CN103894544B

CN103894544B - 铜合金碟阀阀板铸造方法

Info

Publication number: CN103894544B
Application number: CN201410058930.2A
Authority: CN
Inventors: 彭祥龙; 傅建良
Original assignee: HANGZHOU YUANDING SHIP EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Yuding Ship Equipment Co ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: CN103894544A

Abstract

本发明涉及一种阀板铸造方法，尤其是涉及一种铜合金碟阀阀板铸造方法。其主要是解决现有技术所存在的采用立浇铸造铜合金碟阀阀板时会产生缩松和渣孔等的技术问题。本发明先将石墨拔塞塞住准备好，铜水浇满挡板式浇口杯，拔开塞子，铜水经直浇道、U形直浇道底座、钢板过滤网、陶瓷过滤网、横浇道、内浇口进入铸件本体型腔，待铜液流至铸件本体上方80mm时，浇包转向冲冒口浇道，浇注完毕马上盖上保温发热剂，浇注后10小时松开螺丝释放部份应力，20小时后再开箱即得铜合金碟阀阀板铸件。

Description

铜合金碟阀阀板铸造方法

技术领域

本发明涉及一种阀板铸造方法，尤其是涉及一种铜合金碟阀阀板铸造方法。

背景技术

铜合金碟阀阀板的应用领域非常广阔，主要应用于造船，石油天然气管道工程等，但产品的质量并不乐观，主要表现为压力测试不过关、壁厚偏差大，铸造缺陷多等，这些毛病一直得不到彻底的改善，要求高的客户只有依耐国外进口。铜合金碟阀阀板铸造技术难度，第一：此产品属薄壁件；第二：产品壁厚差相对很大，第四：此铸件是典型的异形薄壁件。铜合金碟阀阀板国内的铸造工艺共有三种：平浇：操作简间，壁厚不均匀，所以质量绝对无保障；斜浇：相对平浇质量会有所改善，但只能解决30%的质量问题；立浇：质量最好，有工厂也使用，但是工艺都不是很完善，存在好多不足的地方，主要表现为缩松和渣孔。

发明内容

本发明是提供一种铜合金碟阀阀板铸造方法，其主要是解决现有技术所存在的采用立浇铸造铜合金碟阀阀板时会产生缩松和渣孔等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的方法包括：

a．铸件采用树脂砂实样木模造型，在砂箱内放置泥芯，泥芯靠两个T形泥芯头定位悬挂住，泥芯形成铜合金碟阀阀板内壁形状，打泥芯时注意开泥芯气体排出通道，泥芯气体排出通道连通出气口、压缩风气进气口；

b．开箱后刷涂料，因砂型比较厚实，配箱前先用煤气烘烤，合箱后再用大于140度的热风机进行8小时烘烤；

c．石墨拔塞塞住准备好，浇包内的铜水浇满挡板式浇口杯，拔开石墨拔塞，采用立浇，铜水依次经直浇道、U形直浇道底座、钢板过滤网、陶瓷过滤网、横浇道到达内浇口处并且进入铸件本体型腔，待铜水流至铸件本体上方70-90mm时，浇包转向冲冒口浇杯，铜水沿冲冒口浇道浇下，浇注完毕马上盖上保温发热剂；

d．浇注后进行充分冷却，松开螺丝释放部份应力，再次冷却后进行开箱，最后得铜合金碟阀阀板铸件。

本发明的铸造技术难点：异形：拐弯拐角处多，结构非常复杂；薄壁：成品最小厚度处要求28mm；壁厚差大:最厚与最薄处相差92mm；产品质量要求特高：要求局部RT；压力测试最高处要求0.6MPa，历时30min，不得有渗漏现象；高度高：成品1371mm；典型的壳形铸件。

本铸件采用树脂砂实样木模造型，1个泥芯，泥芯靠两个“T”形泥芯头定位悬挂住，泥芯形成阀板内壁形状，采用开放式下雨淋底注工艺，1道主浇注系统，1道辅助浇注系统来完成整过铸件的浇注过程，保温发热明冒口一个，冷铁28块，陶瓷过滤网1块。模型主要工艺参数：缩率：外:2.1%；内：1.2%。

