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精彩案例
大型球铁阀门阀体的铸造工艺介绍
1 日方对铸件的技术要求及其结构特点
111 材质要求
(1) 化学成分w 为: > 2. 5 % C; < 2. 7 % Si ;< 0. 4 % Mn ; < 0. 08 % P; < 0. 02 % S; < 0. 09 % Mg。
(2) 力学性能: 抗拉强度≥0. 45 MPa , 延长率≥10 %, 140～210 HB ,球化率> 80 %
(3) 铸造厂每炉应做试块的力学性能实验,每炉应提供3 个Y型球铁试块与产品同时交付。
(4) 在铸件本体不同部位进行球化率检测。
(5) 提供力学性能、化学成分、球化率的检验报告。
112 品质要求
(1) 表面品质判定按MSS2SP55 标准,表面粗糙度Rmax = 140 s。
(2) 铸字要求整齐、鲜明、清晰、美观,不能零乱或出现漏字。法兰盘厚度或局部厚度不能小于图纸规定,并且两侧及四周厚度应均匀一致。
(3) 不能出现错偏、表面凹凸、气孔、夹砂、缩孔等缺陷。
113 结构特点
(1) 铸件质量达6 t ,轮廓尺寸为«2 905 mm ×900 mm ,法兰盘厚90 mm ,主要壁厚60 mm ,内在品质不易保证,易出现缩孔。
(2) 铸件高度为900 mm ,铁液充型易产生紊流、飞溅,使铸件出现冷豆、重皮、冷隔等缺陷。
2 工艺分析及铸造工艺方案的制订
211 分型面的选择
过去生产日本久保田2700 阀体铸造工艺为两开箱造型,上下法兰为活块结构。由于模样活块定位不确定,再加上造型操作问题,经常出现上下法兰盘厚度不均,凹凸不平现象,导致铸件外观品质差,为克服上述品质问题,2500 阀体工艺改为三开箱造型,中心分模,上下法兰为整体结构,铸件集中置于中型,4 个起吊耳采用活块结构,燕尾定位。
212 工艺参数的选择
因铸件上下法兰与主要壁厚差别较大,且内腔较大,铸造凝固时,1 # 、2 # 芯阻碍收缩,因此线收缩定为0. 8 % ,为确保法兰厚度,采取工艺补贴的措施,上法兰加工余量为20 mm ,下法兰10 mm ,轴孔处加工余量底侧为12 mm ,上侧为8 mm ,其目的是去除顶(上) 部石墨漂浮及夹杂物。
213 浇冒系统设计
由于铸件高度达900 mm ,铁液落差大,易产生铁液飞溅,出现冷豆、重皮、冷隔等缺陷,因此不宜采取顶注。若用底注式浇注系统,虽解决充型平稳问题,但是铸件上(顶) 部为低温铁液,对铸件补缩不利,极易产生缩孔。由上所述,为确保铸件内在品质,采用阶梯式浇注系统。下层与顶层为两套独立的系统,分别用3 t 和5 t 包完成底注与顶注。两层浇口均为缓流式,铸件上
法兰端面用8 个« 180 mm 保温冒口,上层内浇口过冒口,以提高补缩效果。2500 阀体铸造工艺,见图1。
3 熔化、球化处理工艺制定
311 熔化控制
(1) 修中频熔炼炉时,增大熔化带及前炉炉膛尺寸并修正风口比。提高熔化率和前炉容量。
(2) 球铁开始熔化后,采取炉缸喷氧工艺措施,提高出炉温度。
312 球化及孕育处理
(1) 采用5 t 和3 t 包进行球化处理,方法为包底冲入法;球化剂加入量w 为1. 5 %～1. 7 %。
(2) 孕育方法:采用流槽. 浮硅及浇口杯孕育。
(3) 球化处理工艺:预先打出3 t 球铁原铁液并采取必要的保温措施,以满足5 t 包铁水量的要求。待前炉出渣口见铁液后,迅速球化处理5 t 包,并将储备原铁液快速注入5 t 包。5 t 包吊走,前炉出渣口出渣时,开始3 t 包的球化处理,球化处理控制在10 min。
4 现场工艺控制
411 造型和制芯工艺
(1) 严格控制上下两法兰间的距离,防止上下模样紧固不牢,影响法兰厚度和一致性。
(2) 提高涂料品质,尤其是耐高温能力和附着力,确保型,芯外观品质。
(3) 冒口颈尺寸控制在工艺范围内,防止冒口颈根部出现缩孔。
(4) 型芯预热表干后再下芯合箱(尤其是夏冬季) ,使型砂充分固化,减少发气量。
412 熔化和浇注工序
底层先浇注(3 t 包) ,待注入铁液达1. 5 t 下法兰充满时,5 t 包和3 t 包同时快速浇满铸型,并注意充分溢流,必要时点浇冒口,加强补缩;铸型浇注后,放置48 h 后再打箱。
5 实施效果
生产2500阀体无论从外观品质还是内在品质均达到日方要求。抗拉强度为0. 54MPa , 延长率达16 % , 硬度HB169 , 符合日本FCD450 的材质要求。铸件本体金相球化级别达1 级,金相照片,见图2 。经机加工验证,铸件没有出现缩孔缺陷,内部组织致密。
