大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法
【专利摘要】一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，包括以下步骤：一、实体复合模型制作：用木材做出上半阀体、下半阀体外模和第二芯盒的整体骨架及不规则形状的截面样板，在骨架与样板间充填混合填料，捣实，填料修理光顺，符合尺寸要求后，自然硬化；二、混砂；三、造型、制芯；四、刷涂料、下芯、合箱；五、冶炼、浇注；六、后期处理。通过上述步骤得到整体铸造的大型薄壁阀体铸钢件。本发明通过采用复合模型制作方法，提高了模型制作效率，节约了木材，降低了模型制作成本。采用的阶梯扁平内浇道系统，冷铁、冒口与补贴结合使用方式，防止了薄壁阀体铸钢件出现裂纹、浇不足、冷隔、皱皮等铸造缺陷，实现了铸件的顺序凝固，满足了阀体铸件的技术要求。
【专利说明】大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造方法，特别是一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法。
【背景技术】
[0002]大型薄壁阀体铸钢件，是水力机械设备用关键铸件，长宽高分别为2050 mmX1750mmX1000 mm，外形上有三个方向的连接水管法兰，内腔有16个导水弧形板(14)和16个上下轴毂连接立柱(15)，参见图4，水腔与外形大部分区域为不规则线型，主要壁厚32_，质量4100kg，要求法兰面磁粉探伤、超声波探伤II级，其它毛坯面要求磁粉探伤III级。
[0003]现有技术条件下模型制作，需要先用木材做出铸件实样与芯盒的外形结构，再采用木工机床加工法兰、圆柱等规则形状，对于不规则的线型区域，只能放样做出样板，采用手工模式，对照样板一点一点的去除多余部分。这样制作模型，不仅需要消耗大量的木材，而且需要花费大量的人力和较长的工期。
[0004]阀体铸钢件表面积很大，而水腔截面壁厚只有32 _，现有技术条件下，采用底注圆形内浇道，浇注温度1550 ± 15 °C，顶面设置冒口方式，铸件水腔表面远离内浇道和冒口处容易出现浇不足、冷隔、皱皮等缺陷，而在铸件内浇道连接处，因钢水过热和补缩通道不畅则容易出现裂纹缺陷。这些缺陷如果在修理标准规定范围内，就需要采取打磨、磁粉探伤、碳刨、焊补等方式处理，而当缺陷超过标准时，就会发生导致铸件报废的质量事故。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，可以快速、经济地制作复杂不规则形状的铸件模型，确保铸件浇注时钢水自下而上的平稳充型，实现铸件顺序凝固，从而获得质量符合技术要求的铸件。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，包括以下步骤:
一、实体复合模型制作；
用木材做出上半阀体、下半阀体外模和第二芯盒的整体骨架及不规则形状的截面样板，在骨架与样板间充填混合填料，捣实，填料修理光顺，符合尺寸要求后，自然硬化；
第一芯盒、和第三芯盒采用常规方法制作；
轴毂上下法兰、加强筋板、导水弧形板和轴毂连接立柱做活块，第一芯盒、第二芯盒和第三芯盒相互之间做出定位芯头；
二、混砂；
三、造型、制芯;
在铸件水平最大截面处，即上半阀体与下半阀体分模处分型，下半阀体的法兰处设置冷铁，上半阀体的法兰与筒体上设置冒口 ；
四、刷涂料、下芯、合箱；
五、冶炼、浇注；六、后期处理；
通过上述步骤得到整体铸造的大型薄壁阀体铸钢件。
[0007] 步骤一中，上下轴毂开档缩尺按1.0%制作，其它缩尺按1.8%制作。
[0008]步骤一中，模型混合填料配比为氧化镁与木屑按体积比1:1，氯化镁水溶液加入量以用手紧握混合料能挤出浆水而松手后又能恢复原状为准。
[0009]步骤二中，原砂为石英砂和铬铁矿砂，粘结剂为碱酚醛树脂，固化剂为有机酯，按质量比碱酚醛树脂加入量占砂加入量的1.5~2.0%，有机酯加入量占碱酚醛树脂加入量的20.0 ~30.0%。
[0010]步骤二中，为防止铸件发生粘砂,在铸型与砂芯的圆角热节部位使用15mm±5mm厚的耐高温铬铁矿砂，第二芯盒中部放置退让性材料。
[0011]步骤三中，采用开放式浇注系统，用耐高温扁平陶管做内浇道，内浇道设三层并沿平面布置为多个，浇注系统各组元截面积比例为:
F直:F横:F 内=1:1.2: I.4。
[0012]合箱步骤中，铸型合箱后，向型腔吹热风烘烤4~6小时，型腔在100±20°C范围内热态下浇注；
浇注步骤中，浇注温度1540~1570°C，浇注时间为70~90秒。
[0013]所述的后期处理包括:整形、热处理、打磨、探伤、焊补修理和去应力热处理； 所述的整形、热处理步骤中，铸件在砂箱中保温72小时以上后落砂清理，用氧丙烷气
切割浇冒口补贴，然后进行正火热处理，正火温度880~920°C，保温时间6小时，出炉空冷，细化晶粒。
