CN109332604B - 解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法 - Google Patents

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Abstract

一种解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，属于铸件技术领域，用于解决球墨铸铁件缩松等缺陷，具体是在所述圆筒状球墨铸铁件的中部薄壁处布置中注式补贴式浇注***，所述浇注***包括直浇道、横浇和内浇道，所述横浇道布置在所述中部薄壁处，且所述横浇道的上端面与上部厚壁和中部薄壁的衔接处或者过渡处齐平，所述内浇道设置在所述横浇道的底部，且所述内浇道的中轴线设置在所述中部薄壁的中间区域。通过将所述横浇道设置在所述圆筒状球墨铸铁件的中部薄壁处，实现了中注式浇注***的布置，也即实现了横浇道位于整个圆筒状球墨铸铁件的中部，同时所述横浇道对下部厚壁的补缩作用，实现了整个圆筒状球墨铸铁件的自下而上的顺序凝固。

Description

解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法
技术领域
本发明涉及一种铸造工艺，特别涉一种球墨铸铁件的铸造工艺。
背景技术
传统厚大球墨铸铁件的生产，采用模具和专用工装生产，所述专用工装和铸型的刚度可以使石墨化膨胀实现自补缩，还可以采用冷铁激冷和冒口补缩实现顺序凝固等方式解决铸件凝固过程中的缩松问题。
当采用型芯包干砂埋箱裸浇方式生产壁厚差异较大的圆筒状结构的球墨铸铁件时，铸造工艺设计有如下难点：
(1)常规型芯包吃砂量为50mm～100mm，此厚度的吃砂量相对干砂埋箱裸浇，无法满足球墨铸铁在凝固过程中石墨化膨胀需要的铸型刚度，也即无法实现球墨铸铁件的石墨化膨胀自补缩；
(2)采用冷铁激冷方式解决两端厚大、中间薄壁的圆筒状结构的球墨铸铁件的顺序凝固问题时，需要采用的冷铁数量多、尺寸大，且需要在圆筒内壁和外壁上均安放冷铁，再结合冒口补缩的方式，所述冷铁激冷与冒口补缩的顺序凝固方法，工序复杂、生产成本高；同时，当采用3D打印制芯时，冷铁放置时固定不方便，且铸件外圈属于非加工面，增加大量冷铁，外观质量差；
(3)传统球墨铸铁件采用底注工艺设计方式很难解决两端厚大热节明显的圆筒状结构的球墨铸铁件顺序凝固问题，铸件的成品率较低。
发明内容
有鉴于以上圆筒状球墨铸铁件缩松问题难以解决的不足，有必要提出一种解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，所述解决方法是采用中注式补贴式浇注***，从而实现自下而上的顺序凝固，避免缩松的出现。
一种解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，具体是在圆筒状球墨铸铁件中部薄壁处设置环形补贴式横浇道，所述横浇道的上端面不超过薄壁与上部厚壁的衔接处或者过渡处，所述横浇道距离圆筒状球墨铸件型腔的距离为30mm～50mm；内浇道设置在所述横浇道的底部，也即所述内浇道的中轴线设置在所述薄壁区域的中部，或者说，所述内浇道距离薄壁与下部厚壁过渡处或者衔接处的距离为20mm～40mm。所述补贴式横浇道可以提升中部薄壁部位的温度场的温度，同时减少散热，起到过热中部薄壁部位的作用，从而均衡中部薄壁部位与上部厚壁和下部厚壁所在区域的温度场的温度差；同时设置在下部厚壁上方的所述环形补贴式横浇道起到了在下部厚壁上方设置冒口的作用，从而实现下部厚壁的热节与中部的补贴顺畅过渡，实现了下部厚壁与中部薄壁的自下而上的顺序凝固；同理实现了中部薄壁与上部厚壁的自下而上的顺序凝固，也即实现了整个圆筒状铸件自下而上的顺序凝固。