111 材质要求
(1) 化学成分w 为: > 2. 5 % C; < 2. 7 % Si ;< 0. 4 % Mn ; < 0. 08 % P; < 0. 02 % S; < 0. 09 % Mg。
(2) 力学性能: 抗拉强度≥0. 45 MPa , 延长率≥10 %, 140～210 HB ,球化率> 80 %
(3) 铸造厂每炉应做试块的力学性能实验,每炉应提供3 个Y型球铁试块与产品同时交付。
(4) 在铸件本体不同部位进行球化率检测。
(5) 提供力学性能、化学成分、球化率的检验报告。
112 品质要求
(1) 表面品质判定按MSS2SP55 标准,表面粗糙度Rmax = 140 s。
(2) 铸字要求整齐、鲜明、清晰、美观,不能零乱或出现漏字。法兰盘厚度或局部厚度不能小于图纸规定,并且两侧及四周厚度应均匀一致。
(3) 不能出现错偏、表面凹凸、气孔、夹砂、缩孔等缺陷。
113 结构特点
(1) 铸件质量达6 t ,轮廓尺寸为«2 905 mm ×900 mm ,法兰盘厚90 mm ,主要壁厚60 mm ,内在品质不易保证,易出现缩孔。
(2) 铸件高度为900 mm ,铁液充型易产生紊流、飞溅,使铸件出现冷豆、重皮、冷隔等缺陷。
2 工艺分析及铸造工艺方案的制订
211 分型面的选择
过去生产日本久保田2700 阀体铸造工艺为两开箱造型,上下法兰为活块结构。由于模样活块定位不确定,再加上造型操作问题,经常出现上下法兰盘厚度不均,凹凸不平现象,导致铸件外观品质差,为克服上述品质问题,2500 阀体工艺改为三开箱造型,中心分模,上下法兰为整体结构,铸件集中置于中型,4 个起吊耳采用活块结构,燕尾定位。
212 工艺参数的选择
因铸件上下法兰与主要壁厚差别较大,且内腔较大,铸造凝固时,1 # 、2 # 芯阻碍收缩,因此线收缩定为0. 8 % ,为确保法兰厚度,采取工艺补贴的措施,上法兰加工余量为20 mm ,下法兰10 mm ,轴孔处加工余量底侧为12 mm ,上侧为8 mm ,其目的是去除顶(上) 部石墨漂浮及夹杂物。
213 浇冒系统设计
由于铸件高度达900 mm ,铁液落差大,易产生铁液飞溅,出现冷豆、重皮、冷隔等缺陷,因此不宜采取顶注。若用底注式浇注系统,虽解决充型平稳问题,但是铸件上(顶) 部为低温铁液,对铸件补缩不利,极易产生缩孔。由上所述,为确保铸件内在品质,采用阶梯式浇注系统。下层与顶层为两套独立的系统,分别用3 t 和5 t 包完成底注与顶注。两层浇口均为缓流式,铸件上
法兰端面用8 个« 180 mm 保温冒口,上层内浇口过冒口,以提高补缩效果。2500 阀体铸造工艺,见图1。
3 熔化、球化处理工艺制定
311 熔化控制
(1) 修中频熔炼炉时,增大熔化带及前炉炉膛尺寸并修正风口比。提高熔化率和前炉容量。
(2) 球铁开始熔化后,采取炉缸喷氧工艺措施,提高出炉温度。
312 球化及孕育处理
(1) 采用5 t 和3 t 包进行球化处理,方法为包底冲入法;球化剂加入量w 为1. 5 %～1. 7 %。
(2) 孕育方法:采用流槽. 浮硅及浇口杯孕育。
(3) 球化处理工艺:预先打出3 t 球铁原铁液并采取必要的保温措施,以满足5 t 包铁水量的要求。待前炉出渣口见铁液后,迅速球化处理5 t 包,并将储备原铁液快速注入5 t 包。5 t 包吊走,前炉出渣口出渣时,开始3 t 包的球化处理,球化处理控制在10 min。
4 现场工艺控制
411 造型和制芯工艺
(1) 严格控制上下两法兰间的距离,防止上下模样紧固不牢,影响法兰厚度和一致性。
(2) 提高涂料品质,尤其是耐高温能力和附着力,确保型,芯外观品质。
(3) 冒口颈尺寸控制在工艺范围内,防止冒口颈根部出现缩孔。
(4) 型芯预热表干后再下芯合箱(尤其是夏冬季) ,使型砂充分固化,减少发气量。
412 熔化和浇注工序
底层先浇注(3 t 包) ,待注入铁液达1. 5 t 下法兰充满时,5 t 包和3 t 包同时快速浇满铸型,并注意充分溢流,必要时点浇冒口,加强补缩;铸型浇注后,放置48 h 后再打箱。
5 实施效果
生产2500阀体无论从外观品质还是内在品质均达到日方要求。抗拉强度为0. 54MPa , 延长率达16 % , 硬度HB169 , 符合日本FCD450 的材质要求。铸件本体金相球化级别达1 级,金相照片,见图2 。经机加工验证,铸件没有出现缩孔缺陷,内部组织致密。