后的硬度為HB200～260。1雕塑工藝設(shè)計1.1無冒口補縮該件在厚實部位容易產(chǎn)生縮孔(縮松)及裂紋;圓柱臺和方臺上部較大熱節(jié)可通過冒口進行補縮,下部熱節(jié)處冒口補縮不到,可通過正確使用冷鐵消除熱節(jié)來實現(xiàn)順序凝固,防止產(chǎn)生縮孔或縮松。1.2灌溉從利于順序凝固和補縮考慮,取向上位置為澆注位置。選盆上口曲面為分型面,這樣,鑄件的結(jié)構(gòu)部分均在下箱,有利于保證鑄件尺寸。1.3內(nèi)澆口設(shè)置采用開放式澆注系統(tǒng),即直澆道1個采用?70mm瓷管,橫澆道選用?65mm瓷管,在下箱開設(shè)內(nèi)澆口(?40mm瓷管)4道,其中2道直接從法蘭口進入,另外2道沿通徑兩側(cè)進入。這樣的澆注系統(tǒng),連續(xù)充型平穩(wěn),能獲得輪廓完整清晰的鑄件。1.4冒口模數(shù)及頂冒口尺寸厚大熱節(jié)處設(shè)置保溫冒口共7個。其中最大法蘭處放置1個保溫明冒口,尺寸為260mm×400mm×500mm,按其模數(shù)法計算。可視作桿件,法蘭截面的高度a件=130.2mm、寬度b件=124.4mm,則該處的熱節(jié)模數(shù)為M件=a件·b件/2(a件+b件)=32mm=3.2cm。冒口的寬度a冒=260mm、高度b冒=500mm,則該處的冒口模數(shù)為M冒=a冒·b冒/2(a冒+b冒)=86mm=8.6cm。頂冒口M冒/M件≥1.2為合理,故冒口模數(shù)是合適的。法蘭中徑D=(984.2+130.2)=1114.4mm,則法蘭處的熱節(jié)重量為G件=[πD(a件·b件)×7.8]=442(kg)。該處的冒口重量為G冒=(260×400×500×7.8×10-6)=405.6kg。ZG230-450的體收縮率ε=4.5%,保溫冒口補縮效率η=25%,則冒口能補縮的最大熱節(jié)重量為G最大=[(η-ε)/ε]G冒=[(25-4.5)/4.5]×405.6=1845(kg)>G件=442kg,故所需鋼液量也是足夠的。經(jīng)計算另外6個冒口尺寸規(guī)格分別為:兩端的對稱法蘭放置2個保溫明冒口為240mm×360mm×500mm;圓柱臺部位放置1個保溫暗冒口?250mm×500mm高(下箱放200mm高的明冒口,上箱放300mm高的暗冒口);方臺部位放置1個保溫暗冒口160mm×240mm×230mm,在保溫暗冒口頂部砂型中留出?20mm出氣孔。上箱工件腰部放置1個保溫暗冒口為160mm×240mm×230mm,中間部位放置1個保溫暗冒口為?250mm×300mm。1.5冒口設(shè)置補貼方案冒口在垂直方向的補縮距離不夠,故在260mm×400mm冒口之下設(shè)置補貼,經(jīng)計算補貼的高度為400mm、厚度為80mm較適宜。1.6砂芯內(nèi)冷鐵放置上下箱共有四處放置冷鐵。①工件腰部下箱內(nèi)放置外冷鐵12塊,尺寸50mm×50mm×80mm,間隔30～40mm;②外法蘭處只在下箱放置外冷鐵6塊,尺寸80mm×80mm×80mm,間隔60～70mm;③方臺部位只在下箱放置外冷鐵,尺寸110mm×80mm×80mm,數(shù)量2個;④圓柱臺部位只在下箱放置外冷鐵,尺寸?200mm×80mm,數(shù)量1個,⑤放置內(nèi)冷鐵,尺寸?60mm×130mm,數(shù)量1個;⑥在砂芯內(nèi)圓柱臺上箱位置放置外冷鐵,尺寸?150mm×80mm,數(shù)量1個;⑦在砂芯工件腰部周圈放置外冷鐵12塊,尺寸?42mm×80mm,間隔30～50mm。2鑄造產(chǎn)量控制2.1型砂和混砂配砂工藝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%。使用型砂表面強度高、流動性好、退讓性好、鑄件表面光滑的新型水玻璃酯硬化砂。使用懸臂式混砂機,配砂工藝:背砂(70%再生砂+30%新砂)、面(芯)砂(60%再生砂+40%新砂)+3%水玻璃+0.5%有機酯固化劑。在型腔表面刷抗粘性好、耐火度高的鋯英粉醇基涂料2～3遍。2.2砂芯的安裝制芯時放適量的草繩、既增加退讓性又便于排氣,合理放置芯鐵(沿圓周方向翅子4個,吃砂量60～80mm),砂芯表面鋪設(shè)鉻礦砂厚約10mm。2.3主框架合箱檢驗壁厚,上下箱嚴(yán)防錯箱,保證壁厚。2.4冒口保溫覆蓋劑澆注情況WCB相當(dāng)于我國ZG230-450,化學(xué)成分w為0.20%～0.30%C,0.20%～0.60%Si,0.60%～0.95%Mn,P≤0.04%,S≤0.04%,Cr≤0.5%,Mo≤0.2%,Ni≤0.5%,Cu≤0.3%,V≤0.03%。熔煉設(shè)備為5t電弧爐,一爐澆注一件,通過實踐摸索確定澆注溫度控制在1580±10℃為宜。在澆注過程中,當(dāng)保溫冒口中鋼液上來1/3時,即刻加入冒口保溫覆蓋劑,待冒口中鋼液澆滿后不再點冒口進行補縮。鋼液消耗少,補縮效率高,有效地避免了縮松和縮孔的產(chǎn)生,且保證鑄件的化學(xué)成分不變。2.5加熱設(shè)備鑄件采用消除應(yīng)力退火,升溫速度不大于50℃/h,860℃保溫4h,然后隨爐冷卻至300℃以下出爐。2.6外冷鐵的安裝裂紋常發(fā)生在工件的腰部,此處為壁厚不均的交叉截面,且屬于最后凝固、強度最低的熱節(jié)部位。為此在工件的腰部下砂箱內(nèi)以及在砂芯工件腰部周圈分別放置外冷鐵各12塊,以便加快厚大部分的冷卻速度,減小鑄件各部分的溫差,使其附近的金屬液在短時間內(nèi)迅速凝固,產(chǎn)生較高的強度,以抵抗鑄件收縮時產(chǎn)生的應(yīng)力,減少發(fā)生裂紋的傾向。同時還要格外注意鑄件在砂箱內(nèi)的冷卻速度千萬不能太快,開箱時間不能早于48h,這樣可避免裂紋的產(chǎn)生。3