[0014]所述的焊补修理、去应力处理步骤中，采用C02气体保护焊焊补，焊补区域预热温度100°C~150°C，焊后整体消除应力热处理，热处理温度550 V~600 V，保温时间4小时。
[0015]本发明提供的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，通过采用复合模型制作方法，即先制作模型整体骨架及不规则形状的截面样板，然后再在骨架与样板间充填混合填料的方式提高了模型制作效率，节约了木材，降低了模型制作成本。采用的阶梯扁平内浇道系统，冷铁、冒口与补贴结合使用方式，防止了薄壁阀体铸钢件出现裂纹、浇不足、冷隔与皱皮等铸造缺陷，实现了铸件的顺序凝固，满足了阀体铸件的技术要求。
[0016]本发明铸造的阀体材料为WCB(ASTM A216标准)，送检连体试样理化性能指标如下:
【权利要求】
1.一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是包括以下步骤: 一、实体复合模型制作； 用木材做出上半阀体(11)、下半阀体(10)外模和第二芯盒(2)的整体骨架及不规则形状的截面样板，在骨架与样板间充填混合填料，捣实，填料修理光顺，符合尺寸要求后，自然硬化； 第一芯盒(I)、和第三芯盒(3)采用常规方法制作； 轴毂上下法兰(4)、加强筋板(13)、导水弧形板(14)和轴毂连接立柱(15)做活块，第一芯盒(I)、第二芯盒(2)和第三芯盒(3)相互之间做出定位芯头； 二、混砂； 三、造型、制芯； 在铸件(6)水平最大截面处，即上半阀体(11)与下半阀体(10)分模处分型，下半阀体(10)的法兰处设置冷铁(5)，上半阀体(11)的法兰与筒体上设置冒口(12)； 四、刷涂料、下芯、合箱； 五、冶炼、浇注； 六、后期处理； 通过上述步骤得到整体铸造的大型薄壁阀体铸钢件。
2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:步骤一中，上下轴毂开档(9)缩尺按1.0%制作，其它缩尺按1.8%制作。
3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:步骤一中，模型混合填料配比为氧化镁与木屑按体积比1:1，氯化镁水溶液加入量以用手紧握混合料能挤出浆水而松手后又能恢复原状为准。
4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:步骤二中，原砂为石英砂和铬铁矿砂，粘结剂为碱酚醛树脂，固化剂为有机酯，按质量比碱酚醛树脂加入量占砂加入量的1.5~2.0%，有机酯加入量占碱酚醛树脂加入量的20.0~30.0%。
5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:步骤二中，为防止铸件(6)发生粘砂，在铸型与砂芯的圆角热节部位使用15mm±5mm厚的耐高温铬铁矿砂，第二芯盒(2)中部放置退让性材料。
6.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:步骤三中，采用开放式浇注系统(8)，用耐高温扁平陶管(16)做内浇道，内浇道设三层并沿平面布置为多个，浇注系统各组元截面积比例为:
F直:F横:F 内=1:1.2: I.4。
7.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:合箱步骤中，铸型合箱后，向型腔吹热风烘烤4~6小时，型腔在100±20°C范围内热态下浇注。
8.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:浇注步骤中，浇注温度1540~1570°C，浇注时间为70~90秒。
9.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:所述的后期处理包括:整形、热处理、打磨、探伤、焊补修理和去应力热处理； 所述的整形、热处理步骤中，铸件在砂箱中保温72小时以上后落砂清理，用氧丙烷气切割浇冒口补贴，然后进行正火热处理，正火温度880~920°C，保温时间6小时，出炉空冷，细化晶粒。
10.根据权利要求1所述的一种大型薄壁阀体铸钢件的铸造方法，其特征是:所述的焊补修理、去应力处理步骤中，采用C02气体保护焊焊补，焊补区域预热温度100°C~150°C，焊后整体消除应力热处理`，热处理温度550 °C~ 600 °C，保温时间4小时。
【文档编号】B22C9/08GK103506580SQ201310521299
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】刘为作, 於兴洲, 吕万鹏, 部显文, 黄浩, 王海建 申请人:宜昌船舶柴油机有限公司