本发明涉及阀体制备方法
技术领域：
，特别是涉及一种铸造硅黄铜阀体铸造方法及其制备的阀体件。
背景技术：
：铸造硅黄铜(zcuzn16si4)铜合金材料广泛用于制备泵壳、叶轮、水泵活塞和阀体等耐水压零件，常用于石油、化工、电力、建筑、冶金、热力、船舶等行业。对于zcuzn16si4阀体来说，大多为大型阀体件，不仅阀壳内的腔室多，结构复杂，而且主体壁厚较薄，法兰处壁厚较厚，并且由于铸件尺寸相对较大，充型及补缩都有一定难度，并且氧化夹杂也较难浮出，导致阀体易出现渗漏问题。技术实现要素：基于此，有必要针对如何减少铸造硅黄铜阀体的渗漏问题，提供一种铸造硅黄铜阀体铸造方法及其制备的阀体件。本发明提供的一种铸造硅黄铜阀体铸造方法，包括以下步骤：制模，根据阀体的内孔形状以及外观形状制备内芯和外模；浇注，将熔融铸造硅黄铜注入所述内芯和所述外模之间空间构成的型腔中；开模，当铸造硅黄铜阀体降温至暗红色时进行开模，取出所述铸造硅黄铜阀体进行空冷；其中，冒口设置在阀体较厚部位处。在其中一个实施例中，与阀体较厚法兰的大平面对应处和/或与热节对应处设有冷铁。在其中一个实施例中，所述铸造方法采用砂型铸造工艺，所述内芯采用干模砂，所述外模采用潮模砂。在其中一个实施例中，在阀体最厚法兰的顶部设有主冒口，在阀体水平方向的法兰侧面设有至少两个侧冒口，所述主冒口与所述侧冒口呈三角形分布。在其中一个实施例中，所述侧冒口处开设的内浇道直径不大于20mm。在其中一个实施例中，在所述浇注步骤中，浇口处设有过滤网。在其中一个实施例中，所述浇口直径为30mm～40mm。在其中一个实施例中，所述外模收缩率为1.0％～2.0％，所述内芯收缩率0.5％～1.5％。本发明还提供了一种铸造硅黄铜阀体，所述阀体采用上述的铸造方法铸造而成。上述铸造硅黄铜阀体铸造方法，冒口设置在阀体较厚部位处，能够使冒口较晚冷却，从而对阀体产生较好的补缩效果，降低补缩难度，能够减少铸造硅黄铜阀体的渗漏问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例一阀体结构水平剖面图；图2为本发明实施例一阀体结构纵剖面图；图3为图1所示阀体结构的aa-bb剖面图；图4为图2所示阀体结构的c-c剖面图；图5为图1所示阀体内芯及外模结构简图；图6为图2所示阀体内芯及外模结构简图；图7为图3内芯及外模结构简图；图8为图4内芯及外模结构简图；其中，图1至图4标注了实施例一阀体尺寸大小，需要说明的是，该实施例一的尺寸及结构仅用于对本发明铸造方法进行说明，并不用于限定本发明铸造方法的保护范围图5至图8标注1的位置为内芯边缘位置，标注2的位置为外模边缘位置。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的瓦斯检测装置的控制方法及控制系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。阀体制造完成后需要以0.9mpa进行水压试验，持续时间5分钟不允许有渗漏现象。一般地，对于结构不太复杂的中小型铸造硅黄铜阀体而言，0.9mpa的泵压要求不算高，但对于结构复杂的大型铸造硅黄铜阀体，不仅阀壳内的腔室多，结构复杂，而且主体壁厚较薄，法兰处壁厚较厚，并且由于铸件尺寸相对较大，充型及补缩都有一定难度，并且氧化夹杂也较难浮出，导致阀体易出现渗漏问题，不能满足水压试验的要求。铸造硅黄铜zcuzn16si4的力学性能虽然比铝青铜要低，但显著超过了锡青铜，在大气、淡水、300℃以下的蒸气、石油、酒精和其他有机介质中抗蚀性良，特别是它的铸造性能较好，可用于铸造复杂的砂型铸件，亦可用于金属型和压铸，切削性能和焊接性能也都比较好，故广泛用来作泵壳、叶轮、水泵活塞和阀体等耐水压零件。本发明使用的铸造硅黄铜zcuzn16si4的化学成分如表1所示，其砂型铸造条件下的常温力学性能如表2所示。