CN114082959A - 一种球墨铸管表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种球墨铸管表面处理工艺，包括表面填孔步骤和填孔材料烧结步骤，在球墨铸管生产的热处理工序之前进行所述的表面填孔步骤，在热处理过程中进行所述的填孔材料烧结步骤，在所述表面填孔步骤中，以热处理制度中的最高保温温度为依据选择填孔材料，以确保热处理制度中的最高保温温度在填孔材料的烧结温度范围，所述填孔材料在热处理前通过粘结剂涂覆于球墨铸管局部表面。所述热处理是正火、退火、调制中的一种或几种。本工艺通过把填孔烧结工艺进行步骤分解，在热处理过程中进行填孔材料的烧结步骤，解决了传统填孔工艺的能源浪费、操作难度大和处理效果差问题，填孔材料的选择和烧结特性的调节方便、灵活。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸管铸造生产领域，并且更具体地，涉及一种球墨铸管铸造后的表面处理工艺。
背景技术
球墨铸管是工程常用供水输水管道，作为一种大型铸件，铸造过程中因表面孔洞粗大造成粗糙度尺寸超差以及后续涂覆不良是常见问题。
目前生产中常使用填孔烧结方法来应对球墨铸管局部孔洞粗大问题，由于球墨铸管尺寸较大，填孔烧结的操作不能像普通铸件那样在使用金属粉末填充表面孔洞后直接将整个铸件放在加热炉里使金属粉末烧结，而只能借助燃气或者特制的电热圈对球墨铸管局部填孔部位进行加热，使填孔材料烧结。
上述操作有三方面问题，首先是需要引入燃气或者电热圈加热，外接能源造成能源浪费；第二是加热操作对加热工具和工人的要求比较高，特别是当对球墨铸管很深的内表面进行填孔烧结处理时，很多地方无法进行有效操作，操作时间相应也被延长；另外，最重要是，球墨铸管受热不均匀，这导致填孔材料烧结过程不稳定，很多时候达不到改善表面孔洞的效果，而且，局部的加热相当于引入了一种不需要的局部热处理，这导致接受热处理的部位和其余部位之间因组织差异以及新应力的产生而出现新的质量缺陷。
发明内容
为了解决上面背景技术提到的三个问题，本发明提供了一种球墨铸管表面处理工艺，把现有作为表面后处理手段的填孔烧结工艺进行步骤分解并融入到球墨铸管正常的热处理工序中，彻底解决能源浪费、操作难度大和处理效果差三大问题。
具体的技术方案如下：
一种球墨铸管表面处理工艺，包括表面填孔步骤和填孔材料烧结步骤，在球墨铸管生产的热处理工序之前进行所述的表面填孔步骤，在热处理过程中进行所述的填孔材料烧结步骤，在所述表面填孔步骤中，以热处理制度中的最高保温温度为依据选择填孔材料，以确保热处理制度中的最高保温温度在填孔材料的烧结温度范围，所述填孔材料在热处理前通过粘结剂涂覆于球墨铸管局部表面。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，球墨铸管的所述热处理过程和所述填孔材料烧结步骤均在热处理炉中进行。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述热处理是正火、退火、调制中的一种或几种。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述热处理是高温正火、低温正火、高温退火、低温退火、石墨化退火中的一种或几种。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述热处理制度中的最高保温温度为600℃-1000℃。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述热处理制度中的最高保温温度为750℃-980℃。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述填孔材料为金属材料或金属基复合材料。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述填孔材料主要成分选自Cu-Sn合金、Cu-Zn合金、Cu-Ni合金、Cu-Sn-M合金(M为除Cu、Sn以外的金属元素)、Cu-Zn-M合金(M为除Cu、Zn以外的金属元素)、Cu-Ni-M合金(M为除Cu、Ni以外的金属元素)中的一种或几种。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述热处理制度至少包括一个第一热处理工序和一个第二热处理工序，在所述第一热处理工序和第二热处理工序之间包含一个冷却过程，在所述第一热处理工序前进行所述表面填孔步骤，在所述第一热处理工序中进行所述填孔材料的一次烧结，在所述冷却过程对一次烧结的表面进行打磨和/或补充填孔材料，在所述第二热处理工序中进行所述填孔材料的二次烧结。
