球墨铸铁弯管的结构及铸造工艺分析

3.0 闻远设计 2023-08-11 76 4 17.35KB 2 页 2光币

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球墨铸铁弯管的结构及铸造工艺分析

摘要：球墨铸铁具有良好的韧性、强度、耐腐蚀性、耐高温和耐低温等优点,被广泛应用于运输

业、汽车制造业、特殊金属的冶炼器具的重要基础器材或者零部件。弯管是一种奇异的铸件,其

外形很特殊,而且弯管重心远超过砂芯,所以在铸型中很容易发生偏移或者错位导致弯管壁厚不

均匀,最终导致整个铸件报废。球墨铸铁弯管在实际生产中,由于多种铸造工艺因素影响,导致铸

件会产生很多的缺陷。根据需求,选择合理的铸造方式,设计合理的浇注系统。利用 3D 建模和

ProCAST 等软件进行数值模拟分析,这样可以确定易产生缺陷的地方,通过改变浇注系统或者添

加辅助设施,最终达到提高铸件质量的目的。

　关键词：球墨铸铁; 弯管; 铸造工艺;

　　 1　球墨铸铁发展

我国球墨铸铁发展较为缓慢,大体分为 3个时期。第一个时期,从1949 年开始研发球墨铸铁,大概

用了 10 年。第二个时期,从1960 年初开始到 1978 年,开始研究 RE-Mg 球化剂以及 RE-Mg 球墨

铸铁的应用开发,各种 RE-Mg 球墨铸铁在全国得到推广和应用于实践生产。第三个时期,从1978

年到现在,在铸造球墨铸铁时发现球墨铸铁件在铸造凝固过程中,共晶石墨会析出会产生应力,导

致糊状凝固特性导致铸件在凝固初期难以形成坚硬外壳[1],从而导致收缩量减小造成铸件因壁

厚超差,造成球墨铸铁不合格[2],为了获得高强度的铸件,制定了新标准,此后我国的球墨铸铁生产

方法和质量标准得到显着的提高[3],在国际球墨铸铁的影响不亚于欧美国家。

　　 2　弯管的结构及造型工艺分析

实际生产中,生产体积较大、壁厚较薄的球墨铸铁工件,铁水流程较长,在充型过程中容易产生缩

孔缩松。需要严格制定铸造的工艺参数。根据管道零件图,最终确定弯曲半径为 R1200mm×90°,

有效弯曲长度约等于 1800mm,毛坯重量约为 26t,并在弯管的基础上 1/4 圆弧弯曲段的基础上向

两端各延伸200mm 并连接着法兰盘结构。管外径 D为Φ750mm,考虑到需要过渡等情况所以确

定壁厚 δ=13.2mm,法兰盘厚度为 43.2mm,长度为 40mm,弯管的表面粗糙度为 3。

铸造球墨铸铁弯管,砂芯材料选择和砂芯的固定是关键,在铁水充型过程中的浮渣很容易从弯管

的弯处上浮到表皮,而且如果把砂芯的体积设置的过大或者过重,容易导致造型的变形,所以设计

选择砂芯的长为 1800mm,砂芯的直径D=744mm。芯头长度为 200mm,芯头高度 d=372mm,间隙

S=4.0mm,芯头的拔模斜度为 7°,芯头和芯座的间隙为44mm。考虑到砂芯可能过重,可以将砂芯

作为空心,里面放置龙骨。

芯盒材料考虑到需要一定的强度,所以芯盒选择铝合金 ZL104 作为芯盒材料,参照标准 GB1173-

74,确定了 ZL104 的自由线收缩率0.8%。芯盒内腔尺寸 744mm,芯盒的内腔尺寸为744mm。芯

盒高为 1000mm,长度为 2000mm,宽2000mm。

　　 3　弯管铸造工艺方案确定

已知壁厚是 13.2mm,管外径为 Φ750mm,弯曲有效长度约为 1800mm。设计采用的尺寸公差等级

取CT9,确定了铸件的公差数值为 5.4mm,偏差为±3mm。确定了加工余量的等级为F级,加工余

量为 8mm。起模斜度α=0°20′,a=2.4mm。球铁的铸造收缩率为0.8。

　　 4　浇注系统和铸造工装设计

通过经验公式确定浇口比,通过计算得到 A内=73cm2,所以取A横=131.4cm2,A 直=102.2cm2。选

取的直浇道的截面为圆形,d=114mm,h 为374mm。根据选取的横浇道截面为梯

形,a=190mm,b=114mm,h=171mm。内浇道的截面为长方形,b=102mm,h=71.4mm,根据设计 10 个

内浇道,一个内浇道的截面积为 32.3mm×22.6mm。

浇口窝直径为直浇道下端直径两倍,因此 D=228mm;浇口窝高度为横浇道高度两倍,因此

h=342mm。设计杯选用普通漏斗形浇口杯,D1=315mm,D2=297mm,h=243mm。各个浇道结构如

图1所示。

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摘要：

球墨铸铁弯管的结构及铸造工艺分析摘要：球墨铸铁具有良好的韧性、强度、耐腐蚀性、耐高温和耐低温等优点,被广泛应用于运输业、汽车制造业、特殊金属的冶炼器具的重要基础器材或者零部件。弯管是一种奇异的铸件,其外形很特殊,而且弯管重心远超过砂芯,所以在铸型中很容易发生偏移或者错位导致弯管壁厚不均匀,最终导致整个铸件报废。球墨铸铁弯管在实际生产中,由于多种铸造工艺因素影响,导致铸件会产生很多的缺陷。根据需求,选择合理的铸造方式,设计合理的浇注系统。利用3D建模和ProCAST等软件进行数值模拟分析,这样可以确定易产生缺陷的地方,通过改变浇注系统或者添加辅助设施,最终达到提高铸件质量的目的。　关键词：球墨铸...

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