作为本技术方案的进一步优化，所述补贴式横浇道被设置为窄高型结构，进一步提升了横浇道的挡渣效果。
作为本技术方案的进一步优化，还可以在所述补贴式横浇道的上端面上设置凸起，所述凸起可以设置在所述环形补贴式横浇道上端面的中部，也即所述凸起距离所述横浇道入口和所述横浇道末端的距离相等，或者说所述凸起距离所述横浇道入口的距离与距离所述横浇道末端的距离之差不大于100mm。通过设置所述凸起可以减少所述横浇道的整体高度，从而节省金属液，同时能达到补贴式横浇道设置的效果。
作为本技术方案的进一步优化，当下部厚壁存在急变的增厚时，为了确保下部金属液首先凝固，以确保组织的致密、不会发生缩松或者缩孔缺陷，可以在所述圆筒状球墨铸铁下部壁厚急变的增厚部位的内壁设置冷铁。
作为本技术方案的进一步优化，当铸件对金属的致密度要求满足超声波检测无缺陷时，可以在下部厚壁的内壁均布冷铁，以进一步降低下部厚壁部位的温度，使下部的温度场低于中部的温度场，实现首先凝固的激冷效果。
作为本技术方案的进一步优化，为了避免上部厚壁顶端面出现缺陷，还可以将上部厚壁的温度场上移，也即在所述上部厚壁上方设置比上部厚壁热节更大的补缩冒口，从而将可能出现的表面渣杂、表面气孔、缩松、石墨漂浮等缺陷转移到补缩冒口中，具体的所述补缩冒口与上部厚壁的模数比为M冒：M上部厚壁＝1.1～1.2。
本发明技术方案的有益效果：通过采用中注式环状补贴式浇注***、铸件底部热节区域设置冷铁、顶部热节部位设置补缩式冒口的方法，所述圆筒状球墨铸铁实现了顺序凝固，使得顶部的最大热节部位最后凝固，使得可能出现的缩松移动到补缩冒口中，从而实现圆筒状球墨铸铁件的无缩松铸造。
附图说明
图1是典型圆筒状结构球墨铸铁件三维示意图；
图2是中注式补贴式浇注***布置三维示意图；
图3是中注式补贴式浇注***布置剖面示意图；
图4是中注式补贴式浇注***布置仰视示意图；
图中，1-铸件；101-上部厚壁；102-中部薄壁；103-下部厚壁；2-直浇道；3-横浇道；301-凸起；4-内浇道；5-补缩冒口；6-冷铁。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1所示为某高牌号圆筒状球墨铸铁件，其具有典型的圆筒状结构且壁厚差异较大，具体体现为中间壁薄、两端壁厚；在质量方面，要求超声波探伤检测无内部组织缺陷、且水压试验无泄漏。也即所述圆筒状球墨铸铁件1分为上部厚壁101、中部薄壁102和下部厚壁103三个区段。
利用本发明技术方案铸造所述圆筒状球墨铸铁件1，具体是在所述圆筒状球墨铸铁件1的中部薄壁102处***布置中注式补贴式浇注***，所述浇注***包括直浇道2、横浇道3和内浇道4，所述横浇道3布置在所述中部薄壁102处，且所述横浇道3的上端面与上部厚壁101和中部薄壁102的衔接处或者过渡处齐平，所述内浇道4设置在所述横浇道3的底部，且所述内浇道4的中轴线设置在所述中部薄壁102的中下部区域。通过将所述横浇道3设置在所述圆筒状球墨铸铁件1的中部薄壁102处，实现了中注式浇注***的布置，也即实现了横浇道位于整个圆筒状球墨铸铁件1的中部，同时所述横浇道3对下部厚壁103的补缩作用，实现了整个圆筒状球墨铸铁件1的自下而上的顺序凝固。
优选地，为了进一步提升对下部厚壁103的补缩作用，所述内浇道4的中轴线距离下部厚壁103和中部薄壁102的过渡处的距离为20mm～40mm，从而起到过热中部薄壁102与下部厚壁103之间的薄壁过渡区域，均衡温度场的同时，又避免新增或增大下部厚壁103热节作用。
优选地，为了保证金属液进入所述圆筒状球墨铸铁件1的型腔的温度不会下降过多，形成在中部薄壁部位的过热浇注，将所述横浇道3设置的距离所述型腔较近的位置上，也即所述横浇道距离型腔的距离为30mm～50mm，也即所述内浇道4的长度在30mm～50mm。
