CN104912113B - 一种井盖及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井盖及其工艺方法，井盖一侧通过转轴与井座连接，所述井盖另一侧设有缺口，所述井盖顶面设有十字凸起，所述井盖底面设有多个卡紧块，卡紧块与井座过盈配合；所述井盖设有缺口的一侧设有防盗孔，防盗孔内设有防盗锁，所述防盗锁与挡块固定连接；所述挡块两侧均设有凸起，限定挡块在两凸起之间旋转。井盖结构合理，壁厚薄，重量轻，强度高，安全性好；井盖与井座的部分配合面采用过盈配合，且设计了防张开结构，确保井盖井座良好配合，且车辆轧过后无声响；井盖设计了防盗功能；井盖设计了防滑十字突起。井盖工艺方法铸件实现无冒口铸造工艺，工艺出品率达94％以上；该工艺方法不受季节、气候的影响，节能环保，产品质量稳定。

Description

一种井盖及其工艺方法

技术领域

本发明涉及一种井盖及其工艺方法。

背景技术

城市建设中使用的井盖早前不太受人关注，由其只是一个盖板，认为要求不严格，意识不到其重要性。但随着城市的不断发展，由井盖引发的一系列的事故给人们的生活及生命财产安全造成了极大的威胁。例如：井盖的沉重给维修工人带来麻烦；井盖的尺寸精度差给城市带来了令人讨厌的噪音及心中的不安；井盖的承载能力差，不时出现破裂，造成了重大的安全隐患及安全事故；井盖的丢失也给社会带来财产损失及安全隐患。

伴随着社会的不断发展，基础设施的不断完善，对各种行业所使用的井盖的需求量以及质量都提出了更高的要求。由传统制造工艺技术生产的井盖力学性能差，外形不美观，字迹不清，经常发生破裂，造成重大的安全事故及财产损失，已经满足不了现代社会的需求。

传统的井盖铸造工艺是手工潮模砂，采用此工艺生产出的铸件具有表面不平整、多肉、变形、涨箱、缩凹等缺陷，外观质量差，废品率很高，尺寸精度差，铸造出的毛坯需要加工后方可使用，其中井座放置密封垫圈的地方更是不能铸出，工艺出品率低。并且，因生产出的铸件力学性能差，不得不增加其壁厚来确保使用安全性，从而造成浪费。由此给后续装配、加工、修理、更换带来众多麻烦。

在众多铸造工艺中，铁模覆砂铸造工艺因其成品尺寸精度高，表面质量好，材质性能比相同铸造牌号的等级高，由于以上众多优点而备受关注。但因其铸型退让性差，铸件铸造应力大，砂壳、砂箱结构稍处理不好，铸件将会出现裂纹等缺陷；且此工艺对砂箱的要求较高，其内腔需要全部数控加工，对砂箱强度、尺寸精度要求较高；对铸造模具和铸造砂箱的投入成本高；因要达到较高的尺寸精度，对模具及砂箱的返修费用较高，因此使用此工艺方式对于技术处理和资金投入的要求都较高。到目前为止国内外还没有成功采用铁模覆砂工艺来生产井座、井盖的。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种井盖及其工艺方法，该工艺方法制造的井盖提高了井盖尺寸精度，实现无需机械加工就能达到使用要求的目的；解决铸件变形、多肉、缩凹的问题；提高铸件外观质量；提高力学性能；提高工艺出品率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种井盖，所述井盖一侧通过转轴与井座连接，所述井盖另一侧设有缺口，所述井盖顶面设有十字凸起，所述井盖底面设有多个卡紧块，卡紧块与井座过盈配合；所述井盖设有缺口的一侧设有防盗孔，防盗孔内设有防盗锁，所述防盗锁与挡块固定连接；所述挡块两侧均设有凸起，限定挡块在两凸起之间旋转。

所述卡紧块整体呈耳廓形，卡紧块的一端与井盖底面连成一体，另一端悬置，卡紧块悬置的一端具有弹性。

所述卡紧块悬置的一端设有向外的凸头，所述凸头的外侧面为过盈配合面，与井座过盈配合；凸头上设有倾斜导向面，方便井盖开合。

优选的，所述卡紧块的个数为3个，其中一个卡紧块凸头中心线与井盖中心线的夹角为12°；另两个卡紧块沿井盖中心线两侧布置，凸头中心线与井盖中心线的夹角为27°。

所述井盖缺口处设有吊耳，井盖、井座装配好后，使用撬杠或其他部件挂住此部位，将井盖和井座分离。

所述井盖与井座连接处设有方形转轴孔，空间大，为井盖和井座的配合提供较大的空间。

所述井盖底面上设有加强筋。

一种井盖的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：确定井盖铸造工艺参数；

步骤2：制作井盖覆膜砂芯，射砂造型，完成浇注前处理；

步骤3：熔炼金属至液态，进行浇注。

所述步骤1的具体步骤为：井盖铸件化学成分按球墨铸铁配料，井盖铸件收缩率1％，上下箱砂芯与砂型配合间隙单边0.2-0.5mm；浇注系统采用底注式封闭式浇注系统。

所述步骤1中浇注系统的直浇道、横浇道、内浇道之间的比例为(1.6-1.9)：(1.4-1.7)：1，直浇道为圆形，横浇道为梯形，内浇道都是长方形，有挡渣作用；砂壳厚度5-12mm。

