CN106694817B - 一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置 - Google Patents

Abstract

一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术，包括下节法兰外模、穿墙法兰节外模、过渡节外模、上节法兰外模、钢管骨架、过度节型芯、分型面定位台、穿墙法兰、螺杆等，在下压板上设置螺杆，并用螺母在下压板下部固定，在下压板上设置下节型芯和型芯连接套及穿墙法兰，在下节法兰外模上设置穿墙法兰节外模，在穿墙法兰节外模上设置过渡节外模和上节法兰外模，在下节型芯的右中部设置内浇道，在下节型芯的右部设置过度节型芯和分型面定位台。该发明水平分型，垂直阶梯负压浇注，提高成型合格率，质量更可靠，压浇注使合金组织更致密，利于保护环境，粉尘全部回收，真正实现绿色环保铸造，应用于金属整体铸造技术领域技术领域中。

Description

一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置

技术领域

本发明涉及金属整体铸造技术领域中的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术，特别涉及DN100-DN200×3米以上球墨铸铁双盘穿墙法兰直管整体铸造。

背景技术

目前，用于承压的球墨铸铁双法兰直管及穿墙双盘管多数采用焊接制造工艺。由于受铸铁焊接材料的限制，焊接部位均为“异质”焊缝，由于焊缝与基体材质不同，加上焊缝热影响区的干扰，焊接法兰管的机械性能很难达到标准要求。按ISO2531；2009国际标准和GB/T13295-2013国家标准规定，DN40-DN1000的球墨铸铁管最小抗拉强度为420MPa,延伸率≥10％，焊接法兰焊缝强度一般在180-220MPa之间，延伸率在2-5％之间，低于标准1倍以上。在实际应用中表现为；受热影响区和金相组织影响，应力集中，焊缝脆性大，不耐冲击，易开焊断裂，在仓储，运输，安装，使用过程中多次出现事故，因此，用户迫切需求整铸法兰管。

我国目前整铸法兰管多数采用普通砂型铸造和消失模铸造。其中普通砂型铸造存在的主要问题是，管壁厚不均匀，弯曲变形；消失模铸造存在的主要问题是，夹渣，气孔多，水压试验漏水率大。特别需要指出的是，管径规格越小，长度越长，存在上述缺陷的几率越大，DN200以下，长度在2米以上的法兰管很难整铸成型，即便成型，合格率也很低，无法满足市场需求。因此，研制开发一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术一直是急待解决的新课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术，该发明用球墨铸铁整铸法兰管替代焊接法兰管，法兰管身一次整铸成型，完全满足国家GB/T13295-2013，国际ISO2531，2009标准要求，有效的降低安全风险，提高产品使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置，包括下节法兰外模、穿墙法兰节外模、过渡节外模、上节法兰外模、上节型芯、钢管骨架、上压板、直浇道、螺母、过度节型芯、分型面定位台、内浇道、穿墙法兰、型芯连接套、下节型芯、螺杆、下压板，在下压板上设置螺杆，并用螺母在下压板下部固定，在下压板上设置下节型芯和 下节法兰外模，在下节型芯上设置过度节型芯，在过度节型芯上设置上节型芯，相邻型芯之间设置型芯连接套，在下节法兰外模上设置穿墙法兰节外模，在穿墙法兰节外模上设置过渡节外模，在过渡节外模上设置上节法兰外模，相邻外模之间通过分型面定位台定位；穿墙法兰节外模内设置穿墙法兰，在过度节型芯和分型面定位台中间设置直浇道，在直浇道和所述的型芯之间设置连通的内浇道，型芯内部设置钢管骨架，上节法兰外模和上节型芯上设置上压板，所述的上压板设置在螺杆的上部，并用螺母在上压板上部固定；