立浇在铸造工艺中并不少见，应用于铜合金碟阀阀板的铸造艺也相当广泛，但普遍存在很多技术难点，技术难点之一：内浇口处极易产生缩孔，内浇口的开设位置、形状都大有不同，因内浇口是浇注系统和产品的直接连接处，此处温度最高，极易缩松，所以这一问题没解决，普遍的存在，很多厂家只有放弃这一工艺方案，有少数厂家只在外模放置冷铁，这也只能缓解一点缩松问题，但不能完全解决内孔的缩松，本发明在泥芯也使用成型冷铁，绝对是国内领先技术，冷铁内外夹击，克服了这一技术难点，完全避免了缩孔的发生。技术难点之二：因是立浇，高度高，浇注时落差大极易产生二次氧化渣，我们用U形直浇道底座克服了这一铸造技术难关。

因本发明立浇，浇注时高度高，上下落差大，浇注时冲击力大，易氧化产生大量的氧化渣，所以我们在在直浇道底部设有“U”缓冲，减少因压力带来的氧化渣，克服了立浇渣多的技术难题；在U形缓冲直浇道的未端有一离心式集渣包，把第一股铜液全部汇集在此处，完全克服了铸造工艺第一股铜液渣多易冲击入产品的技术难题。

泥芯头在铸造工艺中常用到，但泥芯头的形一般和泥芯的形状同样，本发明设计成“T”有两大好处，第一、两头“T”形防止泥芯上下移位，特别是在浇注过程中可防止泥芯上抬，第二、此泥芯是圆盘形板状泥芯，唯一定位处面积小，一般直通泥芯易上下左右扭动，此设计就可避免这一技术难题，保证产品的泥芯部份的尺寸。

阀板立浇的内浇口开设形状和位置一直以来都是技术难关，本发明采用的是扁平、分散、喇叭式内浇口，完全克服了内浇口安放不好严重影响产品质量的局面。

泥芯排气系统在铸造行业是一基本要求，泥芯不排气，产品会报废。所以排气对铸造工艺来说也是至关重要且有简单的工序，大家都会做，但是此发明专利所指产品的泥芯大，定位小，出气口也是有一个8-10mm左右的小孔，大量的气量无法及时的排出，这一技术难题一至困扰着铸造工程师，产品的形状无法改变，所以出气孔的位置和大小也无法改变，本发明着力从气留量作为突破口，利用本发明自行设计的抽气装置以负压的方式将泥芯中的气体抽到外面来，完全克服了泥芯气体不能及时排出的铸造技术难题。

作为优选，所述的直浇道的末端设有第一集渣包，钢板过滤网、陶瓷过滤网处分别设有第二集渣包、第三集渣包，横浇道的末端设有第四集渣包。传统铸造工艺集渣包和过滤网一般都会有，但都只有单一功能，集渣不过滤，过滤不集渣，本工艺过滤处同时有集渣的功效。

作为优选，所述的砂箱的型腔内环设有集渣槽、排气槽。

作为优选，所述的泥芯的下端设有第一冷铁、第二冷铁，泥芯的中部圆周分布有第三冷铁、第四冷铁，泥芯的上端设有第五冷铁，所有冷铁对半分开，中间留3mm间隔，两半冷铁合上后在间隔处放上铬矿砂。第一冷铁4块；第二冷铁16块；第三冷铁4块；第四冷铁4块；第五冷铁4块。所有冷铁必将表面清理干清，不得有任何污垢，锈迹。生产阀板的铸造厂冷铁常用，但都用在外模上，泥芯无一使用冷铁，因此处孔太小，没想过用，想过也不敢使用，担心冷铁拿不出来，本发明根据此处是热节大、要求高、放了冷铁担心拿不出来等技术难点，把冷铁对半分开，中间留3mm间隔，两半泥芯合上后在空隔放上铬矿砂，从而克服了这一铸造技术难题。

作为优选，所述的浇包的底部设有包底除气装置，包底除气装置通过软管连接有干燥剂桶，干燥剂桶内装有干燥剂，干燥剂桶通过进气钢管、接头、气管连接有氮气瓶。

作为优选，所述的进气钢管上的接头、氮气瓶都为2个以上，其通过气管连接，氮气瓶上设有压力表。传统的氮气除气是：氮气瓶→软管→钢管插入铜液中进行除氮处理。第一技术难题：不能保证氮气中含水份等杂质。第二技术难题：用钢管吹氮，钢管损耗大，以5吨中频电炉开一炉计算约需20mm钢管4根，每根成本30元计算，一炉钢管成本约120元，以每年300吨产值计算，需钢管成本300*120=36000元，本发明的除气装置完全克服了上述两大技术难题。

