CN116571708A - 一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，在步骤S1中根据球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位选择合适的废旧球墨铸铁管(60)，利用轴向切割和对管径的机械加工手段获得所需的可熔阻渣环(10)，在步骤S2中将可熔阻渣环(10)自承口端芯头(20)的端头部套入，并套设在承口端芯头(20)外表面对应的缺陷发生部位，以组装离心浇注用的芯头套件，在步骤S3中将芯头套件安装到离心铸造外模(30)合模浇注。利用废旧球墨铸铁管的材质、结构和成本优势，制作出精准尺寸的可熔阻渣环套设在顽固性夹杂缺陷易发位置，对铁水渣向中心上浮行为进行物理阻挡，配合对上浮时间和新渣形成机制的影响，定点消除球墨铸铁管离心铸造产品的承口夹杂缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸铁管离心铸造技术领域，特别是涉及一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法。
背景技术
球墨铸铁管离心铸造过程中，最容易发生夹渣夹杂的部位是承口部位，尤其是热模法生产大口径球墨铸铁管时，这种夹杂情况最为突出，有时候会造成批量质量问题。
分析在承口部位比其它部位更容易出现批量夹杂缺陷的原因主要在于承口部位的壁厚较大，而在离心力的作用下，壁厚大的部位铁液中的杂质更有充分的时间向中心浮动，从而导致了承口部位更容易出现夹渣夹杂问题。
目前，生产中针对球墨铸铁管承口夹杂问题所采取的策略主要是集中在熔炼除渣和控制浇注工艺方面，尤其是通过控制浇注位置和优化承口部位的浇注时间来减少承口夹杂，但起到的效果是有限的。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，利用废旧球墨铸铁管的材质、结构和成本优势，制作出精准尺寸的可熔阻渣环，在离心浇注前套设在承口端芯头外表面对应球墨铸铁管高频出现顽固性夹杂缺陷的位置，利用可熔阻渣环对铁水渣向中心上浮行为的物理阻挡，配合对上浮时间和新渣形成机制的影响，有针对性地去定点消除球墨铸铁管离心铸造产品的承口夹杂缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，包括步骤：
S1.可熔阻渣环的制作
根据球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位的壁厚即该部位所对应的浇注型腔中承口端芯头外表面到离心铸造外模内表面之间距离选择合适的废旧球墨铸铁管，利用轴向切割和对管径的机械加工手段获得所需的可熔阻渣环；
S2.可熔阻渣环的安装
将步骤S1中制作的可熔阻渣环自所述承口端芯头的端头部套入，并套设在所述承口端芯头外表面对应的所述缺陷发生部位，以组装离心浇注用的芯头套件；
其中，当所述可熔阻渣环因内径尺寸小而无法自所述承口端芯头的端头部套入时，先将所述可熔阻渣环切割为两个半环，再将两个半环套设在所述承口端芯头外表面对应的所述缺陷发生部位，然后对两个半环对接部位进行连接，或者，两个半环依靠所述承口端芯头外表面的槽道固定；
S3.合模浇注
将步骤S2中组装好的所述芯头套件安装到所述离心铸造外模的承口端，上紧端盖，组装好模具，并做好浇注准备；将铸铁液通过浇包浇注到高速旋转的模具中，在高速离心作用下，可熔阻渣环对向中心浮动的铁水渣起到物理阻挡作用，同时，在铸铁液高温作用下，可熔阻渣环与铸铁液熔合，冷却凝固后得到完整的球墨铸铁管铸件毛坯。
优选地，上述方法中，步骤S1中，所述球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位是承口端管壁最厚的一个或多个部位。
优选地，上述方法中，步骤S1中，先对废旧球墨铸铁管进行轴向切割获得适合宽度的环片，再对所述环片的内径和/或外径进行切削加工获得适合管径和壁厚的可熔阻渣环。
优选地，上述方法中，在所述切削加工中，收集所述切削加工过程产生的切屑，洗净后进一步破碎，将破碎后的球墨铸铁细碎料使用铁皮包裹并卷制成圆条，将圆条两端封口后弯制成能够套设在所述承口端芯头外表面的可熔阻渣芯管，将所述可熔阻渣芯管套设在所述承口端芯头外表面对应的至少一处缺陷发生部位。
优选地，上述方法中，所述至少一处缺陷发生部位是指没有适合管径的可熔阻渣环可以使用的部位。
优选地，上述方法中，制作所述可熔阻渣芯管的铁皮具有0.6mm以下的厚度，由切屑破碎成的所述球墨铸铁细碎料具有3mm以上的平均尺寸。
优选地，上述方法中，步骤S2中，将所述可熔阻渣环套设在所述承口端芯头外表面后，所述可熔阻渣环内表面与该套设部位的承口端芯头外表面之间的间隙为1-3mm。
优选地，上述方法中，步骤S2中，在所述承口端芯头外表面套设不同壁厚的所述可熔阻渣环，以对应不同的缺陷发生程度，所述缺陷发生程度至少包括夹杂厚度。