所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术的工作原理及使用操作方法是：利用酚醛树脂冷芯盒射芯机分段造型，制芯，根据射芯机工作台面及法兰管长度规格，设计分段长度为0.5米；利用酚醛树脂砂硬度高，强度大的特点，将型与芯垂直叠加到用户对法兰管需求长度，在3.5米长度内任意选择；型与型叠加定位通过自身的凹凸台完成，既有利于浇注排气，又可防止漏铁；直浇道，内浇道与铸型同时成型，实现阶梯浇注；穿墙法兰管通过调整铸型模具，将法兰安放在用户指定的任意位置；叠加的铸型为防止浇注时台箱，用专用紧固装置锁紧固定；浇注时为防止烟尘扩散污染环境，将铸型置于负压砂箱中，用干砂掩埋并抽真空，利用负压将废气送入除尘器；利用多节铸型叠加浇注，实现小口径长法兰管整铸，克服其他铸造方法和焊接法兰的铸造缺陷多，成型率低，金相，性能不达标等难题；利用小型射芯机，实现小口径长法兰管整铸，节约设备投资和模具，工装投资费用；“积木式”的模具设计，满足不同长度规格、不同压力等级、不同穿墙法兰位置的需求；水平分型，垂直阶梯负压浇注，提高了成型合格率和一次水压合格率，成型合格率可达98％，一次水压合格率可达92％，是普通砂型铸造、消失模铸造的2-3倍，生产效率高达5倍，实现大批量生产，满足市场需求；整铸一体的法兰和穿墙法兰与焊接法兰相比，机械性能高一倍，整体金相组织完全一致，质量更可靠，用户更满意；负压浇注不仅使合金组织更致密，更有利于保护环境，浇注中产生的废气，粉尘全部回收，真正实现绿色环保铸造；

所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术的铸造方法是：

（1）模具准备：安装在管身上的法兰盘为PN10或PN16或PN25，PN值不同，法兰的厚度、螺栓孔径、孔数也不同；穿墙法兰位置是通过调整直管长度完成的；

（2）利用射芯机制备模型簇；将混制好的酚醛树脂砂射入模具型腔中，吹三乙胺固化成型，脱模后备用；

（3）叠加装配模型簇及型芯；将制备好的模型簇垂直叠加装配，两半型芯包裹在钢管骨架上，接头部分用树脂砂套承插联接；

（4）将装配好的模型簇利用夹具锁紧；夹具是通过上下压板用长螺栓紧固；

（5）将锁紧好的模型簇置于负压砂箱中；负压砂箱设有抽真空管，在真空泵工作时调节控制阀门，控制负压大小；

（6）填充干砂并震实，覆膜后抽真空；填充干砂的过程是边填砂边震实，砂箱填满后在上表面覆盖塑料薄膜密封，抽真空紧实型砂；

（7）将制备好的铁水在负压下注入模型中；在-0.7Pa压力下浇注不仅使合金组织更致密，而且更环保；

（8）冷却，开箱；浇注后6分钟关闭负压，自然冷却2小时后，将铸件从砂箱中取出；

（9）清砂修磨；对铸件进行抛丸清砂，修磨毛刺，检测外观及尺寸合格；

（10）机械加工；加工法兰密封水线；

（11）防腐处理；水压试验合格后进行内外防腐；

（12）包装，入库，喷唛头后包装，入库待发运。

本发明的要点在于它的结构、工作原理及铸造方法。

一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术与现有技术相比，具有水平分型，垂直阶梯负压浇注，提高成型合格率和一次水压合格率，成型合格率可达98％，一次水压合格率可达92％，是普通砂型铸造、消失模铸造的2-3倍，生产效率高达5倍，实现大批量生产，满足市场需求，整铸一体的法兰和穿墙法兰与焊接法兰相比，机械性能高一倍，整体金相组织完全一致，质量更可靠，用户更满意，负压浇注不仅使合金组织更致密，更有利于保护环境，浇注中产生的废气、粉尘全部回收，真正实现绿色环保铸造等优点，将广泛的应用于金属整体铸造技术领域中。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是用本发明铸造方法铸造双盘法兰管产品的结构示意图。