作为优选，所述的包底除气装置包括有固定在浇包底上的透气砖座，透气砖座内设有透气砖，透气砖座外设有耐火砖，透气砖与耐火砖之间设有耐火填充料，透气砖底部通过支撑环支撑在螺纹端盖上，螺纹端盖固定在透气砖座上，透气砖座下端连接有端盖，端盖与透气砖座之间设有石棉密封垫。

因此，本发明渣少：产品压力测试漏水的概率小，产品使用的安全性更高，使用的寿命更长；阀板壁厚均匀：产品使用的安全性更高，碟阀阀板板面部份无需加工，全靠铸造保证产品的尺寸，立浇相对平浇与斜浇有着绝对的保证壁厚优势；阀杆孔壁厚均匀：阀杆孔是整个阀板铸件受力最大的部位，铸造要求特高，若铸造工艺不完善，就会直接导致报废；阀杆孔周边材料组结结构致密，缩松极少，产品的安全性更高。

附图说明

附图1是本发明的一种铸造流程示意图；

附图2是本发明砂箱的一种结构示意图；

附图3是图2的A向结构示意图；

附图4是本发明氮气除气系统的一种结构示意图；

附图5是本发明包底除气装置的一种结构示意图；

附图6是本发明铜合金碟阀阀板的一种结构示意图；

附图7是图6的剖面结构示意图。

图中零部件、部位及编号：砂箱1、泥芯2、T形泥芯头3、泥芯气体排出通道4、出气口5、压缩风气进气口6、石墨拔塞7、浇包8、铜水9、挡板式浇口杯10、直浇道11、U形直浇道底座12、钢板过滤网13、陶瓷过滤网14、横浇道15、内浇口16、冲冒口浇杯17、冲冒口浇道18、保温发热剂19、第一集渣包20、第二集渣包21、第三集渣包22、第四集渣包23、集渣槽24、排气槽25、第一冷铁26、第二冷铁27、第三冷铁28、第四冷铁29、第五冷铁30、包底除气装置31、干燥剂桶32、干燥剂33、进气钢管34、接头35、气管36、氮气瓶37、压力表38、浇包底39、透气砖座40、透气砖41、耐火砖42、耐火填充料43、支撑环44、螺纹端盖45、端盖46、石棉密封垫47、铜合金碟阀阀板48。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本例的铜合金碟阀阀板铸造方法，本件浇注重量800KG，浇注温度1165-1170℃，如图1，其步骤为：

a．铸件采用树脂砂实样木模造型，如图2、图3，在砂箱1内放置泥芯2，泥芯的下端设有第一冷铁26、第二冷铁27，泥芯的中部圆周分布有第三冷铁28、第四冷铁29，泥芯的上端设有第五冷铁30，所有冷铁对半分开，中间留3mm间隔，两半冷铁合上后在间隔处放上铬矿砂。砂箱的型腔内环设有集渣槽24、排气槽25，泥芯靠两个T形泥芯头3定位悬挂住，泥芯形成铜合金碟阀阀板48内壁形状，打泥芯时注意开泥芯气体排出通道4，泥芯气体排出通道连通出气口5、压缩风气进气口6；

