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計和閥門行業(yè)常用的幾種鑄造工藝方法:
(一) 鑄件的鑄造工藝設計
正確而有效的控制鑄件凝固是獲得優(yōu)質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,應該采取順序冷卻、順序凝固的原則,以減少鑄件內部的應力、縮孔和縮松等缺陷。
控制鑄鋼件順序凝固的工藝措施:
①設計合理分型位置、澆注位置和澆注系統(tǒng)。
②冒口設計在鑄件最后凝固的部位,在起到補縮作用的同時,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,當鋼水上升至冒口高度1/4時,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計要求,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)收縮時還受外界阻力的影響,會使其實際的收縮量減少,此時稱為非自由收縮,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、鑄件結構和尺寸長度,另外造型材料、型芯的緊實程度等也影響鑄件產生非自由收縮率。
(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劑的造型工藝方法,它的特點是:造好的砂型不需要烘干,不需要經過硬化處理,砂型有一定的濕態(tài)強度,砂芯、型殼的退讓性較好,便于鑄件的清理落砂。造型生產效率高,生產周期短,材料成本低,便于組織流水線生產。它的缺點是:鑄件易產生氣孔、夾砂、粘砂等缺陷,鑄件的質量尤其是內在質量不夠理想。
(2)干型砂是以粘土為粘結劑的造型工藝方法,稍加膨潤土可以提高其濕強度。它的特點是:砂型需要烘干,有良好的透氣性,不易產生沖砂、粘砂、氣孔等缺陷,鑄件的內在質量較好。它的缺點是需要砂型烘干設備,生產的周期較長。
(3)水玻璃砂是以水玻璃為粘結劑的造型工藝方法,它的特點是:水玻璃遇CO2后有自動硬化的功能,可有氣硬化法造型和造芯的各種優(yōu)點,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。
(4)呋喃樹脂自硬砂造型是以呋喃樹脂為粘結劑的鑄造工藝方法,在常溫下由于粘結劑在固化劑的作用下發(fā)生化學反應而固化型砂。它的特點是砂型不必烘干,這就縮短了生產周期,節(jié)約了能源。樹脂型砂易于緊實、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量。它的缺點是:對于原砂的質量要求高,生產現(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量和尺寸精度。因為良好的外觀是市場的基本要求,也是作為機加工頭道工序的定位基準。
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,主要用于質量要求一般的碳素鋼和低合金鋼鑄件,鑄件尺寸精度可達國家標準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CT4~6級的精密鑄件。
(2)溶模鑄造的特點:
①鑄件尺寸精度高,表面光整、外觀質量好。
②可以鑄造結構形狀復雜、難以用其他工藝方法實現(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生產靈活性好,適應性強。可以大批生產,也適用于單件或小批生產。
⑤溶模鑄造也有一定的局限性,如:工藝流程繁瑣、生產周期長。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,其承壓能力不能很高。?