作为本实施例的进一步改进，为了使所述横浇道3达到补贴效果，且为了减少所述横浇道3消耗的金属液量，将所述横浇道3设置为窄高型，如所述横浇道3的横截面的长宽比可以为2～3：1。
作为本实施例的进一步改进，为了提升所述横浇道3的补贴效果，可在所述横浇道3的上端面上设置凸起301，所述凸起301可设置在所述横浇道3的中间位置，也即所述凸起301距离所述横浇道3的入口和末端的距离差不大于100mm。通过在所述横浇道3上设置凸起301，可以降低所述横浇道3的横截面的长宽比，从而进一步节省金属液，也即缩小所述横浇道3的截面积。
作为本实施例的进一步改进，当圆筒状球墨铸铁件1的下部厚壁103处存在急变或者突变的壁厚增加时，为了保证增厚部位的金属液先凝固，可以在所述增厚部位的内壁上设置冷铁6，从而加速厚壁部位型腔金属液的冷却，保证整个型腔金属液的自下而上的顺序凝固。
作为本实施例的进一步改进，为了保证产品能够满足超声波检测时无组织致密性缺陷，可以在下部厚壁103所在位置的型腔内壁上均布冷铁6，以提升下部厚壁103的组织致密性。
作为本实施例的进一步改进，当上部厚壁101的厚度比较大时，为了保证上部厚壁101上端面或者上端部不会发生表面渣杂、表面气孔或者缩松等缺陷，可以在上部厚壁101之上再设置补缩冒口5，所述补缩冒口5可以将型腔金属液的温度场上移，也即将金属液最终凝固面上移到补缩冒口5中，从而将可能产生的表面渣杂、表面气孔、缩松和石墨漂浮等缺陷也上移到补缩冒口5中。为了实现型腔金属液温度场的上移，所述补缩冒口5与所述上部厚壁101的模数比为M冒：M上部厚壁＝1.1～1.2。
以上实施例仅为本发明的两个典型案例，并不限定本发明的技术方案，根据本发明技术方案在无创造性劳动付出的情况下得出的合理推断与扩展，均属于本发明技术方案的范畴。

Claims (7)

1.一种解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述方法是在圆筒状球墨铸铁件中部薄壁处设置环形补贴式横浇道，所述横浇道的上端面不超过薄壁与上部厚壁的衔接处或者过渡处，所述横浇道上还设有凸起；内浇道设置在所述横浇道的底部，所述内浇道的中轴线设置在所述薄壁区域的中部；在所述圆筒状球墨铸铁下部壁厚急变的增厚部位的内壁设置冷铁；在所述上部厚壁上方设有补缩冒口。
2.如权利要求 1 所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述内浇道距离薄壁与下部厚壁过渡处或者衔接处的距离为20mm~40mm。
3.如权利要求 1 所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述横浇道距离圆筒状球墨铸件型腔的距离为 30mm~50mm。
4.如权利要求 1-3 任意一项所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述横浇道设置为窄高型结构。
5.如权利要求 1 所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述凸起设置在环形补贴式的 所述横浇道上端面的中部。
6.如权利要求 1 所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述凸起距离所述横浇道入口的距离和距离所述横浇道末端的距离之差不大于100mm。
7.如权利要求 1 所述的解决圆筒状球墨铸铁件缩松的方法，其特征在于，所述
补缩冒口与上部厚壁的模数比为 1.1~1.2。
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