浅析铸铁管件生产工艺选择
　　四川省成都市铸造协会 高成勋
　　四川省崇州市嵩鑫机车配件厂 高 远

　　球墨铸铁管及管件是城镇供水、燃气管网的理想管材，集强度高、塑性好、耐侵蚀性强的长处，具有铁的实质、钢的功能，是传统铸铁管和普通钢管的更新换代产物，是一种普遍用于压力供水、燃气输送的管材，具有强度高、韧性好、耐腐蚀、易安装等特点，是传统灰铁管和普通钢管的更新换代产品，已成为供水、输气行业的首选材料。
　　球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂铸件上，球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
　　球墨铸铁管及管件是铸铁管及管件的一种。质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级（球化率》80%），因而材料本身的机械性能得到了较好的改善，具有铁的本质、钢的性能。退火后的球墨铸铁管，其金相组织为铁素体加少量珠光体，机械性能良好，防腐性能优异、延伸性能好，密封效果好，安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气，输油等。
　　在铁素体和珠光体基体上分布有一定数量的球状石墨，根据公称口径及对延伸率的要求不同，基体组织中的铁素体和珠光体的比例有所不同，小口径的珠光体比例一般不大于20%，大口径的一般控制在25%左右。
　　进入21世纪我国铸造企业达到突飞猛进的发展与增长；到2013年铸件产量以及达4500万吨；我国铸铁管的年产量约为600万吨，其中供水管道用的离心球墨铸铁管约为500万吨左右，离心灰铸铁排水管约80万吨左右；各类铸铁管件约25万吨；铸铁管件一般均采用粘土砂、覆膜砂、水玻璃砂、树脂砂、消失模、V法铸造工艺生产；（排水灰口管件采用粘土砂、覆膜砂工艺偏多）；
　　球墨铸铁管件的性能指标：
　　最小抗拉强度：420/Mpa，
　　最小屈服强度：300/Mpa，
　　最小延伸率7%
　　相当于我国QT450-10
　　GB/T13295
　　ISO2531
　　口径：DN80-DN2600
　　球墨铸铁管及管件的三大功能：
　　1.防止爆管；
　　2.小口径大流量；
　　3.高压远距离输送；
　　球墨铸铁管常用生产工艺
　　1.水冷金属型离心铸造
　　2.树脂砂衬离心铸造
　　3.热模法离心铸造
　　球墨铸铁管件常用生产工艺
　　1.粘土砂铸造工艺
　　2.覆膜砂铸造工艺
　　3.树脂砂铸造工艺
　　4.水玻璃砂铸造工艺（水玻璃工艺因为水玻璃砂残留强度高；不易清理；现逐步淘汰该工艺在铸铁管件上的应用）
　　5.消失模铸造工艺
　　6.V法铸造工艺
　　球墨铸铁管件常用生产工艺适用管件管径
　　1.粘土砂铸造工艺（DN80-DN300）
　　2.覆膜砂铸造工艺（DN80-DN200）
　　3.树脂砂铸造工艺（DN80-DN2600）
　　4.消失模铸造工艺（DN400-DN1200）
　　5.V法铸造工艺 （DN80-DN2600）
　　球墨铸铁管件常用生产工艺特点
　　粘土砂铸造工艺：
　　粘土砂是以粘土（陶土）作粘结剂的型（芯）砂。粘土砂造型由于其生产成本低廉，所以目前仍然作为球墨铸铁管件生产的一种生产方式。
　　优点：
　　生产成本低，
　　生产灵活性大，
　　生产率高，
　　生产周期短，
　　缺点：
　　容易产生夹砂、结疤、鼠尾、气孔、砂眼、胀砂等铸造缺陷
　　不适合在中、大口径球铁管件生产；最佳口径范围：≤DN300
　　覆膜砂铸造工艺：
　　采用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂(如乌洛托品)与润滑剂(如硬脂酸钙)通过一定的覆膜工艺配制成膜砂，覆膜砂受热时包覆在砂粒表面的树脂熔融，在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔体的体型结构，从而使覆膜砂固化成型。
　　优点：
　　产品精度高且表面光洁；
　　生产效率高；用人少；占地面积小
　　缺点：
　　生产成本高；模具投资大；
　　不适合在中、大口径球铁管件生产；最佳口径范围：≤DN200
　　树脂砂铸造工艺
　　树脂砂铸造就是把原砂和树脂、固化剂混合均匀后放入砂箱、模样中造型制芯,合箱后进行浇铸.是现在广泛采用的一种铸造方式，虽然尺寸精度比覆膜砂造型差一些，但其适合于多品种小批量的铸件，广泛被管件企业采用。
