球铁管件铁型覆砂铸造工艺设计与研究.doc

球铁管件铁型覆砂铸造工艺设计与研究 ? 吴成玉 (国营扎兰屯纸浆厂内蒙扎兰屯市162650) 吴振(大连开发区永诚机电设备有限公司大连市116000) ? ?? 【摘要】本文根据球铁管件技术标准的国际通用化和需求批量化的特点，针对国内管件铸造工艺落后的状况，提出采用组合模具的铁型覆砂铸造工艺生产球铁管件，便于组织专业化、机械化流水线快速生产，能够明显提高铸件外观和内在质量，有效降低生产成本，具有优质、高效、节能、降耗的显著优点，是一项先进的绿色环保铸造技术。 ? ?? 【关键词】球铁管件、铁型覆砂铸造工艺设计、生产线布置。 ? 1 前言 ? 球铁管件是一种需求量大，品种繁多的管道工程用铸件，目前各国虽有本国的管件技术标准，但大多都趋向于采用国际IS02531标准进行设计和施工，因此大多数铸造厂家基本上都按国际标准要求铸造生产各种管件。就国际标准而言就有34个类别，涵盖2000多个规格，管件直径为DN80一DN2600mm，其中常用管件直径为DN80一DNl200mm，占全部管件总量的67％。复盖17个类别，1300多个规格。 ? 目前国内各类管件的生产方式主要有湿型铸造，水玻璃砂和树脂砂铸造，也有一少部分是消失模铸造。其中DN350mm以下的小型管件采用湿型铸造，DN400一DN2600mm的大中型管件采用水玻璃砂和树脂砂铸造。管件的结构特点是体积大，管壁薄，铸件生产时砂铁比大，据初步测算，用水玻璃砂生产1吨管件需要6吨型砂，造型方法多数是手工造型，而且以刮板造型居多数，工艺落后，质量低劣，效益不高，据查国内管件铸造行业铸件废品率高达15—20％，严重影响经济效益的提高和市场竞争力，因此管件铸造行业面临迫切需要对传统铸造工艺进行技术改造的任务，应不断采用先进技术，生产高质量的铸件，以适应我国加入WTO后所面临的激烈市场竞争和挑战。同时当前最为迫切的是应由行业主管部门进行行业规划和结构调整，对全国数百家管件生产厂各自为战重复生产的状态，进行科学指导，宏观调控，做好管件产品的结构调整和专业分工，在行业内部形成各有侧重，分工合理，竞争有序的局面。事实上哪个管件厂也不可能生产上千种管件产品，各工厂只有按品种区段分工，进行协调作战，不搞重复生产，才能减少工装模具费用，以便集中力量搞工装标准化和机械化生产，例如对DN80一DN350mm的小型管件应采取机械造型；对DN400一DNl000mm的中型管件采取铁型覆砂或树脂砂造型；对DNl 100一DN2600mm的大型管件采取水玻璃砂造型。只有在明确分工后，才能有所侧重，汇集重点产品，形成批量生产，达到规模化经营，逐渐实现机械化生产，这样既提高了企业本身的生产技术水平，又强化了管件行业的总体优势和市场竞争能力。本文重点对中型管件采用铁型覆砂铸造技术的研究情况作一简要介绍。 ? 2 铁型覆砂铸造简述 ? 铁型覆砂铸造技术在国外早有研究应用，1955年由美国铸铁管公司研究成功并用mono—cast法生产离心铸管。后来我国一些科研单位和工厂也相继研究采用铁型覆砂铸造工艺生产球铁曲轴，凸轮轴，阀体，水泵壳等铸件取得成功并广泛应用。 ? 铁型覆砂铸造是在铸造粗成形的铁型内腔(芯铁)表面覆上一层很薄的树脂砂衬所形成的铸型浇注的铸件。这项工艺主要优点是铁型表面覆上一层树脂砂衬后的铸型，在浇注时的工作条件大为改善，能够有效的承受高温铁液的热冲击，型内的最高温度可由600℃降低到200℃左右，铁型厚度方向上的温度梯度也大为降低，铁型的热应力明显降低，这对提高铁型的使用寿命非常有利，使用寿命可高达十几万次。同时由于铁型覆砂的铸型有足够的强度和刚度，覆砂层硬度高(90以上)，可避免铸件出现胀砂、冲砂等缺陷，可生产重量较大的铸件。对于球铁可充分利用铁液凝固时石墨膨胀的特性，消除缩孔，缩松等缺陷。本工艺是在覆砂造型机上对准铁型射砂孔射砂造型，是在0．4Mpa压缩空气下，利用颗粒动力学方法的气砂两相的动能作用，使射砂筒内射人铁型内腔的砂流连续、稠密，在短时间受热硬化，因此使覆砂层的硬度大且均匀，浇注后可获得比普通砂型铸件表面光洁，(粗糙度可达Ral2．5左右)尺寸精确(CT6—7级)内部组织致密的铸件。而且由于覆砂层的绝热性能，并且型腔又有一定的预热温度，完全可以在铁型覆砂条件下生产符合国际标准的铸态铁索体管件。此工艺可与树脂砂和消失模铸造相媲美。可比水玻璃砂刮板造型提高生产效率10倍以上，降低废品率10％以上，在标准允许的情况下可减轻铸件重量10％以上，减少工人25—30％，降低生产成本10％以上，管件后处理工作量减少70％，型砂用量减少80％，水压试验合格率高达98％以上，由于大大减少了型砂处理量，使车间的环境粉尘污染明显改善，是一项先进的绿色环保铸造技术。 ? 3 铁型覆砂铸造工艺设计 ? 3．1 铁型的通