CN103114222A - 一种无铅水表及其表壳的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无铅水冷水表，无铅水冷水表包括有表壳和设置于表壳中的水表表芯，表壳由无铅黄铜铜锭铸造而成，该无铅黄铜铜锭的化学成分组成为：元素质量百分比：铜：60.5～63.5%；锌：35.7～37.5%；铋：0.75%～0.95%；铝：0.50％～0.60%；铁：0.11％～0.14%；锡：0.14％～0.24%；镍：0.01％～0.03%；铅：≤0.25%；锰：≤0.03%；磷：≤0.02%；砷：≤0.01%；硫：≤0.001%；铬：≤0.002%；余量为微量元素。本发明利用特定的无铅铜锭来制造无铅水表，使得水表制造和使用的安全可靠，控制铅含量来达到保护人体健康的目的。

Description

一种无铅水表及其表壳的铸造方法

技术领域

    本发明涉及水表，特别涉及到一种无铅水表，该水表的表壳以及其制造方法。

背景技术

众所周知金属铅对人体来说是一种有害的物质，普通的铜质水表铅析出如果大量超标，引起水源的二次污染会对人类的健康将造成很大威胁。另据医学分析，人体铅的超标会造成人体的免疫力低下，铅进入机体后对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统产生危害，尤其是少年儿童，铅代谢能力低于成年人，更有可能形成健康隐患。

含铅量过高的水表会增加饮用水的铅含量超标，首先是由于水表的铜质材料含铅超标造成的。据介绍，目前市场上部分水表的阀体和外壳采用劣质黄铜材料，由于纯铜硬度不够，需要添加锡或铅等金属冶炼成黄铜。从成本上比较，锡的价格要高于铅。部分水表壳制造厂商为了应对市场竞争，一味降低成本，以铅代替锡冶炼黄铜，造成材料中含铅过高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的铜壳水表所带来的危害，提供一种安全无铅的水表结构和组成，并指出了其制造工艺。本发明要能够利用特定的无铅铜锭来制造无铅水表，达到水表工艺的安全可靠，控制铅含量来达到保护人体健康的目的。

为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种无铅水冷水表，无铅水冷水表包括有表壳和设置于表壳中的水表表芯，其特征在于，所述的表壳由无铅黄铜铜锭制成，该无铅黄铜铜锭的化学成分组成为：

元素                      质量百分比

铜：                        60.5～63.5%

锌：                        35.7～37.5%

铋：                        0.75%～0.95%

铝：                      0.50％～0.60%

铁：                        0.11％～0.14%

锡：                        0.14％～0.24%

镍：                        0.01％～0.03%

铅：                         ≤0.25%

锰：                         ≤0.03%

磷：                         ≤0.02%

砷：                         ≤0.01%

硫：                         ≤0.001%

铬：                         ≤0.002%

余量为微量元素。

 一种无铅水冷水表的表壳，该表壳由无铅黄铜铜锭通过重力铸造而成，该表壳在结构上包括有表壳体，在表壳体上设有表芯孔、进水孔和出水孔，该表壳体内设有隔壁，隔壁的一侧连接进水孔，另一侧连接出水孔和表芯孔，在所述的隔壁上还设有表芯安装孔，该表芯安装孔与所述的表芯孔同轴，所述的表芯孔内侧壁上设有表芯定位槽，水表表芯通过所述的表芯孔安装到所述隔壁上的表芯安装孔中，水表表芯的上端卡于所述的表芯定位槽内，所述表芯孔的外侧设有外螺纹以配合安装螺纹罩；在所述表壳体上还设有一个蜡封凹槽。

一种上述的无铅水冷水表的表壳的铸造方法，其特征在于，该铸造方法在工艺上包括有如下步骤：

第一步，制作水表表壳铸造用的模具，该模具包括有浇铸模和砂芯，制砂芯前进行混砂，混砂中包括有石英砂、树脂和固化剂，石英砂选择140—200目水洗砂；制砂芯时温度控制在180—220度，固化时间45—60秒，固化后在烘干房放置24—72小时，再准备浇铸模，用煤气将浇铸模预热至100—150度；

第二步，选取无铅黄铜铜锭，将该无铅黄铜铜锭熔化成熔液，将部分无铅黄铜铜锭先放入至电炉内，并电炉打开预热，所述的电炉上设有3个手动档和一个自动挡；先将电炉置于手动1档加热24小时升温至800度；再将电炉置于手动2档加热12小时升温至900度；再将电炉置于手动3档加热，直至铜水液面超过电炉内沟槽上沿，再将电热偶温度设定为950度，将电炉加热方式设置为自动；持续添加无铅黄铜铜锭至铜水液面距炉台面约100毫米处，再将电炉的温度设置为保持950度，电炉方式保持自动并在铜水表面覆盖炉渣以防止铜水内元素挥发，然后再继续保温72小时；