　　优点：
　　铸件尺寸精度高，外形轮廓清晰，
　　铸件表面光洁，外观质量好，
　　适应范围广；适合所有口径管件
　　缺点
　　造型硬化反应需一定时间，其生产效率低；
　　球铁管件表面因渗硫可能造成球化不良
　　浇注时有剌激性气味及一些有害气体发生
　　与粘土砂相比，成本较高
　　消失模铸造工艺
　　消失模铸造是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填，采用微震加负压紧实，在没有芯子的情况下浇注液态金属，在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压，使泡沫塑料气化继而被金属取代形成铸件的一种新型铸造工艺方法。
　　优点
　　铸件精度高，壁厚均匀。
　　设计灵活，通过泡沫塑料模片组合铸造出各种变径管件
　　机械加工余量小，甚至直接把法兰止水圈和法兰孔铸出
　　缺点
　　并非所有的球体管件都适合消失模铸造工艺
　　管件表面容易皱皮，波纹状、滴瘤状、冷隔状、渣状、夹气夹杂状缺陷
　　工艺流程长；控制点多，技术要求高，管理难度大，
　　管理人员、操作人员素质要求高，
　　只适合中、大口径球铁管件生产
　　V法铸造工艺
　　真空密封造型(V法造型)与传统砂型铸造方法有很大的不同,是一种物理造型法，它将真空技术与砂型铸造结合,用不加水份和粘结剂的原砂造型，靠塑料薄膜将砂型的型腔面和背面密封起来，借助真空泵抽气产生负压，造成砂型内、外压差使型砂紧固成型，经下芯、合箱、浇注，待铸件凝固，解除负压或停止抽气，型砂便随之溃散而获得铸件。
　　优点：
　　管件表面光洁、轮廓清晰、尺寸准确
　　工艺流程短，生产成本低；
　　金属利用率高，工艺出品率高
　　投资少；运行费用低；
　　适应范围广；适合所有口径管件单件小批量
　　缺点：
　　模具投资较大；造型效率不高
　　管件铸造工艺方法选择原则
　　1.优先采用低成本铸造工艺
　　2.铸造方法应和生产批量相适应
　　3.造型方法应适合工厂条件
　　4.要兼顾铸件的精度要求和成本
　　不同口径管件的最佳工艺（各人观点）
　　≤DN300： 粘土砂、覆膜砂、V法等铸造工艺
　　≥DN400： 消失模、树脂砂、V法等铸造工艺
　　V法、树脂砂、消失模铸造的球墨铸铁管件表面光洁度比较
　　当下客户对铸铁管件产品质量、铸造精度、使用性能等要求在不断提高，铸铁管件生产技术向着精密化、高质量、自动化和清洁化、绿色制造的方向发展，
　　铸铁管件生产的主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理打压精整等。铸铁管件生产常用粘土砂铸造工艺；覆膜砂铸造工艺；树脂砂铸造工艺；消失模铸造工艺；V法铸造等工艺；采用什么工艺要根据企业自身实际情况进行选择；
　　单件小批是大口径和特大口径铸铁管件生产的特点及特性，树脂砂手工造型仍是重要的方法，手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活，不要求很多工艺装备。树脂砂铸造对于单件小批量生产的大型球墨铸铁管件最为适宜，采用地坑造型法成本低，投产快。小口径球墨铸铁管件采用机械造型覆膜砂芯工艺其生产效率快；质量保证；合格率高；出口和几何尺寸与表面质量要求高的产品优先选择V法铸造工艺；
　　不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么和不适合做什么？各种铸造方法所获得的铸件精度不同，初投资和生产率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，要做到多、快、好省，就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造工艺方法进行初步的成本估算，以确定经济效益高又能保证铸件要求的。
　　作者： 高成勋 男 铸造工程师 成都市铸造学会、协会副秘书长；有20余年铸铁管及管件生产技术工作经历；现主要从事V法铸造、消失模铸造、铁型覆砂铸造现场生产工艺技术指导；以及消失模、V法、铁模覆砂生产线与设备的设计、安装、调试。联系电话：18628026532；15328069010 邮箱：cdzz2012@163.com