表1zcuzn16si4的化学成分cusiznfealmnsbsnpb杂质总和79.0～81.02.5～4.5余量≤0.60≤0.10≤0.50≤0.10≤0.30≤0.50≤2.0表2zcuzn16si4的常温力学性能rm(mpa)rp0.2(mpa)a(％)hbw345—15885本发明的发明人分析后发现，zcuzn16si4的体收缩比锰黄铜、铁黄铜小，氧化倾向比其他黄铜小，但由于含锌量低，熔化时吸气倾向大，容易引起上涨，这是导致阀体渗漏的一个原因，另外，zcuzn16si4虽不像含铝的铜合金那样容易产生氧化夹杂，但某些铸造艺条件下仍会有氧化夹杂产生，严重时甚至呈蜂窝状，引起阀体渗漏。同时，as、sb、sn、p是硅黄铜中的有害杂质，这些有害物会形成脆性化合物分布在晶界上，大大降低力学性能，同时增加晶间疏松、降低气密性；此外，al、fe、mn也是硅黄铜的有害杂质。al生成al2o3夹杂，fe增加晶间疏松，mn明显降低充型能力，这些有害物质对合金的气密性和力学性能影响比较大，需要在制备zcuzn16si4时采取措施加以限制，以提高zcuzn16si4的铸造性能。本发明实施例一的阀体结构如图1至图8所示，该阀体的长度为380mm，宽度为319mm，高度为335mm，最大口径为150mm，最小壁厚为9mm，最大法兰外径为240mm，厚度为25mm。该阀体为四通结构，且有5个法兰，结构较为复杂。本发明提供的一种用于上述铸造硅黄铜阀体铸造方法，包括以下步骤：制模，根据阀体的内孔形状以及外观形状制备内芯和外模；浇注，将熔融铸造硅黄铜注入内芯和外模之间空间构成的型腔中；开模，当铸造硅黄铜阀体降温至暗红色时进行开模，取出所述铸造硅黄铜阀体进行空冷；其中，冒口设置在阀体较厚部位处。分析实施例一的阀体结果可知，该阀体有一法兰的厚度较厚，为25mm，容易产生缩裂疏松缺陷；此外阀体腔室之间、尤其有两处是三处壁厚相交处，壁厚较厚，形成了热节，在较厚的法兰处以及在热节处，也容易产生缩裂疏松缺陷，因此本发明通过在这些位置设置冒口，进一步地，在开模步骤中，当铸造硅黄铜阀体降温至暗红色时进行开模，取出铸造硅黄铜阀体进行空冷，一方面使冒口较晚冷却，以对阀体产生较好的补缩克服其缩裂疏松缺陷，降低补缩难度，从而减少铸造硅黄铜阀体的渗漏问题；另一方面，无需等待铸造硅黄铜阀体完全冷却，当铸造硅黄铜降温至暗红色时，进行空冷，能够提高铸件的致密程度，有助于提高耐泵压的能力，又缩短了开箱时间。同时，尽管采用水冷冷却速率更宽，但是考虑该铸件尺寸较大，采用水冷可能导致铸件产生变形。进一步地，作为一种可选实施方式，与阀体较厚法兰的大平面对应处和/或与热节对应处设有冷铁400。与阀体较厚法兰的大平面对应处和/或与热节对应处设有冷铁400能够对铸造硅黄铜熔融液进行激冷，避免缩裂疏松缺陷的产生。此外，与阀体较厚法兰的大平面对应处和/或与热节对应处设有冷铁400，也能够避免产生阻碍铸造硅黄铜熔融液充型通道的情况发生。进一步可选地，铸造方法采用砂型铸造工艺，内芯采用干模砂，外模采用潮模砂，从而能够在阀体外表面形成致密层，有助于提高阀体的防渗漏能力。更进一步可选地，外模收缩率为1.0％～2.0％，例如可以是1.5％，内芯收缩率0.5％～1.5％，例如可以是1.0％。使外模的收缩率大于内芯的收缩率是因为内芯采用干模砂，干模砂的退让性相比于潮模砂差一些。可选地，由于最厚的法兰上部设有主冒口100，故该法兰外圆的加工余量取6mm。阀体内腔有两道安密封圈部位的加工余量取6mm，这是考虑万一干泥芯产生浮移而导致偏心，而阀体内腔又不宜补焊，故内腔密封圈部位适当大一点。其余法兰外圆、外侧及其余需加工部位，加工余量均取5mm。铸件质量为70kg。该阀体尺寸大、壳内的腔室多，且主体壁厚较薄，最薄处为9mm，在浇注步骤中，熔融铸造硅黄铜受到的阻力较大，容易产生冷隔夹层缺陷。作为一种可选实施方式，在阀体最厚法兰的顶部设有主冒口100，在阀体水平方向的法兰侧面设有至少两个侧冒口200，主冒口100与侧冒口200呈三角形分布。通过上述三角形分布的冒口设置，能够缩短铸造硅黄铜熔融液到阀体各壁厚处的流程距离，从而能均衡地对阀体进行完美的补缩。