图3是用本发明铸造方法铸造单盘穿墙法兰管产品的结构示意图。

图4是用本发明铸造方法铸造焊接双盘法兰管产品的结构示意图。

图5是用本发明铸造方法铸造双盘穿墙法兰管产品的结构示意图。

图6是用本发明铸造方法铸造双插穿墙法兰管产品的结构示意图。

图7是用本发明铸造方法铸造焊接单盘穿墙法兰管产品的结构示意图。

图8是本发明是将模型族放入真空砂箱的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置，包括下节法兰外模1、穿墙法兰节外模2、过渡节外模3、上节法兰外模4、上节型芯5、钢管骨架6、上压板7、直浇道8、螺母9、过度节型芯10、分型面定位台11、内浇道12、穿墙法兰13、型芯连接套14、下节型芯15、螺杆16、下压板17，在下压板17上设置螺杆16，并用螺母9在下压板17下部固定，在下压板17上设置下节型芯15和 下节法兰外模1，在下节型芯15上设置过度节型芯10，在过度节型芯10上设置上节型芯5，相邻型芯之间设置型芯连接套14，在下节法兰外模1上设置穿墙法兰节外模2，在穿墙法兰节外模2上设置过渡节外模3，在过渡节外模3上设置上节法兰外模4，相邻外模之间通过分型面定位台11定位；穿墙法兰节外模2内设置穿墙法兰13，在过度节型芯10和分型面定位台11中间设置直浇道8，在直浇道8和所述的型芯之间设置连通的内浇道12，型芯内部设置钢管骨架6，上节法兰外模4和上节型芯5上设置上压板7，所述的上压板7设置在螺杆16的上部，并用螺母9在上压板7上部固定。

所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术的工作原理及使用操作方法是：利用酚醛树脂冷芯盒射芯机分段造型，制芯，根据射芯机工作台面及法兰管长度规格，设计分段长度为0.5米；利用酚醛树脂砂硬度高，强度大的特点，将型与芯垂直叠加到用户对法兰管需求长度，在3.5米长度内任意选择；型与型叠加定位通过自身的凹凸台完成，既有利于浇注排气，又可防止漏铁；直浇道，内浇道与铸型同时成型，实现阶梯浇注；穿墙法兰管通过调整铸型模具，将法兰安放在用户指定的任意位置；叠加的铸型为防止浇注时台箱，用专用紧固装置锁紧固定；浇注时为防止烟尘扩散污染环境，将铸型置于负压砂箱中，用干砂掩埋并抽真空，利用负压将废气送入除尘器；利用多节铸型叠加浇注，实现小口径长法兰管整铸，克服其他铸造方法和焊接法兰的铸造缺陷多，成型率低，金相，性能不达标等难题；利用小型射芯机，实现小口径长法兰管整铸，节约设备投资和模具，工装投资费用；“积木式”的模具设计，满足不同长度规格、不同压力等级、不同穿墙法兰位置的需求；水平分型，垂直阶梯负压浇注，提高了成型合格率和一次水压合格率，成型合格率可达98％，一次水压合格率可达92％，是普通砂型铸造、消失模铸造的2-3倍，生产效率高达5倍，实现大批量生产，满足市场需求；整铸一体的法兰和穿墙法兰与焊接法兰相比，机械性能高一倍，整体金相组织完全一致，质量更可靠，用户更满意；负压浇注不仅使合金组织更致密，更有利于保护环境，浇注中产生的废气，粉尘全部回收，真正实现绿色环保铸造；

所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸技术的铸造方法是：

（1）模具准备：安装在管身上的法兰盘为PN10或PN16或PN25，PN值不同，法兰的厚度、螺栓孔径、孔数也不同；法兰的厚度，螺栓孔径，孔数也不同。穿墙法兰位置是通过调整直管长度完成的；

（2）利用射芯机制备模型簇；将混制好的酚醛树脂砂射入模具型腔中，吹三乙胺固化成型，脱模后备用；

（3）叠加装配模型簇及型芯；将制备好的模型簇垂直叠加装配，两半型芯包裹在钢管骨架上，接头部分用树脂砂套承插联接；

（4）将装配好的模型簇利用夹具锁紧；夹具是通过上下压板用长螺栓紧固；

（5）将锁紧好的模型簇置于负压砂箱中；负压砂箱设有抽真空管，在真空泵工作时调节控制阀门，控制负压大小；

（6）填充干砂并震实，覆膜后抽真空；填充干砂的过程是边填砂边震实，砂箱填满后在上表面覆盖塑料薄膜密封，抽真空紧实型砂；

（7）将制备好的铁水在负压下注入模型中；在-0.7Pa压力下浇注不仅使合金组织更致密，而且更环保；

（8）冷却，开箱；浇注后6分钟关闭负压，自然冷却2小时后，将铸件从砂箱中取出；

（9）清砂修磨；对铸件进行抛丸清砂，修磨毛刺，检测外观及尺寸合格；

（10）机械加工；加工法兰密封水线；

（11）防腐处理；水压试验合格后进行内外防腐；

（12）包装，入库，喷唛头后包装，入库待发运。

实施例一

铸造PN16,长度3米，DN150双盘法兰直管方法是：

（1）模具准备

A、外模具准备；准备DN150，PN16下节法兰外模具、过渡节外模具、上节法兰外模具。

B、型芯模具准备；上节型芯模具、过度节型芯模具，下节型芯模具，型芯连接套模具。

（2）造型及制芯

利用射芯机制备模型簇；将混制好的酚醛树脂砂分别射入外模和型芯模具型腔中，吹三乙胺固化成型，脱模后备用。其中外模部分包括；上节法兰外模1节、过渡节外模4节、上节法兰外模1节。型芯包括；上节型芯1节、过度节型芯4节，下节型芯1节，型芯连接套5个。