第三步，浇注前测定熔化后金属铜液的成分，查看是否满足如下成分配比要求：

元素                      质量百分比

铜：                        60.5～63.5%

锌：                        35.7～37.5%

铋：                        0.75%～0.95%

铝：                        0.50％～0.60%

铁：                        0.11％～0.14%

锡：                        0.14％～0.24%

镍：                        0.01％～0.03%

铅：                         ≤0.25%

砷：                         ≤0.01%

  若不满足则加入相应的金属元素，直至满足上述要求；

第四步，在重力浇注机械中安装准备好表壳的模具，将砂芯放入浇铸模内，合模后将检验测定合格的铜水缓慢浇入模具内，同时踩脚踏板开关使模具旋转使其倾斜，熔化后的铜水注入模具中冷却获得无铅水表壳的毛坯，铸件浇注完成；

第五步，对浇注完成的上述无铅水表表壳的毛坯进行整理清砂、切割、打磨、抛丸并进行检验，清砂时将产品放入清砂机内，滚动5—10分钟，确认内部砂清干净后取出，切割时将产品放入夹具按切除进浇口及冒口，打磨时将产品进浇口、冒口的余量打磨平整，抛丸时将产品放入抛丸机，抛丸5—15分钟，去除毛坯的表面氧化皮及内部粘砂，检出存在包括缩料、气孔缺陷在内的不合格产品放入待处理处，合格品入库，将合格毛坯进行表面喷塑作业，喷上指定油漆。

基于上述技术方案，本发明专利与现有技术相比取得了如下技术效果：

1.本发明专利指出了无铅冷水水表，这种无铅冷水表的表壳由无铅黄铜制成，本发明的铜质水表壳可以控制材料中铅的含量，确保其含量符合国际通行的标准，从而从水源上保护人体的健康。

2.本发明专利中重新设计了表壳的结构，以适应无铅黄铜铸造表壳的需求，符合重力铸造的需求。

3.本发明专利中对表壳的铸造工艺进行了重新设计，使得铸造工艺更为合理，达到环保和节约的目的，铸造效果更为理想，控制铸造成品率和缺陷率。

附图说明

图1是本发明专利冷水表的结构剖视示意图。

图2是本发明专利冷水表壳的结构示意图。

图3是本发明专利冷水表壳的剖面结构示意图。

图4是本发明专利中冷水表壳的制造流程操作示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明的无铅水表及表壳的铸造方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其成分组成、结构设计和制作工艺，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是设计出来了一种新型的无铅水冷水表，无铅水冷水表包括有表壳和设置于表壳中的水表表芯，其中的表壳由无铅黄铜铜锭通过铸造的方式制成。作为新选择铸造材料，该无铅黄铜铜锭的化学成分组成为：

     元素                      质量百分比

铜：                        60.5～63.5%

锌：                        35.7～37.5%

铋：                        0.75%～0.95%

铝：                        0.50％～0.60%

铁：                        0.11％～0.14%

锡：                        0.14％～0.24%

镍：                        0.01％～0.03%

铅：                         ≤0.25%

锰：                         ≤0.03%

磷：                         ≤0.02% 

砷：                         ≤0.01%

硫：                         ≤0.001%

铬：                         ≤0.002%

余量为微量元素。

作为一种无铅水冷水表的表壳，该表壳由无铅黄铜铜锭通过重力铸造而成。该表壳在结构上包括有表壳体1，在表壳体1上设有表芯孔2、进水孔3和出水孔4。

该表壳体1内设有隔壁层，隔壁层的一侧连接进水孔3，另一侧连接出水孔4和表芯孔2。在水表安装完成以后，水流从进水孔3流入，从出水孔4流出。

在所述的隔壁层上还设有表芯安装孔，该表芯安装孔与所述的表芯孔同轴，所述的表芯孔内侧壁上设有表芯定位槽，水表表芯通过所述的表芯孔安装到所述隔壁层上的表芯安装孔中，水表表芯的上端卡于所述的表芯定位槽内。这里的水表表芯起到控制和计算通过水表的水流流量的作用。另外，表芯孔的外侧设有外螺纹以配合安装螺纹罩，起到保护水表表芯的作用。基于水表使用安全考虑，在所述表壳体1上还设有一个铅封凹槽。在水表安装完成以后，通过铅封来保证安全，一旦有人拆掉螺纹罩就势必破坏铅封，避免有人对水表做手脚。

由于通过水表的水流涉及到饮用安全，需要控制其中的铅含量，故而采用新成分配比的无铅黄铜铜锭来铸造完成，同时，为了适应该种无铅黄铜铜锭的铸造工作，我们将结构设计做成了上述类型。