需要说明的是，在本实施例中，阀体的壳体部位壁厚较薄，冒口不宜设置在较薄的壳体部位上，否则由于冒口与壳体部位壁厚悬殊较大，容易导致反缩，甚至缩裂。在最厚法兰的顶部设置方形主冒口100、在长度方向上的两个法兰的侧面分别设置圆形侧冒口200，既能对法兰进行补缩，又能提高各壁厚处的金属液压头，同时主冒口100与两个侧圆冒口呈三角形分布，能缩短金属液到阀壳各壁厚处的流程距离，从而能均衡地对阀壳进行补缩。可选地，本发明浇注工艺采用卧浇工艺。一方面，由于铸造硅黄铜不像含铝青铜那样容易产生氧化皮和夹渣，对排渣的要求相对较低，故对立浇工艺并没有很强的需求；另一方面，一般来说阀体类铸件的形状都较为复杂，如采用立浇工艺，从砂型中取出模型较为困难。故铸造硅黄铜阀体类铸件通过采用水平面分型，模型的法兰及曲面部分容易取出。进一步地，浇注工艺采用先封闭后开放相结合的侧注式浇注方法。进一步可选地，针对阀体内部结构复杂，在浇注的过程中，铸造硅化铜熔融液易产生紊流，氧化夹杂较难浮出，容易导致泵压时渗漏。作为一种可选实施方式，浇口300处设有过滤网500。在水平分型面上设置过滤网500，能够对铸造硅黄铜熔融液进行过滤，实现对氧化夹杂的拦截，并能够减轻铸造硅黄铜熔融液的紊流，避免氧化夹杂缺陷产生。进一步地，为了提高初始浇注速度，浇口300直经为30mm～40mm，例如可以使35mm，以提高金属液的充型能力。铸造硅黄铜熔融液从浇口300下来后，经过过滤网500，对一次氧化夹杂进行拦截，铸造硅黄铜熔融液再通过开放的横浇道进入侧冒口200。作为一种可选实施方式，侧冒口200处开设的内浇道直径不大于20mm。内浇道开的过宽，尤其是大于20mm时，可能在铸件上产生反缩。进一步可选地，在水平分型面的侧冒口200处开设内浇道时，在法兰的圆弧面处，上部开得稍浅，下部开得较深，能够使铸造硅黄铜熔融液能较为平稳地进入型腔而不产生跌落，能够进一步避免产生氧化夹杂。此外，还可以通过在铸造硅黄铜的熔炼过程中减少熔融液的含气量以及夹渣，也能够进一步避免产生氧化夹杂。进一步可选地，与阀体较厚法兰的大平面对应处和/或与热节对应处设有冷铁400，也能够避免产生阻碍铸造硅黄铜熔融液充型通道的情况发生，避免冷隔夹层缺陷出现。更进一步可选地，还可以提高初始浇注速度，以提高铸造硅黄铜熔融液的充型能力，也能够避免冷隔夹层缺陷的产生，同时，由于设置有冷铁400，避免浇注速度过快卷起导致的冷隔夹层缺陷。可选地，冷铁400为石墨冷铁。当在石墨冷铁外表面上抹上一层机油能够达到防止冷铁400吸潮气的目的，能够防止冷铁400在浇注前吸气。此外，石墨冷铁能方便地加工成与阀体相匹配的形状。注意到本实施例的阀体上共有5个法兰，在最厚的一个法兰与阀壳体的连结处，有一圈11mm的空隙，潮模砂根本无法立足，故采用石墨冷铁(4×1/4圆)来替代潮模砂成型，既能实现对最厚法兰处的铸造硅黄铜熔融液进行激冷，又能有助于外模的成型。此外，由于在最厚法兰的上部开有主冒口100，故在该法兰外侧的下半圆处设置石墨冷铁(2×1/4圆，厚30mm)。又由于底部法兰(位于下箱)距离冒口的位置较远，在其下部也设置石墨冷铁(2×1/2圆，厚25mm)。其余的3个法兰都较薄，且直接得到侧冒口200的补缩，故可以不设置石墨冷铁。在阀体内腔有两道安密封圈的部位，可选地设置有石墨冷铁(4×1/4圆，厚18mm)。此外，在三处壁厚相交处壁厚较厚，形成热节，容易产生缩裂疏松缺陷，可设有石墨冷铁(厚25mm)。本发明提供了一种铸造硅黄铜阀体，阀体采用上述的铸造方法铸造而成。通过上述铸造方法铸造的阀体，能够有效避免阀体渗漏，提高了通过水压测试的通过率。本发明铸造方法生产的铸造硅黄铜阀体类铸件，对于尺寸较大的铸件，工艺出品率一般在55％～60％，中小尺寸的铸件，工艺出品率一般在50％～55％。本发明实施例的铸件质量为75kg，浇注质量为134kg，工艺出品率为56％。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12