（3）组合模型簇

将分段制造的外模及型芯进行组合，过程及方法是；先组合外模，顺序由下至上，利用分型面自带的定位台阶定位。型芯的组合与外模组合同步进行，型芯模型簇是组合在芯架上的，方法是将两个半圆的芯块包在芯架上，套上型芯连接套固定。当外模组合到仅剩上节时，将完全组合好的型芯插入下节外模定位孔中，最后组合上节外模。无论是外模还是型芯连接处需用封箱膏粘接密封，防止浇注时漏铁。

（4）紧固

利用上下压板和螺栓将模型压紧，目的是防止浇注时因铁水压力造成台箱漏铁，另一个作用是便于吊装搬运。

（5）将锁紧好的模型簇置于负压砂箱中；负压砂箱设有抽真空管，在真空泵工作时调节控制阀门，控制负压大小。

（6）填充干砂并震实，覆膜后抽真空；填充干砂的过程是边填砂边震实，砂箱填满后在上表面覆盖塑料薄膜密封，抽真空紧实型砂。

（7）将制备好的铁水在负压下注入模型中；在-0.7Pa压力下浇注不仅使合金组织更致密，而且更环保。

（8）冷却，开箱；浇注后6分钟关闭负压，自然冷却2小时后，将铸件从砂箱中取出。

（9）清砂修磨；对铸件进行抛丸清砂，修磨毛刺，检测外观及尺寸合格；

（10）机械加工；加工法兰密封水线。

（11）防腐处理；水压试验合格后进行内外防腐。

（12）包装，入库，喷唛头后包装，入库待发运。

实施例二

铸造PN10,长度2.5米，DN100盘插带穿墙法兰直管，穿墙法兰距单盘法兰1米，方法是：

（1）模具准备

A、外模具准备；准备DN100，下节插口外模具、过渡节外模具、PN10上节法兰外模具、穿墙法兰节外模具。

B、型芯模具准备；上节型芯模具、过度节型芯模具，下节型芯模具，型芯连接套模具。

（2）造型及制芯

利用射芯机制备模型簇；将混制好的酚醛树脂砂分别射入外模和型芯模具型腔中，吹三乙胺固化成型，脱模后备用。其中外模部分包括；上节法兰外模1节、长度0.5米。过渡节外模3节、其中长度0.25米2节，0.5米1节。下节插口外模1节，长度0.5米。穿墙法兰外模1节，长度0.5米。型芯包括；上节型芯1节、过度节型芯3节，下节型芯1节，型芯连接套4个。

（3）组合模型簇

将分段制造的外模及型芯进行组合，过程及方法是；先组合外模，顺序由下至上，利用分型面自带的定位台阶定位。型芯的组合与外模组合同步进行，型芯模型簇是组合在芯架上的，方法是将两个半圆的芯块包在芯架上，套上型芯连接套固定。当外模组合到仅剩上节时，将完全组合好的型芯插入下节外模定位孔中，最后组合上节外模。无论是外模还是型芯连接处需用封箱膏粘接密封，防止浇注时漏铁。

（4）紧固

利用上下压板和螺栓将模型压紧，目的是防止浇注时因铁水压力造成台箱漏铁，另一个作用是便于吊装搬运。

（5）将锁紧好的模型簇置于负压砂箱中；负压砂箱设有抽真空管，在真空泵工作时调节控制阀门，控制负压大小。

（6）填充干砂并震实，覆膜后抽真空；填充干砂的过程是边填砂边震实，砂箱填满后在上表面覆盖塑料薄膜密封，抽真空紧实型砂。

（7）将制备好的铁水在负压下注入模型中；在-0.7Pa压力下浇注不仅使合金组织更致密，而且更环保。

（8）冷却，开箱；浇注后6分钟关闭负压，自然冷却2小时后，将铸件从砂箱中取出。

（9）清砂修磨；对铸件进行抛丸清砂，修磨毛刺，检测外观及尺寸合格；

（10）机械加工；加工法兰密封水线。

（11）防腐处理；水压试验合格后进行内外防腐。

（12）包装，入库，喷唛头后包装，入库待发运。

下面结合实施例进一步叙述本发明：

参照图8，图8中A表示去真空泵。当将模型族放入真空砂箱时的结构，在负压砂箱23上设置负压真空管21和阀门22，在负压砂箱23内设置模型族18，在负压砂箱23中部设置干型砂20，在负压砂箱23上设置塑料薄膜19。