所述步骤2的具体步骤为：

(2-1)：用手工热芯盒制作覆模砂芯，备用；

(2-2)：造型时，先将砂箱烘烤至190-230℃，电加热外模至190-230℃；将上砂箱和下砂箱分别放置于相应的电加热外模内，然后用射砂机进行射砂造型。

(2-3)：射砂完成后，起模，检查并修复砂型；

(2-4)：把制作好的砂芯采用铸造专用胶固定在外型上，然后合箱，等待浇注；

(2-5)：在砂箱的出气孔处放置堵块，在浇口处放置标准浇口杯。

所述步骤(2-2)中进行射砂造型的射砂时间4-8s，加热固化时间15-30秒；浇注系统处的砂层厚度9-12mm，铸件处砂层厚度5-7mm。

所述步骤(2-5)中浇口杯距离砂箱表面尺寸8-15mm，浇口杯壁厚20-30mm。

所述砂箱壁厚40mm；砂箱做十字拉筋，以便增强它的强度；在砂箱的深凹处打排气孔，装钢排气塞，保证砂型紧实度。

所述步骤3的具体步骤为：

(3-1)：当铁液温度达到1500℃时，将电炉内铁液浇入浇包，并进行炉前球化处理；然后静置铁液，待铁液温度达到1300℃-1350℃时，进行浇注。

(3-2)：浇注完后冷却7-8分钟，将砂箱放置于振动平台上进行振动，使铸件脱落。

所述(3-1)中浇注时，浇包口距离浇口杯300-500mm，保持浇口杯充满状态，浇注过程不能间断。

本发明的有益效果为：

本发明的井盖结构合理，壁厚10-20mm，壁厚薄，重量轻，强度高，安全性好；井盖与井座的部分配合面采用过盈配合，且设计了防盗锁，确保井盖井座良好配合，且车辆轧过后无声响；井盖设计了防盗功能，大大减少了井盖的丢失；井盖设计了防滑十字突起，提高摩擦力，确保过往车辆行驶安全。

本发明的井盖工艺方法生产的井盖铸件实现无冒口铸造工艺，工艺出品率达94％以上；铸件尺寸精度大大提高，铸造误差不超过1.5mm，无需机械加工即可实现井盖和井座良好配合，且互换性非常好，配合间隙只有1mm，密封垫圈等窄槽结构也能铸出，不需要再用机械加工；砂型、砂芯强度增大，多肉、变形、缩凹等缺陷不再出现，大大提高了产品质量；生产效率提高了5倍，降低了生产成本和使用成本；铸件重量稳定，重量浮动1％左右，传统铸造重量浮动达3％以上；该工艺方法不受季节、气候的影响，节能环保，产品质量稳定。

附图说明

图1为本发明井盖的顶面结构示意图；

图2为本发明井盖的底面结构示意图；

图3为本发明井盖的侧视结构示意图；

图4为图1中A-A剖面图；

图5为图1中D-D剖面图；

图6为防盗锁与挡块的配合结构示意图；

图7为图2中B-B剖面图；

图8为图2中C-C剖面图；

图9为本发明井盖与井座配合结构示意图；

图10为本发明井盖卡紧块与井座配合结构示意图；

图11-13为本发明井盖铸造工艺示意图；

图中，1为井盖，2为防盗孔，3为缺口，4为吊耳，5为十字凸起，6为卡紧块，7为凸头，8为凸起Ⅰ，9为挡块，10为凸起Ⅱ，11为加强筋，12为防盗锁，13为转轴孔，14为导向面，15为过盈配合面，16为井座，17为砂芯Ⅰ，18为砂芯Ⅱ，19为井盖铸件，20为直浇道，21为横浇道，22为内浇道，23为砂壳，24为砂箱，25为出气孔，26为射砂时用的堵块，27为浇注时用的铁质堵块，28为砂芯Ⅲ，29为砂芯Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图8所示，井盖结构，井盖1中心线的一侧设有缺口3，井盖1顶面设有十字凸起5，井盖1底面设有3个卡紧块6，卡紧块6与井座16过盈配合；井盖1设有缺口3的一侧设有防盗孔2，防盗孔2内设有防盗锁12。卡紧块6整体呈耳廓形，卡紧块6的一端与井盖1连成一体，铸造时一起铸出，另一端悬置，卡紧块6悬置的一端具有弹性。