为了使用上述成分组成的无铅黄铜铜锭来制成为水表表壳，需要设计出一种新的无铅水冷水表表壳的铸造工艺，该铸造工艺具体来说包括有如下步骤：

第一步，制作水表表壳铸造用的模具，该模具包括有铸模和砂芯，制芯前进行混砂，混砂时有石英砂、树脂和固化剂，石英砂选择140—200目的水洗砂，树脂和固化剂均选用德国欧区爱公司的产品；制芯时模具温度要控制在180—220度，固化时间45—60秒，固化后在烘干房内放置24—72小时，再准备浇铸模，用煤气将模具进行预热至100—150度。

第二步，选取无铅黄铜铜锭，将该无铅黄铜铜锭熔化成熔液，将部分无铅黄铜铜锭先放入至电炉内，并电炉打开预热，所述的电炉上设有3个手动档和一个自动挡；先将电炉置于手动1档加热24小时升温至800度，再将电炉置于手动2档加热12小时升温至900度，再将电炉置于手动3档加热，直至铜水液面超过电炉内沟槽上沿，将电热偶温度设定为950度，电炉加热方式设置为“自动”；持续添加无铅铜锭至铜水液面距炉台面约100毫米处，将电炉的温度设置保持为950度，电炉方式保持“自动”并在铜水表面覆盖炉渣，覆盖炉渣的目的是防止熔化铜液内其他元素挥发掉，覆盖炉渣后需要继续保温72小时。

第三步，测定熔化后金属铜液的成分，查看是否满足如下成分配比要求：

元素                      质量百分比

铜：                        60.5～63.5%

锌：                        35.7～37.5%

铋：                        0.75%～0.95%

铝：                        0.50％～0.60%

铁：                        0.11％～0.14%

锡：                        0.14％～0.24%

镍：                        0.01％～0.03%

铅：                         ≤0.25%

砷：                         ≤0.01%

  若有哪些元素因挥发后不满足上述范围要求，则需要加入相应的金属元素，直至满足上述要求。

第四步，通过重力浇注和翻砂两种方式来完成铸造，重力浇注机械中准备好铸造上述表壳用的模具，将砂芯放入浇铸模内完成合模，将熔炼铜锭后复合第二步要求的金属熔液缓慢浇入模具内，同时踩脚踏板开关模具旋转至指定角度后让其凝固；待产品固化后取出放入斗车内，铸件的浇注工作完成。

第五步，对浇注完成的无铅水表的表壳毛坯进行整理清砂、切割、打磨并进行检验：

在清砂时将产品放入清砂机内，滚动5—10分钟，确认内部砂清干净后取出；

在切割时将产品放入夹具切除进浇口及冒口，打磨时将产品中包括进浇口、冒口在内的余量打磨平整，利于后续加工；

在抛丸时将产品按要求量放入抛丸机，抛丸5—15分钟，去除表面氧化皮及内部粘砂；

检验入库时需要检出存在包括缩料、气孔缺陷在内的不合格产品放入待处理处，合格品入库；然后将合格的毛坯进行表面喷塑作业，喷上指定油漆，这里的指定油漆一般是蓝色，局部为红色。

经过检验的合格毛坯，从保管仓库领出，通过机械设备进行金属机加工：

a. 根据表壳的加工步骤首先加工表芯部位，采用数控加工设备、夹具和刀具进行机加工作业，全程检验控制确保质量；

b. 再到四轴自动提升机上加工表壳的进出水部位，即进水孔和出水口，加工进水孔和出水口时使用到夹具、成型刀和板牙，并全程检验控制确保质量；

c. 以上步骤完成后再到锯片铣刀机上进行表芯部位拉槽工序，全程检验控制确保质量，若合格转下道工序；

d. 最后到钻床上钻出作为铅封凹槽的铅封孔，钻孔时需要根据图纸要求进行作业，并且全程检验，以上工序作业完成后转下道工序，注意螺纹加工按国家标准执行，其余尺寸产品图纸要求加工，全程品质管控。

当半成品无铅壳体金加工完成后，转入下一道工序进行毛边的修理和壳体表面油漆损坏处的修补，并进行壳体密封性试压，检验入库。

最后，水表生产车间领出合格的无铅水表壳，按照水表国家标准GB/T 778-2007生产要求，进行组装校验，严格遵循作业指导书的规定，按照国家冷水水表检定规程JJG 162-2009的要求进行出厂示值误差检验，合格转下道工序，不合格回上道工序；

