1、2020/6/17，1，阀门铸造工艺，兰州工业大学材料科学与工程学院，LanzhouUniversityofTechnology，报告员：燕凤云教授/梁指南，工业过程控制工艺及阀门应用技术讲座2014.8.2 6苏州，2020/，2，主要内容，铸造工艺介绍和开发合金元素对钢的铸造性能影响的铸造工艺介绍和铸造技术服务平台介绍，2020/6/17，3，1，铸造概述，1)铸造是什么：将液态金属倒入适合零件形态的铸件腔内，凝固后，为了获得具有一定形状大小和表面质量的零件，称为铸造。三大要素：合金、建模、铸造凝固的最大优点：可以制造复杂的零件2020/6/17，4，2)铸造开发(基于建模方法)铸造：古代
2、工艺，历史悠久，华丽。青铜的除蜡铸造。从20世纪30年代开始利用气动机器和人工粘土砂工艺生产。1933年的水泥沙，1967年的水泥流沙，1944年的冷薄膜树脂砂壳类型；1955年出现了用热法涂层的树脂沙皮，1958年出现了呋喃树脂自硬砂。1947年出现了CO2硬化水玻璃砂，1968年出现了有机固化剂的水玻璃。在过去的50年里，使用物理手段制造模具的新方法，例如磁石建模、真空密封建模方法、消失模建模等。基于金属型的各种铸造方法。离心铸造，高压压铸，低压铸造，液体挤压等，2020/6/17，5，3)铸造特性适应性强，灵活性强。所有金属材料产品。铸造不受零件的重量、大小和形状的限制。重量从几克到数百
3、吨，壁厚从0.3毫米到1米，可能是形状非常复杂的零件。使用的原材料大部分来源广，废钢、沙子等价格低廉。铸件通过先进的铸造工艺，可以提高铸件的尺寸精度和表面质量，防止零件少切割和切割。铸件的综合成本低，投资少，开工快。铸造部分企业工艺落后，机械化低，生产效率低。铸件的尺寸精度低，表面质量差，企业效益差。高能耗，高污染，高劳动强度。铸造属于高风险产业，苦工作，脏，累的产业。产业效率不好，人才流失严重。铸造工艺多，工艺长，对产品质量难以管理，废品率高，铸件费大幅提高。2020/6/17，6，2，介绍和开发铸造工艺，根据产品结构、尺寸和技术要求开发铸造方法。一般分为砂型铸造和特殊铸造两种类型。砂型铸造
4、：粘土砂、树脂砂(呋喃、碱性苯酚、聚尿烷等)、壳体铸造硅酸钠砂(CO2法、真空CO2替代(VRH)、热空气法、硅酸钙、赤泥等粉末固化剂的自硬砂、有机酯硬化)铸造：投资铸造(蜡铸造)、陶瓷铸造、磁铸造、真空密封造型、消失模铸造、金属铸造、压力铸造(高、低、差)、离心铸造、真空吸铸等。企业根据所拥有的生产条件决定铸造方法。2020/6/17，7，1)砂型铸造工艺，1，砂(芯)砂质量对铸件质量有很大影响。例如，沙子、沙眼、黏糊糊的沙子气孔、裂缝和其他缺陷往往是由于不合适的沙子质量所致。砂性能对铸件质量有重大影响。沙子必须具有以下性能：(1)强度难以被外力破坏的性能称为强度。模具制造、处理和浇注时变形
5、，没有损坏。否则，会出现倒塌箱、喷砂和砂眼等缺陷。(2)透气性沙子有沙粒间隙，通过气体的能力称为透气性。相当于核心的气体释放。(3)耐火砂在高温金属液中作用也不会软化，具有熔化的性质。耐火性不足会形成粘着的沙子，轻的话切削时工具磨损会加快。中银铸件报废，为弥补砂的耐火性不足，在模具中空表面涂了一层漆。(4)让步型(芯)砂具有根据铸件的冷却和收缩压缩其体积的性能，浇注后，砂的高温强度越低，让步力越好，铸件的机械阻力越小。铸件的内部应力降低。相反，收缩被堵塞，内部应力大，可能出现裂纹。这些主要是模子的工作性能。树脂砂具有粉末、减少燃烧、碱性树脂残碱量、纱线的氧比值等重用、崩溃、流动性、可塑性等工艺
6、特性。2020/6/17，8，2，砂的分类：根据粘结剂，砂可分为(1)粘土砂(2)水玻璃砂(3)树脂砂(4)油砂和润滑脂砂。树脂砂工艺是铸造工艺的一大变化，以“树脂”为粘合剂，使铸造工艺从各个方面向前发展了一步。树脂砂工艺的种类有壳芯、热芯盒、冷盒、自硬砂等。呋喃树脂自硬砂工艺不仅适合大批量机械化生产，还适合单、多种、小批量生产，与传统占星师砂相比，具有以下优点：铸件生产的尺寸精度高，表面粗糙度低，节能，改善劳动生产，提高工人，旧砂回收率高，污染小。该工程自20世纪80年代以来引进了中国(兰多、兰戈阀门、自贡机床)，特别是生产线投入，相关技术原材料问题的解决。在我国，特别是机床、造船、重型机械
