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中小型球墨铸铁件铸造 热侧冒口效果佳
发布时间:
2015-09-21 00:00
来源:
《金属加工(热加工)》
在生产中小型球墨铸铁件时,往往习惯性地使用适当加大的明顶冒口,不但工艺出品率低,而且还很难获得健全铸件。多年来,我们采用热侧冒口系统,在使用干型、湿型等生产方式,已生产了各种类型的中小型球墨铸铁件,均获得了健全合格铸件。
一、生产实践
1.干型热侧冒口
XP2FCBM—630G四柱万能液压机螺套材质为QT500—7,毛坯重210kg,铸造工艺如图1所示。干型砂配比:粒度0.425~0.212mm(40~70目),新砂30%、旧砂70%、粘土4%~6%、水分适量。湿透气性>100,湿压强度45~60kPa、干剪强度>0.15MPa。采用封闭式浇注系统,各浇道截面积比为:∑F内∶∑F横∶∑F直=1∶1.2∶1.4。
图1 XP2FCBM—630G1—5螺套铸造工艺
为保证排气通畅,型腔上表面设置多个Φ8mm出气冒口,浇注温度1320~1360℃,浇注前扒净铁液表面浮渣,采用“一快二慢”的浇注工艺。采用这种工艺共生产了各种类型的液压机大小螺套、螺母等铸件数百件。除浇注过程中跑火、球化衰退等因素造成的废品外,铸件组织致密,无缩松、缩孔、夹渣和气孔等铸造缺陷。
2.湿型煤粉砂热侧冒口
100Z45×10/16软密橡胶阀阀体,材质QT 450—10,毛坯重23kg,铸造工艺如图2所示。湿型煤粉砂配比:粒度0.212~0.106mm (70~140目)新砂50%、旧砂50%、煤粉5%~6%、膨润土4%~5%,碳酸钠(以膨润土为基数)4%,水分≤5%。透气性80~90,湿压强度80~100 kPa。采用充型平稳、撇渣效果好的半封闭式浇注系统,各浇道截面积比为∑F直∶∑F横∶∑F内=1∶12∶08,两端法兰上表面型腔扎1~2个8mm出气冒口,浇注温度1320~1360℃。采用该工艺已生产各类型阀门产品大小球墨铸件万余件,成品率达95%。
图2100Z45×10/16—01阀体铸造工艺
二、热侧冒口的设计原则
根据球墨铸铁石墨化膨胀时具有自补缩的凝固特点,以及收缩量与膨胀量的不确定性和收缩速度的可变性,采用中小型铸件以补缩为主、充填为辅的设计原则。热侧冒口的直径与高度是重要参数,过小铸件易产生缩孔、缩松缺陷,过大增加了接触热节,降低了工艺出品率,加大了生产成本。然而,由于铸件尺寸、重量、化学成分、浇注温度,以及砂型的紧实度等因素,都会影响冒口的直径与高度,所以很难固定一个计算公式,根据我厂的具体条件与多年的生产实践,按图3及附表选取。
图3 热侧冒口
冒口形状取腰形或圆柱形,冒口颈设计为宽、薄、短的鸭嘴形,由冒口体向铸件方向逐渐减薄,不但撇渣效果好,且便于清理,不易损伤铸件。
三、认识与讨论
(1)热侧冒口是以直浇道的铁液经冒口体进入型腔的一种浇注方式,待型腔充满铁液后,冒口体的铁液才能充满,由于进入型腔的铁液先期冷却凝固,所以此时冒口体的铁液温度要高于型腔内的铁液温度,从而提高了冒口体的补缩能力。同时在浇注过程中,由于铁液流经冒口体与冒口颈的时间较长,其周围的型砂表面被加热了,所以又能延长冒口体与冒口颈的凝固时间。当型腔内的铁液冷却凝固收缩时,由于型腔内的铁液液面下降,就会向冒口体抽吸铁液,在冒口体内铁液压头的作用下,铁液会通过冒口颈不断地流入型腔,只要型腔内的铁液收缩不停止,由于冒口体内有足够的热铁液供应,加上冒口颈短,铁液流程小,热损失少,所以冒口颈就不会凝固闸死。当型腔内的铸件石墨化膨胀与收缩相等达到自补时,铸体就停止了抽吸冒口体内的铁液,此时无论冒口体内还有多少热铁液,铁液也不会经冒口颈流入型腔,一旦冒口颈的铁液停止了流动,由于冒口颈短而薄,在型砂吸热的作用下,通道会很快凝固闸死,阻止了型腔内石墨化膨胀的铁液反补到冒口体中去,可确保铸件内部组织的致密性。
(2)浇注过程中,当直浇道的铁液经横浇道进入胀大的冒口体后,由于降低了流速,此时铁液内的渣与气会随着铁液流速的降低上浮到冒口体的顶部,气体会从冒口体顶部的出气孔排出,而渣子则会在挡渣能力较强的宽薄冒口颈的阻止下滞留在冒口体内,减少了铸件夹渣与气孔缺陷。
四、结语
热侧冒口是一种补缩与撇渣能力较强的浇注系统,经多年的生产实践证明,即使铁液温度、化学成分略有变化,也能获得健全合格的铸件,同时又具有撇渣、排气、易清理等优点,补缩效率达35%以上,比普通浇冒口系统节约铁液35%,且安全可靠,操作方便。多年来,我们用热侧浇冒口系统生产灰铸铁件,同样取得了满意效果。
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