卡紧块6悬置的一端设有向外的凸头7，凸头7的外侧面为过盈配合面15，与井盖过盈配合；凸头7上设有倾斜导向面14，方便井盖开合。卡紧块6在井盖上的分布是根据井盖的结构分布的，其目的是使其与井座配合力均匀，配合紧凑。其弧形设计就是为了使用卡紧块6弧形弹性变形的特性来保证井盖和井座紧配合。3个卡紧块6的其中一个卡紧块凸头中心线与井盖中心线的夹角为12°(度数可以变动)；另两个卡紧块沿井盖中心线两侧布置，凸头中心线与井盖中心线的夹角为27°(度数可以变动)。防盗锁12与挡块9按一定尺寸焊接，挡块9两侧均设有凸起，即凸起Ⅰ8和凸起Ⅱ10，限定挡块9在两凸起之间旋转。通过使用钥匙旋转防盗锁锁芯，带动挡块旋转，挡块的旋转角度只能在两个凸起之间，靠近一个凸起是把挡块旋转到井座结构下方，这样挡块就会与井座卡合，井盖是打不开的；当挡块旋转靠近另一侧的凸起时，在打开井盖时，挡块和井座没有任何接触，就不起阻挡作用，井盖就可以打开。

井盖1缺口处设有吊耳4，井盖1、井座16装配好后，使用撬杠或其他部件挂住此部位，将井盖和井座分离。井盖1底面上设有加强筋11。

井盖1与井座16连接处设有方形转轴孔13，空间大，为井盖和井座的配合提供较大的空间。

如图9-图10所示，井盖1一侧方形转轴孔13处通过转轴与井座2连接，卡紧块6的弧形弹性变形的特性可以保证井盖和井座紧配合。

井盖采用铁模覆砂铸造工艺方案及力学性能较强的球墨铸铁材质，并合理设计加强筋，提高井盖强度；井盖设计卡紧块结构(卡紧块形状有一定的弧度，有一定的弹性)与井座装配时，部分配合面采用过盈配合，从而使井座井盖配合良好，压过井盖时无声响；设计防盗锁，防盗锁与挡块按一定尺寸焊接，实现通过旋转防盗锁芯来拨动挡块的目的，凸起Ⅰ和凸起Ⅱ作用就是阻挡挡块旋转，限定挡块在两凸起之间旋转；设计井盖防滑结构和标识，方便查询井盖的不同作用；方形转轴孔空间大，为井盖和井座的配合提供了较大的空间。

如图11-图13所示，井盖的铁模覆砂铸造工艺，具体包括以下步骤：

一、确定铸造工艺参数；

井盖铸件19化学成分按QT500配料，铸件收缩率1％，上下箱砂芯与砂型配合间隙单边0.2-0.5mm。浇注系统采用底注式封闭式浇注系统，直浇道20、横浇道21、内浇道22之间的比例设计为1.8：1.6：1。铸件重58Kg，直浇道直径50mm，横浇道尺寸(20+26)×30mm的梯形，3道内浇道尺寸都是50×7mm。此浇系不但充型效果好，而且挡渣效果也很好。采用铁模覆砂造型技术，砂壳23厚度5-12mm。

二、造型、制芯；

1)、用手工热芯盒制作覆模砂芯，备用；

2)、造型时，先将砂箱24烘烤至190-230℃，电加热外模至190-230℃。将上砂箱和下砂箱分别放置于相应的电加热外模内，在出气孔处，放上射砂时用的堵块26，防止喷砂。然后用射砂机进行射砂造型，射砂时间不大于8秒。射芯压力0.45MP，射芯压力、射芯时间根据模具的排气系统的尺寸设计的，可以调整；加热固化时间15-30秒。浇注系统处的砂层厚度9-12mm，铸件处砂层厚度5-7mm；

3)、射砂完成后，取出在出气孔25处放置的射砂时用的堵块26起模，检查并修复砂型；

4)、把制作好的砂芯采用铸造专用胶固定在外型上，然后合箱，并在出气孔处放置浇注时用的铁质堵块27，对铁液进行激冷，防止铁液从此处喷出，在浇口处放置标准浇口杯，等待浇注；

三、熔炼与浇注；

1)、当铁液温度达到1500℃时，将电炉内铁液浇入浇包，并进行炉前球化处理；然后静置铁液，待铁液温度达到1300℃-1350℃时，进行浇注。浇注时，浇包口距离浇口杯300-500mm，保持浇口杯充满状态，浇注过程不能间断；

