消除90°彎管滲漏局部氣孔的工藝改進(jìn)

楊曉光

(中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司 鑄造分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141)

消除90°彎管滲漏局部氣孔的工藝改進(jìn)

楊曉光

(中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司 鑄造分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141)

本文通過(guò)對(duì)90°彎管結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)底法蘭盤(pán)的背部經(jīng)常有氣孔的產(chǎn)生，針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，尋找出現(xiàn)這一缺陷的原因，并對(duì)工藝進(jìn)行合理改進(jìn)，細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)操作，成功解決過(guò)去生產(chǎn)中一直存在的法蘭根部氣孔、滲漏問(wèn)題，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

冒口；氣孔；滲漏；松縮；凝固

0 引言

中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司開(kāi)發(fā)研制隔膜泵料漿輸送設(shè)備以來(lái)，鑄件要求具有較高的質(zhì)量可靠性，特別是液力端部分的技術(shù)條件要求很高，其中1項(xiàng)就是90°彎管長(zhǎng)期以來(lái)一直存在的法蘭根部a處出現(xiàn)打壓滲漏和法蘭盤(pán)背面b處產(chǎn)生氣孔(見(jiàn)圖1)，使90°彎管在水靜壓試驗(yàn)中保壓時(shí)間不夠，出現(xiàn)局部滲漏和氣孔問(wèn)題，本文針對(duì)以上問(wèn)題給出解決方法。

圖1 缺陷位置示意圖

1 鑄件品質(zhì)

90°彎管是隔膜泵設(shè)備液力端的承壓鑄件之一，是隔膜泵機(jī)組中的重要組成部分，它的輪廓尺寸1120 mm×840 mm×545 mm，壁薄處37.5 mm，厚大處273 mm，鑄件毛重560 kg，材質(zhì)為ZG20Mn，屬于低合金鋼，從結(jié)構(gòu)上此鑄件基本屬于壁厚不均鑄件。其技術(shù)要求需粗加工后進(jìn)行正火加回火處理(正火：650 ℃保溫2～3 h，900 ℃保溫4～5 h，風(fēng)冷到250 ℃，回火：680 ℃保溫5 h)，還要進(jìn)行超聲波2級(jí)探傷。鑄造缺陷斷面超過(guò)25%不允許修復(fù)，最后還要進(jìn)行16 MPa水靜壓保證60 min不滲透試驗(yàn)。

以前生產(chǎn)此類(lèi)鑄件時(shí)，鑄件遞補(bǔ)法蘭根部時(shí)常產(chǎn)生有局部縮松的現(xiàn)象，致使打壓時(shí)產(chǎn)生滲漏，在底法蘭盤(pán)的背部經(jīng)常有氣孔的產(chǎn)生[1]。兩種缺陷占成品鑄件的40%～70%，有的甚至造成了廢品，給生產(chǎn)進(jìn)度造成影響，更給公司造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于這樣的鑄造缺陷，在組織生產(chǎn)中經(jīng)常同車(chē)間的熱工藝技術(shù)人員多次研究提出很多想法，決定在鑄造工藝方面進(jìn)行改進(jìn)，解決這一難題。后來(lái)在新的鑄造工藝方法生產(chǎn)中消除了這種存在于法蘭根部縮松和法蘭盤(pán)背面局部氣孔的缺陷，保證了90°彎管打壓試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)滲漏的難題。對(duì)鑄件的產(chǎn)品質(zhì)量給予了保證，為今后隔膜泵的大量生產(chǎn)創(chuàng)造了有力條件。

2 底法蘭盤(pán)背面產(chǎn)生氣孔的原因

2.1 彎管的結(jié)構(gòu)分析

由于法蘭盤(pán)的厚度為64 mm，相交的筒壁厚度為37.5 mm，相交處形成較大的一周熱節(jié)圓，熱節(jié)圓直徑大約為80 mm，在沒(méi)有外來(lái)金屬液和其它工藝措施的保證下，因熱節(jié)區(qū)要比法蘭盤(pán)和筒壁后凝固，從而產(chǎn)生縮松。鑄件在此部位結(jié)晶不致密，有缺陷是導(dǎo)致打壓試驗(yàn)滲漏的根本原因[2]。

2.2 產(chǎn)生氣孔的原因

通過(guò)在生產(chǎn)中的深入分析發(fā)現(xiàn)，90°彎管在打壓時(shí)出現(xiàn)滲漏的根本原因是在法蘭根部縮松這種鑄造缺陷造成的，而松縮的產(chǎn)生是鑄件沒(méi)有很好的進(jìn)行順序凝固和沒(méi)有足夠的金屬進(jìn)行補(bǔ)縮，產(chǎn)生的氣孔是和內(nèi)澆口的位置有關(guān)[3]。由于原工藝采用上部設(shè)內(nèi)澆口，金屬液由上向下流動(dòng)，金屬液向下流動(dòng)的同時(shí)帶入氣體至底部法蘭型腔內(nèi)，氣體不易排出而使下法蘭產(chǎn)生氣孔，上述2種原因造成90°彎管打壓滲漏和氣孔。所以為消除90°彎管打壓滲漏和氣孔必須在鑄造工藝方面加以改進(jìn)。