优选地，上述方法中，步骤S2到S3中，还配合模内球化手段进一步控制镁渣生成以减少夹杂。
优选地，上述方法中，所述模内球化手段包括在套设所述可熔阻渣环之后或之前将多条球化包芯管或球化包芯线沿轴向卡设在所述承口端芯头外表面。
有益效果：
本发明提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，利用废旧球墨铸铁管的材质、结构和成本优势，制作出精准尺寸的可熔阻渣环，在离心浇注前套设在承口端芯头外表面对应球墨铸铁管高频出现顽固性夹杂缺陷的位置，利用可熔阻渣环对铁水渣向中心上浮行为的物理阻挡，配合对上浮时间和新渣形成机制的影响，有针对性地去定点消除球墨铸铁管离心铸造产品的承口夹杂缺陷，解决了困扰生产多年的承口夹杂难题，提高了承口部位的铸态密度，确保了球墨铸铁管铸造合格率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法中对废旧球墨铸铁管进行取材加工的示意图。
图2是本发明实施例提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法中模具组装示意图。
图3是本发明实施例提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法中可熔阻渣环切割拼接示意图。
图4是本发明实施例提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法中可熔阻渣芯管结构示意图。
图中附图标记代表的组件为：
可熔阻渣环-10；
承口端芯头-20；
离心铸造外模-30；
可熔阻渣芯管-40，铁皮41，球墨铸铁细碎料42；
铁液溜槽-50；
废旧球墨铸铁管-60。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
参见图1、图2，本实施例一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，包括步骤：
S1.可熔阻渣环10的制作
根据球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位的壁厚(即该部位所对应的浇注型腔中承口端芯头20外表面到离心铸造外模30内表面之间距离)选择合适的废旧球墨铸铁管60，利用轴向切割和对管径的机械加工手段获得所需的可熔阻渣环10。
球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位一般是承口端管壁较厚的部位(比如D3面)，发生位置可能不止一处，可能在管壁最厚的一个或多个部位存在不同程度的夹杂缺陷，表现在夹渣区厚度或者疏松程度上。
本步骤中可以先对废旧球墨铸铁管60进行轴向切割获得适合宽度的环片，再对所述环片的内径和/或外径进行切削加工获得适合管径和壁厚的可熔阻渣环10。废旧球墨铸铁管60来源广泛，如果是存放已久的锈蚀废件，需要进行打磨处理，也可以在机械加工中增加一道粗加工工序去除氧化层。
S2.可熔阻渣环10的安装
将步骤S1中制作的可熔阻渣环10自所述承口端芯头20的端头部套入，并套设在所述承口端芯头20外表面对应的所述缺陷发生部位，以组装离心浇注用的芯头套件。
图2中示意了两个可熔阻渣环10，其中右侧一个可熔阻渣环10容易自承口端芯头20的端头部套入到指定位置，左侧一个可熔阻渣环10因内径尺寸小无法直接自承口端芯头20的端头部套入，这种情况下，可以如图3所示，先将该可熔阻渣环10切割为两个半环，再将两个半环套设在承口端芯头20外表面对应的所述缺陷发生部位，然后对两个半环对接部位进行焊接连接，如果两个半环依靠承口端芯头20外表面的槽道能够自然固定，也可以不必焊接。
优选地，本步骤将所述可熔阻渣环10套设在所述承口端芯头20外表面后，所述可熔阻渣环10内表面与该套设部位的承口端芯头20外表面之间的间隙为1-3mm，这样的间隙保证了套设的顺畅性，又不会在套设时以及其后的离心旋转中对承口端芯头20造成影响。
另外，如图4所示，在前述步骤S1对所述环片的内径和/或外径进行切削加工的过程中，收集切削加工过程产生的切屑，洗净后进一步破碎，将破碎后的球墨铸铁细碎料42使用铁皮41包裹并卷制成圆条，将圆条两端封口后弯制成能够套设在所述承口端芯头20外表面的可熔阻渣芯管40，将所述可熔阻渣芯管40套设在所述承口端芯头20外表面对应的至少一处缺陷发生部位。这里所述至少一处缺陷发生部位是指没有适合管径的可熔阻渣环10可以使用的部位。这样，即使在没有合适的废旧球墨铸铁管的管段可用的情况下，也能很容易制作出好用的阻渣件。优选地，制作所述可熔阻渣芯管40的铁皮41具有0.6mm以下的厚度，由切屑破碎成的所述球墨铸铁细碎料42具有3mm以上的平均尺寸。铁皮41越薄，对铁水成分的影响越可忽略，这里球墨铸铁细碎料42的平均尺寸一般指最大长度的平均值，切屑破碎成3mm以上的细碎料在铁水中不会过快熔化，破碎的上限尺寸只要不影响可熔阻渣芯管弯制即可。