2)、浇注完后冷却7-8分钟，将砂箱放置于振动平台上进行振动，使铸件脱落；

需注意的是，制作随型砂箱，砂箱24壁厚40mm；砂箱24做十字拉筋，以便增强它的强度；在砂箱24的深凹处打排气孔，装钢排气塞，保证砂型紧实度。

井盖的铸造工艺：砂芯Ⅰ17和3个砂芯Ⅱ18用铸造专用胶固定在上砂型，并且在砂芯Ⅰ17和砂芯Ⅱ18侧面设计3-4mm深的凹槽结构，用来储藏铸造专用胶，加强上箱砂芯的牢固性。砂芯Ⅲ28和砂芯Ⅳ29用铸造专用胶固定在下砂型。铸件大平面朝下，全部放在上箱。在远离浇口位置设置两处排气孔；造型时出气孔处用钢块堵上，防止跑砂，浇注时出气孔处放置带孔堵块，使其既能排气，又能激冷冒口内的铁液，防止跑铁水。

需要注意的是：铸造专用胶不得外漏，防止与铁水接触；射砂造型时与浇注时务必在出气孔处放置相对应的堵块。

铁模覆砂工艺完成后的井盖铸件19产品机械性能能达到QT600牌号：抗拉强度(590-610MPa)，屈服强度(360-380Mpa)，伸长率(3％)；铸件字迹清晰、美观，表面质量好，成为城市的一道风景。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种井盖的工艺方法，其特征是，所述井盖一侧通过转轴与井座连接，所述井盖另一侧设有缺口，所述井盖顶面设有十字凸起，所述井盖底面设有多个卡紧块，卡紧块与井座过盈配合；所述井盖设有缺口的一侧设有防盗孔，防盗孔内设有防盗锁，所述防盗锁与挡块固定连接；所述挡块两侧均设有凸起，限定挡块在两凸起之间旋转；所述卡紧块整体呈耳廓形，卡紧块的一端与井盖底面连成一体，另一端悬置，卡紧块悬置的一端具有弹性；所述卡紧块悬置的一端设有向外的凸头，所述凸头的外侧面为过盈配合面，与井盖过盈配合；凸头上设有倾斜导向面，方便井盖开合；

所述卡紧块的个数为3个，其中一个卡紧块凸头中心线与井盖中心线的夹角为12°；另两个卡紧块沿井盖中心线两侧布置，凸头中心线与井盖中心线的夹角为27°；

所述井盖缺口处设有吊耳，所述井盖与井座连接处设有方形转轴孔；所述井盖底面上设有加强筋；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定井盖铸造工艺参数；

步骤2：制作井盖覆膜砂芯，射砂造型，完成浇注前处理；

步骤3：熔炼金属至液态，进行浇注；

所述步骤1的具体步骤为：井盖铸件化学成分按球墨铸铁配料，井盖铸件收缩率1%，上下箱砂芯与砂型配合间隙单边0.2-0.5mm；浇注系统采用底注式封闭式浇注系统；

所述步骤1中浇注系统的直浇道、横浇道、内浇道之间的比例为（1.6-1.9） ： (1.4-1.7)：1，直浇道为圆形，横浇道为梯形，内浇道都是长方形；砂壳厚度5-12mm；

所述步骤3的具体步骤为：

（3-1）：当铁液温度达到1500℃时，将电炉内铁液浇入浇包，并进行炉前球化处理 ；然后静置铁液，待铁液温度达到1300℃-1350℃时，进行浇注；

（3-2）：浇注完后冷却7-8分钟，将砂箱放置于振动平台上进行振动，使铸件脱落；

所述（3-1）中浇注时，浇包口距离浇口杯300-500mm，保持浇口杯充满状态，浇注过程不能间断。

2.如权利要求1所述的井盖的工艺方法，其特征是，所述步骤2的具体步骤为：

（2-1）：用手工热芯盒制作覆模砂芯，备用；

（2-2）：造型时，先将砂箱烘烤至190-230℃，电加热外模至190-230℃；将上砂箱和下砂箱分别放置于相应的电加热外模内，然后用射砂机进行射砂造型；

（2-3）：射砂完成后，起模，检查并修复砂型；

（2-4）：把制作好的砂芯采用铸造专用胶固定在外型上，然后合箱，等待浇注；

（2-5）：在砂箱的出气孔处放置堵块，在浇口处放置标准浇口杯。

3.如权利要求2所述的井盖的工艺方法，其特征是，所述步骤（2-2）中进行射砂造型的射砂时间4-8s，加热固化时间15-30秒；浇注系统处的砂层厚度9-12mm，铸件处砂层厚度5-7mm；所述步骤（2-5）中浇口杯距离砂箱表面尺寸8-15mm，浇口杯壁厚20-30mm。