3 消除90°彎管滲漏和局部氣孔的工藝改進(jìn)措施

根據(jù)上述分析，對(duì)原工藝反復(fù)研究，為防止法蘭根部打壓滲漏應(yīng)從消除縮松和氣孔兩方面制定新的鑄造工藝。

3.1 消除縮松方面

在底部法蘭盤(pán)兩側(cè)設(shè)置邊暗冒口和在法蘭盤(pán)下面增加冒口補(bǔ)貼[4]。冒口的延續(xù)度為法蘭周長(zhǎng)的40%，冒口寬為底法蘭厚度的2.1～2.2倍，通過(guò)補(bǔ)貼將熱節(jié)區(qū)移向冒口區(qū)，并保證有足夠的金屬液進(jìn)行補(bǔ)縮，同時(shí)在法蘭盤(pán)與筒壁相交處設(shè)置隨行專(zhuān)用外冷鐵，通過(guò)冷鐵在熱節(jié)區(qū)起激冷作用，使其最先凝固，最后是冒口的凝固，較好地形成順序凝固方式，使此處不易產(chǎn)生縮松的工藝措施。

3.2 消除氣孔方面

在下法蘭盤(pán)兩邊冒口上增加設(shè)置兩個(gè)內(nèi)澆口，使金屬液平穩(wěn)進(jìn)入型腔避免帶入氣體，適當(dāng)提高澆注溫度和增設(shè)邊冒口的氣眼，將型腔內(nèi)的氣體有效排出，同時(shí)也加強(qiáng)了兩邊冒口的溫度，增大了補(bǔ)縮效率，更好的為法蘭盤(pán)進(jìn)行補(bǔ)縮，即提高了鑄件上層至冒口金屬液的熱效率，同時(shí)又為上層冒口為鑄件的補(bǔ)縮提供了良好的效果和形成了鑄件整體很好的順序凝固方式。

4 鑄造工藝的操作要求

在實(shí)際生產(chǎn)中位新工藝實(shí)施，確保鑄件質(zhì)量，消除鑄造缺陷在操作中必須做到以下幾點(diǎn)：

(1)保證按工藝做到準(zhǔn)確無(wú)誤；

(2)保證型芯尺寸正確，澆冒口位置合理，扎好暗冒口氣眼；

(3)保證型芯緊實(shí)度，操作認(rèn)真，轉(zhuǎn)角按圖紙做出，且放好鉻鐵礦砂，防止粘砂；

(4)外冷鐵放置位置準(zhǔn)確，防止脫落，得到較好的鑄件表面質(zhì)量；

(5)型芯上做好排氣通道和氣眼；

(6)刷涂料要平整光滑，保證厚度，得到較好的鑄件表面質(zhì)量；

(7)合箱前要將型芯烘干，防止產(chǎn)生氣孔；

(8)合箱時(shí)，要把殘砂抽凈，檢查型芯尺寸是否正確。

5 結(jié)論

由于新的鑄造工藝技術(shù)實(shí)施得當(dāng)，在工藝改進(jìn)后生產(chǎn)的各種大小高低壓不同的90°彎管，鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量幾乎沒(méi)有產(chǎn)生打壓滲漏和下法蘭盤(pán)上下面產(chǎn)生氣孔的鑄造缺陷，給公司生產(chǎn)隔膜泵產(chǎn)品創(chuàng)造良好條件，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，得到用戶(hù)的認(rèn)可。

[1] 張學(xué)政，李家樞.金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)教材(第3版)[M].北京：高等教育出版社， 2003.

[2] 李喜橋.創(chuàng)新思維與工程訓(xùn)練[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2005.

[3] 吳鵬，遲劍鋒.工程訓(xùn)練[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.

[4] 朱江峰，肖元福.金工實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2004.

Process Improvement of Removing Gas Cavity of Pipe-bending with Angle 90

YANG Xiao-guang

(Foundry Company, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The paper analyses structure of pipe-bending with angle 90, finds gas cavity in bottom of flange, and finds out reasons of gas cavity, and makes proper improvement of process, solves problems of gas cavity and leakage, assurance product quality, increases productivity efficiency, saves production cost.

casting head；gas cavity； leakage； shrink； freezing

2013-12-20

楊曉光(1964-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事鑄造技術(shù)工作，現(xiàn)任中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司鑄造分廠(chǎng)副廠(chǎng)長(zhǎng)。

TH323

B

1003-8884(2014)03-0043-02