进一步，所述球墨铸管表面处理工艺，所述冷却过程将球墨铸管冷却至100℃以下，优选冷却至室温。
本发明的有益效果是：
本发明提供的球墨铸管表面处理工艺，把现有作为表面后处理手段的填孔烧结工艺进行步骤分解并融入到球墨铸管生产工艺中的正常的热处理工序中，在表面填孔步骤中，以热处理制度中的最高保温温度为依据选择填孔材料，以确保热处理制度中的最高保温温度在填孔材料的烧结温度范围，在热处理过程中进行填孔材料的烧结步骤，彻底解决了传统填孔工艺的能源浪费、操作难度大和处理效果差三大问题，可以根据热处理工艺制度的自身特点灵活设计填孔材料成分，调节烧结特性，达到最佳的填孔效果。
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，以下结合实施例，对本发明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。
实施例1
一种球墨铸管表面处理工艺，包括表面填孔步骤和填孔材料烧结步骤，在球墨铸管生产的热处理工序之前进行所述的表面填孔步骤，在热处理过程中进行所述的填孔材料烧结步骤，在所述表面填孔步骤中，以热处理制度中的最高保温温度为依据选择填孔材料，以确保热处理制度中的最高保温温度在填孔材料的烧结温度范围，所述填孔材料在热处理前通过粘结剂涂覆于球墨铸管局部表面。根据本实施例提供的方案，在没有特殊需要时，球墨铸管的所述热处理过程和所述填孔材料烧结步骤均在热处理炉中进行，例如最常用的管式加热炉。
球墨铸管生产中会采用各种热处理工艺，这些工艺可能是正火、退火、调制中的一种，也可能是几种热处理工艺穿插进行，根据球磨铸管的用途不同，热处理制度也不同，填孔材料由于要与球墨铸管基管形成冶金结合，因此，优选烧结点温度比较高的热处理工艺来协助实施填孔材料的烧结，比如高温正火、低温正火、高温退火、低温退火、石墨化退火等，上述热处理制度中的最高保温温度可在600℃-1000℃之间选择，更多集中在750℃-980℃的范围内，超过1000℃的较少。
填孔材料由于要与球墨铸管基管形成冶金结合，因此一般选择金属材料，也可以选择大部分为金属的金属基复合材料，金属基复合材料中可以列举的是金属陶瓷复合材料，陶瓷性成分可以帮助填孔材料获得一定的机械强度和防腐、耐磨等特性，一般选择铁基或者铜基材料。
由于金属铜在防腐和烧结特性方面的优势，本实施例以铜基合金为例对填孔材料进行说明，具体的，填孔材料主要成分(可以是全部，可以是占大多数)选自Cu-Sn合金、Cu-Zn合金、Cu-Ni合金，既可以是预合金，也可以是按照合金成分比例混制的元素粉末，选择上述铜基合金的最主要理由是可以通过调节合金成分Sn、Zn、Ni的用量来直接调节填孔材料的烧结温度点，例如，当设定的热处理最高温度在800℃左右浮动时，可以选择Sn含量在20-30％之间的Cu-Sn合金，当设定的热处理最高温度在900℃左右浮动时，可以选择Ni含量在20-30％之间的Cu-Ni合金等，就同一种合金而言，调节含量仅次于Cu的第一合金成分比例，就可以实现调节烧结温度的调节。
可以看出，本实施例提供的球墨铸管表面处理工艺把现有作为表面后处理手段的填孔烧结工艺进行步骤分解并融入到球墨铸管生产工艺中的正常的热处理工序中，在热处理过程中进行填孔材料的烧结步骤，彻底解决了背景技术所提到的传统填孔工艺的能源浪费、操作难度大和处理效果差三大问题，而且，更突出的效果是可以根据热处理工艺制度的自身特点灵活设计填孔材料成分，调节烧结特性，达到最佳的填孔效果和表面质量。
实施例2
本实施例是对实施例1中填孔材料主要成分的进一步改进，在本实施例中，将实施例1中的Cu-Sn合金、Cu-Zn合金、Cu-Ni合金进一步选择为Cu-Sn-M合金(M为除Cu、Sn以外的金属元素)、Cu-Zn-M合金(M为除Cu、Zn以外的金属元素)、Cu-Ni-M合金(M为除Cu、Ni以外的金属元素)。
