1. Структурный анализ
(1) Этодроссельной заслонкиимеет круглую, похожую на пирог структуру, внутренняя полость соединена и поддерживается 8 ребрами жесткости, верхнее отверстие диаметром Φ620 сообщается с внутренней полостью, а остальная частьклапанВ закрытом состоянии песчаный сердечник трудно закрепить, и он легко деформируется. Как показано на рисунке 1, отвод воздуха и очистка внутренней полости сопряжены с большими трудностями.
Толщина стенок отливок сильно варьируется: максимальная толщина стенки достигает 380 мм, а минимальная составляет всего 36 мм. При затвердении отливки разница температур велика, и неравномерная усадка легко может привести к образованию усадочных полостей и пористости, что вызовет просачивание воды при гидравлических испытаниях.
2. Проектирование процесса:
(1) Разъединительная поверхность показана на рисунке 1. Поместите конец с отверстиями на верхнюю коробку, сделайте цельный песчаный стержень в средней полости и удлините головку стержня соответствующим образом, чтобы облегчить крепление песчаного стержня и его перемещение при переворачивании коробки. Для обеспечения стабильности длина консольной головки стержня с двумя глухими отверстиями по бокам должна быть больше длины отверстия, так что центр тяжести всего песчаного стержня будет смещен в сторону головки стержня, обеспечивая его фиксацию и стабильность.
Используется полузакрытая система заливки, соотношение ∑F внутри: ∑F по горизонтали: ∑F по вертикали = 1:1,5:1,3. Литник выполнен из керамической трубки с внутренним диаметром Φ120, а на дне размещены два огнеупорных кирпича размером 200×100×40 мм для предотвращения прямого попадания расплавленного железа. Для ударной песчаной формы на дне литника установлен пенокерамический фильтр размером 150×150×40 мм, а для соединения внутреннего литника с дном отливки через резервуар для сбора воды в нижней части фильтра используются 12 керамических трубок с внутренним диаметром Φ30, образующих схему заливки снизу, как показано на рисунке 2.
(3) В верхней форме сделайте 14 отверстий для воздуха в полости диаметром 20 мм, в середине головки стержня сделайте вентиляционное отверстие диаметром 200 мм для песчаного стержня, поместите холодный чугун в толстые и большие части, чтобы обеспечить сбалансированное затвердевание отливки, и используйте принцип расширения графитизации для компенсации использования питающего стояка, чтобы повысить выход годной продукции. Размер песчаной камеры составляет 3600×3600×1000/600 мм, и она приварена к стальной пластине толщиной 25 мм для обеспечения достаточной прочности и жесткости, как показано на рисунке 3.
3. Управление технологическим процессом
(1) Моделирование: Перед моделированием используйте стандартный образец Φ50×50 мм для проверки прочности на сжатие смоляного песка ≥ 3,5 МПа, и затяните холодное железо и литник, чтобы обеспечить достаточную прочность песчаной формы для компенсации графита, образующегося при химическом расширении расплавленного железа при его затвердевании, и предотвратить длительное воздействие расплавленного железа на литник, что может привести к вымыванию песка.
Изготовление стержня: Песчаный стержень разделяется на 8 равных частей 8 ребрами жесткости, соединенными через среднюю полость. Помимо средней части стержня, других опорных и вытяжных элементов нет. Если песчаный стержень не будет надежно зафиксирован и обеспечен отвод воздуха, после заливки произойдет его смещение и появятся воздушные полости. Поскольку общая площадь песчаного стержня велика, он разделен на восемь частей. Он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы гарантировать, что песчаный стержень не будет поврежден после извлечения из формы и не будет деформирован после заливки, что обеспечит равномерную толщину стенок отливки. По этой причине мы специально изготовили специальный каркас стержня и прикрепили к нему вентиляционный трос для отвода отходящих газов из головки стержня, чтобы обеспечить плотность песчаной формы при изготовлении стержня. Как показано на рисунке 4.
