閥門的鑄造是閥門制造過程的重要環(huán)節(jié),有了好的鑄件就決定了好閥門成功的重大比例。下面介紹鑄造工藝設(shè)計(jì)和閥門行業(yè)常用的幾種鑄造工藝方法:
(一) 鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)
正確而有效的控制鑄件凝固是獲得優(yōu)質(zhì)鑄鋼件的頭等重要條件,采取正確的工藝措施如:澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵、工藝補(bǔ)正量等,形成合理的工藝方案。閥門鑄鋼件由于其壁厚不均勻,應(yīng)該采取順序冷卻、順序凝固的原則,以減少鑄件內(nèi)部的應(yīng)力、縮孔和縮松等缺陷。
控制鑄鋼件順序凝固的工藝措施:
①設(shè)計(jì)合理分型位置、澆注位置和澆注系統(tǒng)。
②冒口設(shè)計(jì)在鑄件最后凝固的部位,在起到補(bǔ)縮作用的同時(shí),延緩冒口周圍鋼水的凝固,造成順序凝固的條件。
③澆注操作時(shí),當(dāng)鋼水上升至冒口高度1/4時(shí),改從冒口頂上澆注,其作用可以增加鋼水壓頭,還可以提高冒口溫度。
④鑄鋼冒口尺寸的確定:其方法有模數(shù)法(按鑄件的熱容量確定);體積收縮法(按鋼水凝固收縮率確定);比值法(按鑄件的補(bǔ)縮類型確定)和熱節(jié)圓法(按鑄件的熱節(jié)圓確定)。目前工廠里為了滿足便捷的設(shè)計(jì)要求,常用的是熱節(jié)圓法,來確定冒口的尺寸。
⑤鑄件收縮率的選定:鑄鋼件在凝固冷卻的過程中,其體積和尺寸都會(huì)收縮減小,由液態(tài)凝固為固態(tài)的收縮量一般以長度的改變量–線收縮率來表示(%)。
影響鑄造收縮率的因素很多,鑄件在鑄型中固態(tài)收縮時(shí)還受外界阻力的影響,會(huì)使其實(shí)際的收縮量減少,此時(shí)稱為非自由收縮,而非自由收縮率總是小于自由收縮率。影響鑄造收縮率的因素主要有金屬合金的種類、鑄件結(jié)構(gòu)和尺寸長度,另外造型材料、型芯的緊實(shí)程度等也影響鑄件產(chǎn)生非自由收縮率。
(二)砂型鑄造
閥門行業(yè)常用的砂型鑄造,按粘結(jié)劑的不同還可分為:濕型砂、干型砂、水玻璃砂和呋喃樹脂自硬砂等。
(1) 濕型砂是以膨潤土為粘結(jié)劑的造型工藝方法,它的特點(diǎn)是:造好的砂型不需要烘干,不需要經(jīng)過硬化處理,砂型有一定的濕態(tài)強(qiáng)度,砂芯、型殼的退讓性較好,便于鑄件的清理落砂。造型生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)周期短,材料成本低,便于組織流水線生產(chǎn)。它的缺點(diǎn)是:鑄件易產(chǎn)生氣孔、夾砂、粘砂等缺陷,鑄件的質(zhì)量尤其是內(nèi)在質(zhì)量不夠理想。
(2)干型砂是以粘土為粘結(jié)劑的造型工藝方法,稍加膨潤土可以提高其濕強(qiáng)度。它的特點(diǎn)是:砂型需要烘干,有良好的透氣性,不易產(chǎn)生沖砂、粘砂、氣孔等缺陷,鑄件的內(nèi)在質(zhì)量較好。它的缺點(diǎn)是需要砂型烘干設(shè)備,生產(chǎn)的周期較長。
(3)水玻璃砂是以水玻璃為粘結(jié)劑的造型工藝方法,它的特點(diǎn)是:水玻璃遇CO2后有自動(dòng)硬化的功能,可有氣硬化法造型和造芯的各種優(yōu)點(diǎn),但存在型殼潰散性差,鑄件清砂困難以及舊砂再生、回用率低的缺點(diǎn)。
(4)呋喃樹脂自硬砂造型是以呋喃樹脂為粘結(jié)劑的鑄造工藝方法,在常溫下由于粘結(jié)劑在固化劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化型砂。它的特點(diǎn)是砂型不必烘干,這就縮短了生產(chǎn)周期,節(jié)約了能源。樹脂型砂易于緊實(shí)、潰散性好,鑄件的型砂易于清理,鑄件尺寸精度高,表面光潔度好,可以大大提高鑄件質(zhì)量。它的缺點(diǎn)是:對于原砂的質(zhì)量要求高,生產(chǎn)現(xiàn)場有輕微的刺激性氣味,而且樹脂的成本也較高。
(三)精密鑄造
近年來,閥門廠家越來越注重鑄件的外觀質(zhì)量和尺寸精度。因?yàn)榱己玫耐庥^是市場的基本要求,也是作為機(jī)加工頭道工序的定位基準(zhǔn)。
閥門行業(yè)常用的精密鑄造是溶模鑄造,現(xiàn)簡要介紹如下:
(1)溶模鑄造的兩種工藝方法:①采用低溫蠟基模料(硬脂酸+石蠟)、低壓注蠟、水玻璃型殼、熱水脫蠟、大氣熔煉澆注工藝,主要用于質(zhì)量要求一般的碳素鋼和低合金鋼鑄件,鑄件尺寸精度可達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)CT7~9級。②采用中溫樹脂基模料、高壓注蠟、硅溶膠模殼、蒸汽脫蠟、快速大氣或真空熔煉澆注工藝,鑄件尺寸精度可達(dá)CT4~6級的精密鑄件。
(2)溶模鑄造的特點(diǎn):
①鑄件尺寸精度高,表面光整、外觀質(zhì)量好。
②可以鑄造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、難以用其他工藝方法實(shí)現(xiàn)加工的零件。
③鑄件材料不受限制,各種合金材料如:碳素鋼、不銹鋼、合金鋼、鋁合金、高溫合金、以及貴重金屬等材料,尤其是難以用鍛造、焊接和切削加工的合金材料。
④生產(chǎn)靈活性好,適應(yīng)性強(qiáng)??梢源笈a(chǎn),也適用于單件或小批生產(chǎn)。
⑤溶模鑄造也有一定的局限性,如:工藝流程繁瑣、生產(chǎn)周期長。由于其可采用的鑄造工藝手段有限,用于鑄造承壓薄殼閥門鑄件時(shí),其承壓能力不能很高。?