立澆工藝在球鐵油箱上的應(yīng)用

立澆工藝在球鐵油箱上的應(yīng)用

帶有球形鐵粉的桶，由線圈500-7制成，大小重量101kg，直徑270mm，直徑220mm，壁厚25mm，高750mm。除球形面外,其余表面均需加工,內(nèi)表面加工粗糙度要求Ra1.6,外表面及法蘭處Ra3.2。加工后,在工作狀態(tài)下做水壓試驗(yàn),加壓250MPa×5min,不允許滲漏。生產(chǎn)條件:沖天爐熔煉,沖入法球化處理,爐前75硅鐵孕育,澆注溫度1335~1380℃。手工、表干型。立澆、封口向上。原工藝為階梯式澆注系統(tǒng),分上、中、下3個(gè)內(nèi)澆道,上部?80mm搭子處安放?120mm×200mm瓶式冒口,見圖1。用此工藝生產(chǎn)114件,因內(nèi)澆道處縮松產(chǎn)生滲漏的37件占32.5%,冒口根部縮孔15件占13.2%,夾渣、氣孔10件占8.5%。實(shí)際觀察,冒口頂面過早結(jié)殼,基本不下降。用均衡凝固理論分析認(rèn)為原工藝設(shè)計(jì)直澆道直徑過大,下、中內(nèi)澆道流入型腔的鐵液過多;搭子處安放較大的冒口,形成了接觸熱節(jié),冒口中鐵液為從型腔中上升的低溫鐵液,補(bǔ)縮作用差;由于直澆道截面積過大,下部內(nèi)澆道初始?jí)侯^高,易產(chǎn)生噴射現(xiàn)象,型腔中鐵液攪動(dòng)嚴(yán)重,容易形成夾渣、氣孔缺陷。根據(jù)上述分析和油缸壁厚比較均勻有局部熱節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),新工藝依據(jù)均衡凝固頂注優(yōu)先,澆注系統(tǒng)應(yīng)有利于建立自上而下的溫度梯度,采用頂注為主輔以底注的無冒口工藝,用收縮模數(shù)法設(shè)計(jì)直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道尺寸。經(jīng)批量生產(chǎn)驗(yàn)證,取得成功。本文介紹澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法。1工藝方案的確定采用三箱造型,在上部分型面處設(shè)置橫澆道和3道內(nèi)澆道;由于型腔較高,為防止從高處落下的鐵液沖擊鑄型,在中間砂箱增設(shè)了延伸直澆道到下部分型面,在油缸法蘭處開1道向型腔中心擴(kuò)張的喇叭形內(nèi)澆道;在上部搭子處安放1塊冷鐵并取消原工藝的頂冒口。用直澆道、橫澆道當(dāng)冒口,內(nèi)澆道當(dāng)冒口頸補(bǔ)縮鑄件,工藝方案見圖2。為調(diào)節(jié)上層內(nèi)澆道和下層內(nèi)澆道的流量為上多下少,設(shè)計(jì)時(shí)使上層內(nèi)澆道面積與下層內(nèi)澆道截面比在(3~4)∶1,上、下層流量比在(2~3)∶1。2直接輸入和快速輸入的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1油擠出的主要部分的模數(shù)油缸主體部分是壁厚為25mm的套筒部分,其模數(shù)取其壁厚的一半,M件=1.25cm。2.2加冷鐵的計(jì)算體積V搭=251cm3,表面積S搭=226cm2,加冷鐵后當(dāng)量表面積S搭冷=S搭+2S冷,S冷為冷鐵激冷表面積S冷=79cm2,計(jì)算得M搭=0.65cm。2.3鑄造質(zhì)量均勻的qm產(chǎn)品Qm=GM件3=51.8kg/cm3Qm=GΜ件3=51.8kg/cm32.4鑄造縮短時(shí)間比率pcPc=1.0e(0.65M件+0.01Qm)=0.27Ρc=1.0e(0.65Μ件+0.01Qm)=0.272.5鑄造收縮模數(shù)系數(shù)b2f2=Pe??√=0.52f2=Ρe=0.522.6鑄造收縮模的msMs=f2·M件=0.65cm2.7冒口壓力系數(shù)M直=f1·f2·f3·f直·M件式中f1——冒口平衡系數(shù),對(duì)直澆道當(dāng)冒口,取f1=1;f3——冒口壓力系數(shù),對(duì)直澆道當(dāng)冒口,取f3=1;f直——直澆道流通系數(shù),取f直=0.75。計(jì)算得M直=0.49cm。生產(chǎn)中選直澆道?42mm,M直實(shí)=1.0cm,大于計(jì)算值0.49cm,安全裕量=1.00.49=2=1.00.49=2。2.8mm.式中f橫——橫澆道流通系數(shù),取f橫=0.8。計(jì)算得M橫=0.52cm。生產(chǎn)中取橫澆道25/35mm×40mm,M橫實(shí)=0.86cm,大于計(jì)算值0.52,安全裕量=0.860.52=1.6=0.860.52=1.6。2.9上下封道安全裕量計(jì)算式中f內(nèi)——內(nèi)澆道流通系數(shù),取f內(nèi)=0.35。計(jì)算得M內(nèi)=0.23cm。生產(chǎn)中取上部內(nèi)澆道35/38mm×10mmM內(nèi)實(shí)=0.39cm,大于計(jì)算值0.23cm。安全裕量=0.390.23=1.7=0.390.23=1.7。計(jì)算表明,生產(chǎn)中采取上述澆注系統(tǒng)充填兼補(bǔ)縮,其補(bǔ)縮安全裕量在1.6~2.0之間,是可靠的。2.10排氣裝置的配置為使型腔中的氣體溢出,在鑄件頂部的搭子和3條筋板上安放4只35mm×8mm的排氣片。排氣片的安放也同時(shí)加快了搭子的冷卻。3滲漏應(yīng)用上述工藝批量生產(chǎn)200余件,沒有縮孔、縮松、氣孔、夾渣鑄造缺陷