上述的合格品出厂以前需要进行出厂抽检工作，按照品质控制的规定数量进行抽检，作业要求按照水表检定规程作业，合格转包装出厂工序，如此整个生产作业完毕。

本发明专利中无铅水冷水表的表壳由无铅黄铜制成，铜质水表壳通过控制材料中铅的含量，确保其符合国际通行的标准，从而从水源上保护人体的健康。本发明中为了适应无铅黄铜铸造表壳的需求，工艺上符合重力铸造的需求，需要对表壳的结构和铸造工艺进行重新设计，使得结构和铸造工艺更为合理，达到环保和节约的目的。采用本发明的方法铸造出来的无铅水表效果更为理想，控制铸造成品率和缺陷率。

Claims (3)

1.一种无铅水冷水表，无铅水冷水表包括有表壳和设置于表壳中的水表表芯，其特征在于，所述的表壳由无铅黄铜铜锭制成，该无铅黄铜铜锭的化学成分组成为：

元素                        质量百分比

铜：                        60.5～63.5%

锌：                        35.7～37.5%

铋：                        0.75%～0.95%

铝：                        0.50％～0.60%

铁：                        0.11％～0.14%

锡：                        0.14％～0.24%

镍：                        0.01％～0.03%

铅：                         ≤0.25%

锰：                         ≤0.03%

磷：                         ≤0.02% 

砷：                         ≤0.01%

硫：                         ≤0.001%

铬：                         ≤0.002%

余量为微量元素。

2.一种无铅水冷水表的表壳，其特征在于，该表壳由无铅黄铜铜锭通过重力铸造而成，该表壳在结构上包括有表壳体（1），在表壳体（1）上设有表芯孔（2）、进水孔（3）和出水孔（4），该表壳体（1）内设有一个隔壁层，隔壁层的一侧连接进水孔（3），另一侧连接出水孔（4）和表芯孔（2），在所述的隔壁上还设有表芯安装孔，该表芯安装孔与所述的表芯孔同轴，所述的表芯孔内侧壁上设有表芯定位槽，水表表芯通过所述的表芯孔安装到所述隔壁上的表芯安装孔中，水表表芯的上端卡于所述的表芯定位槽内，所述表芯孔的外侧设有外螺纹以配合安装螺纹罩；在所述表壳体（1）上还设有一个铅封凹槽。

3.一种权利要求2所述无铅冷水水表的表壳的铸造方法，其特征在于，该铸造工艺包括有如下步骤：

第一步，制作水表表壳铸造用的模具，该模具包括有浇铸模和砂芯，制砂芯前进行混砂，混砂中包括有石英砂、树脂和固化剂，石英砂选择140—200目水洗砂；制砂芯时温度控制在180—220度，固化时间45—60秒，固化后在烘干房放置24—72小时，再准备浇铸模，用煤气将浇铸模预热至100—150度；

第二步，选取无铅黄铜铜锭，将该无铅黄铜铜锭熔化成熔液，将部分无铅黄铜铜锭先放入至电炉内，并电炉打开预热，所述的电炉上设有3个手动档和一个自动挡；先将电炉置于手动1档加热24小时升温至800度；再将电炉置于手动2档加热12小时升温至900度；再将电炉置于手动3档加热，直至铜水液面超过电炉内沟槽上沿，再将电热偶的温度设定为950度，将电炉加热方式设置为自动；持续添加无铅黄铜铜锭至铜水液面距炉台面100毫米处，再将电炉的温度设置为保持950度，电炉方式保持自动并在铜水表面覆盖炉渣，然后再继续保温72小时；

第三步，浇注前测定熔化后金属铜液的成分，查看是否满足如下成分配比要求：

元素                      质量百分比

铜：                        60.5～63.5% 

锌：                        35.7～37.5% 

铋：                        0.75%～0.95% 

铝：                        0.50％～0.60% 

铁：                        0.11％～0.14% 

锡：                        0.14％～0.24% 

镍：                        0.01％～0.03% 

铅：                         ≤0.25% 

砷：                         ≤0.01% 

  若不满足则加入相应的金属元素，直至满足上述要求；

第四步，在重力浇注机械中安装准备好表壳的模具，将砂芯放入浇铸模内，合模后将检验测定合格的铜水缓慢浇入模具内，同时踩脚踏板开关使模具旋转使其倾斜，熔化后的铜水注入模具中冷却获得无铅水表壳的毛坯； 

第五步，对浇注完成的上述无铅水表表壳的毛坯进行整理清砂、切割、打磨、抛丸并进行检验，清砂时将产品放入清砂机内，滚动5—10分钟，确认内部砂清干净后取出，切割时将产品放入夹具按切除进浇口及冒口，打磨时将产品进浇口、冒口的余量打磨平整，抛丸时将产品放入抛丸机去除毛坯的表面氧化皮及内部粘砂，抛丸时间为5—15分钟，检出存在包括缩料、气孔缺陷在内的不合格产品放入待处理处，合格品入库，将合格毛坯进行表面喷塑作业，喷上指定油漆。

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