上述金属M代表除基体金属和第一合金元素以外的金属元素，可以表示一种金属元素，也可以表示多种金属元素，M可以根据对填孔材料的烧结性能、机械性能或化学性能中的一种或多种需求而定，本实施例中，M选择烧结防收缩元素。
实施例3
本实施例是对球墨铸管热处理制度本身特点的进一步利用举例，在本实施例中，所述热处理制度至少包括一个第一热处理工序和一个第二热处理工序，在所述第一热处理工序和第二热处理工序之间包含一个冷却过程，在所述第一热处理工序前进行所述表面填孔步骤，在所述第一热处理工序中进行所述填孔材料的一次烧结，在所述冷却过程对一次烧结的表面进行打磨和/或补充填孔材料，在所述第二热处理工序中进行所述填孔材料的二次烧结。本实施例的特点是，由于一般球墨铸管常常需要多种热处理工序的配合，比如先正火再退火，又如先低温退火又高温退火，又如先去应力退火又石墨化退火等，因此，通过在第一热处理工序中进行填孔材料的一次烧结，可以使填孔材料得到预烧结收缩，通过在冷却过程对一次烧结的表面进行打磨可以消除填孔材料的一次烧结带来的表面不平，通过对一次烧结的表面补充填孔材料，可以补充收缩体积，进而得到更佳的表面平整效果。
实际生产中第一热处理工序和第二热处理工序可能是同炉进行的，也可能是在链式生产线上通过不同的加热炉渐进进行，无论哪种方式，一般需要确保冷却过程能够将球墨铸管冷却至100℃以下才进行所述的打磨和补充填孔材料，当存在有冷却至室温的过程阶段时，是最理想的状态。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种球墨铸管表面处理工艺，包括表面填孔步骤和填孔材料烧结步骤，其特征在于，在球墨铸管生产的热处理工序之前进行所述的表面填孔步骤，在热处理过程中进行所述的填孔材料烧结步骤，在所述表面填孔步骤中，以热处理制度中的最高保温温度为依据选择填孔材料，以确保热处理制度中的最高保温温度在填孔材料的烧结温度范围，所述填孔材料在热处理前通过粘结剂涂覆于球墨铸管局部表面。
2.根据权利要求1所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，球墨铸管的所述热处理过程和所述填孔材料烧结步骤均在热处理炉中进行。
3.根据权利要求2所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述热处理是正火、退火、调制中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述热处理是高温正火、低温正火、高温退火、低温退火、石墨化退火中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述热处理制度中的最高保温温度为600℃-1000℃。
6.根据权利要求5所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述热处理制度中的最高保温温度为750℃-980℃。
7.根据权利要求3所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述填孔材料为金属材料或金属基复合材料。
8.根据权利要求7所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述填孔材料主要成分选自Cu-Sn合金、Cu-Zn合金、Cu-Ni合金、Cu-Sn-M合金(M为除Cu、Sn以外的金属元素)、Cu-Zn-M合金(M为除Cu、Zn以外的金属元素)、Cu-Ni-M合金(M为除Cu、Ni以外的金属元素)中的一种或几种。
9.根据权利要求3所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述热处理制度至少包括一个第一热处理工序和一个第二热处理工序，在所述第一热处理工序和第二热处理工序之间包含一个冷却过程，在所述第一热处理工序前进行所述表面填孔步骤，在所述第一热处理工序中进行所述填孔材料的一次烧结，在所述冷却过程对一次烧结的表面进行打磨和/或补充填孔材料，在所述第二热处理工序中进行所述填孔材料的二次烧结。
10.根据权利要求9所述的球墨铸管表面处理工艺，其特征在于，所述冷却过程将球墨铸管冷却至100℃以下，优选冷却至室温。
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