7、、电工等行业取得了快速发展，取得了很好的成绩。有局限性，铸造碳钢薄壁铸件时高温强度高，容易产生裂纹缺陷。高端阀门有问题，同时铸件表面的渗碳问题，建议不要使用此工艺生产超低碳不锈钢。2020/6/17，9，9，3，塑型方法：塑型方法分为手动造型和机械造型：手动造型适用于单一、少量生产。沙盒特征：可分为两个箱子、三个箱子、坑、多种。可以按模型要素分为全模、挖沙、假箱、活块、分割、搁板等。4、砂型铸造工艺设计准确有效的铸件凝固控制是获得优秀铸件的最重要条件。浇注系统、立管和冷铁、工艺补偿量等工艺措施。阀门铸件由于壁厚不均匀，为了减少内部应力、收缩和收缩等缺陷，必须采用顺序冷却、顺序凝固原则。铸钢件顺
8、序凝固控制的工艺措施：1)合理分割位置、铸造位置和铸造系统设计。2)riser设计在铸件的最终凝固部分起到了保湿作用，延迟了riser周围钢水的凝固，形成了顺序凝固条件。应用隔热riser卡。3)浇注操作中，钢水上升到立管高度的1/4时，在立管屋顶上浇，起到增加钢水压力头、提高立管温度的作用。2020/6/17，10，4)铸钢冒口尺寸确定：方法有模数法；比率方法和热节距方法。目前，为了满足方便的设计要求，工厂通常使用热节圆方法确定立管大小。5)铸件的收缩率选择：铸件的体积和尺寸在凝固冷却过程中收缩，因此从液体到固体的收缩通常用长度变化的线收缩率表示。影响铸造收缩率的因素主要有金属合金的种类、铸
9、造结构和尺寸长度，造型材料、型芯的压缩程度等，影响铸件的自由收缩率。2020/6/17，11，(2)典型的砂型铸造生产工艺，12，(3)几种砂型铸造工艺，1)湿砂：粘结剂为膨润土。特定湿度强度，沙子让步较好。造型生产效率高，成本低，便于中小批量生产。缺点是铸件容易产生气孔、金沙、粘砂等缺陷，内在质量不高。主要用于低压铸铁阀门。铸钢件阀门很少使用。铸钢件湿沙的比例和性能表，干沙：国家肯定禁止淘汰！2020/6/17，13，2)水玻璃砂，水玻璃作为粘结剂。CO2硬化(一般CO2硬化，VRH方法，热CO2)虽然使用了很多气体固化方法建模和核心制作的优点，但存在壳崩溃性，铸件沙子的困难，旧砂再生，再利
10、用率低的缺点。最大特点：成本低，气体发生率低。水玻璃CO2硬化砂率和性能表：2020/6/17，14、普通水玻璃CO2法大。涡轮球阀阀体，碳钢ZG230-400H重量14T(东方电机)，原砂混合28/55颈95%石英砂和约1%粘土，水玻璃混合水玻璃比重由1.8-2.5控制，浓度为50-52度系数控制：夏季干拉伸强度15k g/cm2 (220 250 干)，2020/6/17，15，VRH-CO2水玻璃砂，工艺参数真空度在：19952660Pa之间；水玻璃系数33602.052.20，密度：1.50 1.54g/cm3；水玻璃添加量：棉纱2.5%4.0%，等纱1.5% 2.5%；CO2使用情况
11、：CO2吹气压力0.04MPa左右，延迟90140s，问题：1)模具强度和表面稳定性VRH-CO2法，日本工艺，添加棉纱玻璃3.0。棉纱3.5%左右，灯丝2.5%左右，铸件强度和表面稳定性好。气温对硬化有很大影响。2)崩塌问题比传统的水玻璃砂崩塌增加了。溃灭性的大小与添加水玻璃及开封时间有关。模具温度200 的一般控制。3)阀体裂纹问题：薄壁和壁厚不均匀的大直径阀体容易产生裂纹。2020/6/17，16，酯硬化水玻璃砂，优点水玻璃添加量低(通常为2.5% 3.5%)，强度高。沙子的工艺性能好，冬天坚硬的渗透性好，固化速度可以根据粘结剂和固化剂种类进行调节。芯砂坍塌，铸造砂清洗容易。旧砂易于干燥
12、再生，重复使用率80%。铸造质量和尺寸精度可能与树脂砂工艺相似。芯砂具有良好的热塑性树脂和较低的气体发生率，可以防止铸件出现裂纹或气孔等缺陷。纱线被广泛用于纱线、铬、铁矿或镁橄榄石等。在各种自硬砂工艺中，其生产成本低，工作环境好。问题：1)对水玻璃的要求高，开发了石英玻璃，2)对温度敏感。2020/6/17，17，3)呋喃树脂自硬砂建模，呋喃树脂粘结剂。固化剂是武器、有机或混合酸。流动性好，容易拧紧。溃疡性，铸造砂容易清洗；铸件的尺寸精度高，表面抛光好，可以大大提高铸件的质量。缺点：对原砂的质量要求高，生产现场闻起来有点刺激性，树脂成本也更高。呋喃树脂自硬砂混合物比例和混合工艺：树脂自硬砂最好