(4) Закрывающий ящик: Учитывая сложность очистки песка во внутренней полости дроссельной заслонки, весь песчаный стержень покрывается двумя слоями краски: первый слой наносится кистью из циркониевой краски на спиртовой основе (степень твердости по Боме 45-55), а затем первый слой окрашивается и обжигается. После высыхания наносится второй слой из магниевой краски на спиртовой основе (степень твердости по Боме 35-45), чтобы предотвратить прилипание отливки к песку и спекание, которое невозможно очистить. Головная часть стержня подвешивается на стальной трубе Φ200 основной конструкции стержневой части тремя винтами M25, фиксируется и защелкивается с верхним песчаным ящиком формы винтовыми крышками, и проверяется равномерность толщины стенок каждой части.
4. Процесс плавления и заливки
(1) Используйте высококачественный чугун Q14/16# с низким содержанием фосфора, серы и титана (Benxi) в соотношении 40%~60%; содержание микроэлементов, таких как P, S, Ti, Cr, Pb и др., в стальном ломе строго контролируется, ржавчина и масло не допускаются, соотношение добавления составляет 25%~40%; возвращенный шихт перед использованием должен быть очищен дробеструйной обработкой для обеспечения чистоты шихты.
(2) Контроль основного компонента после печи: C: 3,5-3,65%, Si: 2,2%-2,45%, Mn: 0,25%-0,35%, P≤0,05%, S: ≤0,01%, Mg (остаточный): 0,035% ~0,05%, при условии обеспечения сфероидизации, нижний предел содержания Mg (остаточного) следует принимать как можно более высоким.
(3) Обработка сфероидизирующей инокуляцией: используются сфероидизаторы с низким содержанием магния и редкоземельных элементов, соотношение добавления составляет 1,0%~1,2%. При обработке сфероидизации традиционным методом промывки 0,15% инокулята однократно наносится на гранулятор в нижней части упаковки, после чего сфероидизация завершается. Затем шлак подвергается вторичной инокуляции в количестве 0,35%, а инокуляция в количестве 0,15% осуществляется во время заливки.
(5) Используется процесс быстрой заливки при низкой температуре, температура заливки составляет 1320–1340 °C, а время заливки – 70–80 с. Подача расплавленного железа не прерывается во время заливки, а литниковая трубка всегда заполнена, чтобы предотвратить попадание газа и включений в форму через литниковую полость.
5. Результаты испытаний отливки
(1) Испытание прочности на растяжение литого испытательного блока: 485 МПа, относительное удлинение: 15%, твердость по Бринеллю HB187.
(2) Степень сфероидизации составляет 95%, размер графита – 6-й класс, а перлит – 35%. Металлографическая структура показана на рисунке 5.
(3) В ходе вторичного дефектоскопического контроля важных деталей с помощью ультразвукового и магнитотривиального контроля не было обнаружено регистрируемых дефектов.
(4) Поверхность плоская и гладкая (см. рис. 6), без дефектов литья, таких как песчаные включения, шлаковые включения, холодные спайки и т. д., толщина стенки равномерная, а размеры соответствуют требованиям чертежей.
(6) Гидравлическое испытание под давлением 20 кг/см2 после обработки не выявило утечек.
6. Заключение
В соответствии со структурными особенностями этого поворотного затвора, проблема нестабильности и легкой деформации крупного песчаного стержня в средней части, а также сложности очистки песка решается за счет акцента на проектировании технологического процесса, изготовлении и фиксации песчаного стержня и использовании покрытий на основе циркония. Расположение вентиляционных отверстий исключает возможность образования пор в отливках. В системе управления загрузкой печи и литниковой системе используются пенокерамические фильтрующие сетки и керамические затворы для обеспечения чистоты расплавленного чугуна. После многократной обработки инокуляцией металлографическая структура отливок и различные комплексные характеристики соответствуют требованиям заказчиков.
ОтTianjin Tanggu Water-seal Valve Co., Ltd. Запорный клапан типа «бабочка», задвижка, Y-образный фильтр, пластинчатый двухпластинчатый обратный клапанпроизводство.
Дата публикации: 29 апреля 2023 г.