Claims (3)

1. 一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置，包括下节法兰外模、穿墙法兰节外模、过渡节外模、上节法兰外模、上节型芯、钢管骨架、上压板、直浇道、螺母、过度节型芯、分型面定位台、内浇道、穿墙法兰、型芯连接套、下节型芯、螺杆、下压板，其特征在于：在下压板上设置螺杆，并用螺母在下压板下部固定，在下压板上设置下节型芯和 下节法兰外模，在下节型芯上设置过度节型芯，在过度节型芯上设置上节型芯，相邻型芯之间设置型芯连接套，在下节法兰外模上设置穿墙法兰节外模，在穿墙法兰节外模上设置过渡节外模，在过渡节外模上设置上节法兰外模，相邻外模之间通过分型面定位台定位；穿墙法兰节外模内设置穿墙法兰，在过度节型芯和分型面定位台中间设置直浇道，在直浇道和所述的型芯之间设置连通的内浇道，型芯内部设置钢管骨架，上节法兰外模和上节型芯上设置上压板，所述的上压板设置在螺杆的上部，并用螺母在上压板上部固定。

2.根据权利要求1所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置，其特征在于：所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置的工作原理及使用操作方法是：利用酚醛树脂冷芯盒射芯机分段造型、制芯，根据射芯机工作台面及法兰管长度规格，设计分段长度为0.5米；将型与芯垂直叠加到法兰管需求长度，在3.5米长度内任意选择；型与型叠加定位通过自身的凹凸台完成，既有利于浇注排气，又可防止漏铁；直浇道，内浇道与铸型同时成型，实现阶梯浇注；通过调整铸型模具，将法兰安放在指定的任意位置；叠加的铸型为防止浇注时台箱，用专用紧固装置锁紧固定；将铸型置于负压砂箱中，用干砂掩埋并抽真空，利用负压将废气送入除尘器；利用小型射芯机，多节铸型叠加浇注，实现小口径长法兰管整铸；“积木式”的模具设计，满足不同长度规格，不同压力等级，不同穿墙法兰位置的需求；水平分型，垂直阶梯负压浇注，成型合格率可达98％，一次水压合格率可达92％，是普通砂型铸造、消失模铸造的2-3倍，生产效率高达5倍；整铸一体的法兰与焊接法兰相比，机械性能高一倍，整体金相组织完全一致。

3.根据权利要求1所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置，其特征在于：采用所述的一种双盘法兰及穿墙法兰球墨铸铁直管整铸装置进行铸造的方法是：

（1）模具准备：安装在管身上的法兰盘自由更换为PN10、PN16或PN25，其中PN表示压力等级，PN值不同，法兰的厚度，螺栓孔径，孔数也不同；穿墙法兰位置是通过调整直管长度完成的；

（2）利用射芯机制备模型簇；将混制好的酚醛树脂砂射入模具型腔中，吹三乙胺固化成型，脱模后备用；

（3）叠加装配模型簇及型芯；将制备好的模型簇垂直叠加装配，两半型芯包裹在钢管骨架上，接头部分用型芯连接套固定；

（4）将装配好的模型簇利用夹具锁紧；夹具是通过上下压板用长螺栓紧固；

（5）将锁紧好的模型簇置于负压砂箱中；负压砂箱设有抽真空管，在真空泵工作时调节控制阀门，控制负压大小；

（6）填充干砂并震实，覆膜后抽真空；填充干砂的过程是边填砂边震实，砂箱填满后在上表面覆盖塑料薄膜密封，抽真空紧实型砂；

（7）将制备好的铁水在负压下注入模型中；在-0.7Pa压力下浇注不仅使合金组织更致密，而且更环保；

（8）冷却，开箱；浇注后6分钟关闭负压，自然冷却2小时后，将铸件从砂箱中取出；

（9）清砂修磨；对铸件进行抛丸清砂，修磨毛刺，检测外观及尺寸合格；

（10）机械加工；加工法兰密封水线；

（11）防腐处理；水压试验合格后进行内外防腐；

（12）包装，入库，喷唛头后包装，入库待发运。