13、使用连续砂搅拌机。各种原料添加顺序如下：原砂固化剂(对甲苯磺酸水溶液)-(120-180 s)-树脂硅烷-(60-90s)-砂生产，2020/6/17，18，1)树脂中添加0.3%硅烷。(2)固化剂的浓度为7080%，添加(树脂)量随室温和砂温度变化。常温，沙子温度为10 15 时，固化剂的添加量为605；室温，砂温1520，添加固化剂50%；室温15 可将砂温加热到20 ，固化剂添加剂为50%。10in-300闸阀阀体，450千克，2020/6/17，19，1)以投资铸阀行业常用的方法主要生产中小铸件。两种工艺方法：低温蜡基模具材料(硬脂酸石蜡)、低压蜡注入、硅酸钠壳体、热水脱蜡、大气熔炼铸
14、造工艺，主要是质量要求普通碳钢和低合金钢铸件，铸件尺寸精度可达到国家标准ct7 9级。采用中温树脂基模具、高压蜡注射、硅溶胶模具壳、蒸汽脱蜡、快速大气或真空熔炼铸造工艺，铸造尺寸精度达到ct4 6级精密铸件。a)特殊铸造工艺，2020/6/17，20，熔模铸造工艺的优缺点，铸件的高尺寸精度，小表面粗糙度值：大小CT4-6，表面粗糙度ra 3.2-12.5；可以铸造复杂形状的铸件：典型中空刀片，用于铸件的轻量化技术；合金材料不限：可使用多种合金材料。高生产灵活性和适应性：由于工装的灵活性，其生产不受批量限制。a，优势，2020/6/17，21，铸件尺寸不能太大：铸件重量可达1000公斤，超重的铸
15、件更难；工序繁琐，生产周期长。影响铸件质量的因素太多，工艺质量控制的难度增加。铸件冷却速度慢的情况：铸件的颗粒较粗，碳钢容易脱碳。用于铸造压力壳阀铸件，其压力能力不高。b，缺点，2020/6/17，22，工艺，模具，蜡模块树，壳，除蜡，壳焙烧，合金熔炼，铸造，炮击，下落，模具制造，磨门，磨，门，23，工艺图，注射蜡，模具，组树，涂料，沙子，脱蜡，壳焙烧，浇注，清洁，铸件，干燥，2020/6/17，24，shell制造工艺，2020/6/17，25，不锈钢阀门铸造工艺，美国标准10英寸(254毫米)41闸阀阀体，公称压力4.13MPa(600psi)，美国标准材料AISI/ASTM321，铸造质
16、量439.5千克.表面的锆石砂与刚玉加强层使用莫来石。以硅溶胶水玻璃为粘结剂的复合壳体工艺。前三层硅溶胶壳体能以高粉比获得高表面质量，强化层为硅酸钠涂层，第一层缩短壳体周期，第二层弥补硅溶胶壳体的润湿强度不高，有利于生命脱蜡工艺的实施。2020/6/17，26，图a riser卡比图b riser卡的静态头部稍高，但截面仅为图b riser卡的83.8%。整体上，脖子像花瓶一样缩在中央的鼓里。2020/6/17，27，3，合金元素对钢的铸造性能的影响，2020/6/17，28，2020/6/17，29，2020/6/17，30，4，铸件质量控制，I .铸件生产中铸件质量一词有两个意思。一是铸件
17、本身的质量，即铸件在使用中满足用户要求的程度；二是工程质量，即生产铸件的工艺保证产品质量的程度。两者内容不同，但相关。管理技术落后，工程质量差的铸造企业，通过正品，工作园，设备和管理都好的铸造企业，对合同要求不高的铸件，也不需要特意打磨。2020/6/17，31，1。铸件本身的质量评价铸件质量标准首先要确定是否能满足设计者对使用条件及其结构和功能的要求，其次要以经济、最低生产成本满足产品的质量要求，从价值工程的角度分析生产的各个方面，保持铸件企业的产品竞争力。2.工程质量工程质量是指企业管理水平和产品质量要求的技术质量保证程度。其主要因素包括从业者的质量、技术水平、生产原材料的管理和管理、设备状态、工艺设备的质量和企业的质量保证体系。2020/6/17，32，2。铸件的要求，1 .铸件材料的物理成分和机械性能必须符合设计规定标准和选定材料等级。2.尺寸公差、重量公差和表面粗糙度尺寸公差、质量公差、表面粗糙度都是反映铸件质量的重要指标，但是不同种类铸件的要求级别不同。2020/