b．开箱后刷涂料，配箱前先进行烘烤，合箱后再用大于140℃的温度进行长时间烘烤；

c．石墨拔塞7塞住准备好，浇包8内的铜水9浇满挡板式浇口杯10，拔开石墨拔塞，采用立浇，铜水依次经直浇道11、U形直浇道底座12、钢板过滤网13、陶瓷过滤网14、横浇道15到达内浇口16处并且进入铸件本体型腔，其中直浇道11的末端设有第一集渣包20，钢板过滤网13、陶瓷过滤网14处分别设有第二集渣包21、第三集渣包22，横浇道15的末端设有第四集渣包23，待铜水流至铸件本体上方70-90mm时，浇包转向冲冒口浇杯17，铜水沿冲冒口浇道18浇下，浇注完毕马上盖上保温发热剂19；如图4，其中浇包8的底部设有包底除气装置31，包底除气装置通过软管连接有干燥剂桶32，干燥剂桶内装有干燥剂33，干燥剂桶通过进气钢管34、接头35、气管36连接有氮气瓶37，如图5，包底除气装置31包括有固定在浇包底39上的透气砖座40，透气砖座内设有透气砖41，透气砖座外设有耐火砖42，透气砖与耐火砖之间设有耐火填充料43，透气砖41底部通过支撑环44支撑在螺纹端盖45上，螺纹端盖固定在透气砖座上，透气砖座下端连接有端盖46，端盖与透气砖座之间设有石棉密封垫47；

d．浇注后进行10小时充分冷却，松开螺丝释放部份应力，20小时后进行开箱，最后得铜合金碟阀阀板48铸件，铜合金碟阀阀板的结构如图6、图7所示。

本发明的产品机械性能Rm≥585MPa，Re≥240MPa，A≥15%；本发明的化学成份：Cu≥79，Al8.5-9.5，Mn0.8-1.5，Fe3.5-4.5-6.0，Ni4.0-5.0，Si≦0.1Pb≦0.03,硬度140-200HB；热处理：铸件必须经过回火退火处理，温度675（+10，-10）摄氏度，保温最小6小时，快速冷却；内部需经0.5MPa压力测试，历时15min，不得有渗漏现象；阀板外圆加工面需做镜面抛光处理，稍有一点点铸造缺陷就会表露出来；阀杆孔部位需PT或RT检测。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims

1.一种铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的方法包括：

a．铸件采用树脂砂实样木模造型，在砂箱（1）内放置泥芯（2），泥芯靠两个T形泥芯头（3）定位悬挂住，泥芯形成铜合金碟阀阀板内壁形状，打泥芯时开泥芯气体排出通道（4），泥芯气体排出通道连通出气口（5）、压缩风气进气口（6）；

c．石墨拔塞（7）塞住准备好，浇包（8）内的铜水（9）浇满挡板式浇口杯（10），拔开石墨拔塞，采用立浇，铜水依次经直浇道（11）、U形直浇道底座（12）、钢板过滤网（13）、陶瓷过滤网（14）、横浇道（15）到达内浇口（16）处并且进入铸件本体型腔，待铜水流至铸件本体上方70-90mm时，浇包转向冲冒口浇杯（17），铜水沿冲冒口浇道（18）浇下，浇注完毕马上盖上保温发热剂（19）；

2.根据权利要求1所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的直浇道（11）的末端设有第一集渣包（20），钢板过滤网（13）、陶瓷过滤网（14）处分别设有第二集渣包（21）、第三集渣包（22），横浇道（15）的末端设有第四集渣包（23）。

3.根据权利要求1所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的砂箱（1）的型腔内环设有集渣槽（24）、排气槽（25）。

4.根据权利要求1所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的泥芯（2）的下端设有第一冷铁（26）、第二冷铁（27），泥芯的中部圆周分布有第三冷铁（28）、第四冷铁（29），泥芯的上端设有第五冷铁（30），所有冷铁对半分开，中间留3mm间隔，两半冷铁合上后在间隔处放上铬矿砂。

5.根据权利要求1所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的浇包（8）的底部设有包底除气装置（31），包底除气装置通过软管连接有干燥剂桶（32），干燥剂桶内装有干燥剂（33），干燥剂桶通过进气钢管（34）、接头（35）、气管（36）连接有氮气瓶（37）。

6.根据权利要求5所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的进气钢管（34）上的接头（35）、氮气瓶（37）都为2个以上，其通过气管（36）连接，氮气瓶上设有压力表（38）。

7.根据权利要求5所述的铜合金碟阀阀板铸造方法，其特征在于所述的包底除气装置（31）包括有固定在浇包底（39）上的透气砖座（40），透气砖座内设有透气砖（41），透气砖座外设有耐火砖（42），透气砖与耐火砖之间设有耐火填充料（43），透气砖（41）底部通过支撑环（44）支撑在螺纹端盖（45）上，螺纹端盖固定在透气砖座上，透气砖座下端连接有端盖（46），端盖与透气砖座之间设有石棉密封垫（47）。