按照上面描述的可熔阻渣芯管40的制作方式，还可以提供一种对本发明的替代方法，自始至终不制作可熔阻渣环10，只收集机加工车间在加工球墨铸铁件过程中产生的切屑来制作可熔阻渣芯管40代替可熔阻渣环10使用。
优选地，本步骤中，在所述承口端芯头20外表面套设不同宽度和/或壁厚的所述可熔阻渣环10，以对应不同的缺陷发生程度，所述缺陷发生程度至少包括夹杂厚度。当同时采用了可熔阻渣芯管40时，也可以配合不同截面规格(不一定是圆形)的多个可熔阻渣芯管40使用。
S3.合模浇注
将步骤S2中组装好的所述芯头套件安装到所述离心铸造外模30的承口端，上紧端盖，组装好模具，并做好浇注准备；将铸铁液通过浇包浇注到高速旋转的模具中，在高速离心作用下，可熔阻渣环10对向中心浮动的铁水渣起到物理阻挡作用，同时，在铸铁液高温作用下，可熔阻渣环10与铸铁液熔合，冷却凝固后得到完整的球墨铸铁管铸件毛坯。
合模浇注按照本领域成熟的工艺进行即可，尤其控制好铁液溜槽50的浇注位置以及承口端的浇注时间。
另外，根据铁水渣的形成机理，在铸铁液浇注到模具内后一部分氧化的镁元素会形成新的镁渣，因此，除了上面提供的手段外，还可选地在步骤S2到S3中，配合模内球化手段进一步控制镁渣生成以减少夹杂，尤其是掌握好承口端的球化时机，一种科学的方法是在套设所述可熔阻渣环10之后或之前将多条球化包芯管或球化包芯线沿轴向最好均匀地卡设在所述承口端芯头20外表面，这样，铸铁液在接触到承口端的球化材料时完成最后一步球化，从而减少了因球化时机过早而增生的镁渣。
综上，本实施例提供的减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，主要利用废旧球墨铸铁管的材质、结构和成本优势，制作出精准尺寸的可熔阻渣环10，在离心浇注前套设在承口端芯头外表面对应球墨铸铁管高频出现顽固性夹杂缺陷的位置，利用可熔阻渣环10对铁水渣向中心上浮行为的物理阻挡，配合对上浮时间和新渣形成机制的影响，有针对性地去定点消除球墨铸铁管离心铸造产品的承口夹杂缺陷，解决了困扰生产多年的承口夹杂难题，提高了承口部位的铸态密度，确保了球墨铸铁管铸造合格率。根据对铸件切割检查，采用本发明的方法，能够将原来生产中高频出现的顽固性夹杂缺陷厚度大幅度缩减至合格标准，甚至在局部完全消除，多轮试验后，整个承口端没有再出现致密度小于理论值90％的缺陷部位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，其特征在于，包括步骤：
S1.可熔阻渣环(10)的制作
根据球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位的壁厚即该部位所对应的浇注型腔中承口端芯头(20)外表面到离心铸造外模(30)内表面之间距离选择合适的废旧球墨铸铁管(60)，利用轴向切割和对管径的机械加工手段获得所需的可熔阻渣环(10)；
S2.可熔阻渣环(10)的安装
将步骤S1中制作的可熔阻渣环(10)自所述承口端芯头(20)的端头部套入，并套设在所述承口端芯头(20)外表面对应的所述缺陷发生部位，以组装离心浇注用的芯头套件；
其中，当所述可熔阻渣环(10)因内径尺寸小而无法自所述承口端芯头(20)的端头部套入时，先将所述可熔阻渣环(10)切割为两个半环，再将两个半环套设在所述承口端芯头(20)外表面对应的所述缺陷发生部位，然后对两个半环对接部位进行连接，或者，两个半环依靠所述承口端芯头(20)外表面的槽道固定；
S3.合模浇注
将步骤S2中组装好的所述芯头套件安装到所述离心铸造外模(30)的承口端，上紧端盖，组装好模具，并做好浇注准备；将铸铁液通过浇包浇注到高速旋转的模具中，在高速离心作用下，可熔阻渣环(10)对向中心浮动的铁水渣起到物理阻挡作用，同时，在铸铁液高温作用下，可熔阻渣环(10)与铸铁液熔合，冷却凝固后得到完整的球墨铸铁管铸件毛坯。
2.根据权利要求1所述的一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，其特征在于，步骤S1中，所述球墨铸铁管承口夹杂缺陷发生部位是承口端管壁最厚的一个或多个部位。
3.根据权利要求1所述的一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，其特征在于，步骤S1中，先对废旧球墨铸铁管(60)进行轴向切割获得适合宽度的环片，再对所述环片的内径和/或外径进行切削加工获得适合管径和壁厚的可熔阻渣环(10)。
4.根据权利要求3所述的一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，其特征在于，在所述切削加工中，收集所述切削加工过程产生的切屑，洗净后进一步破碎，将破碎后的球墨铸铁细碎料(42)使用铁皮(41)包裹并卷制成圆条，将圆条两端封口后弯制成能够套设在所述承口端芯头(20)外表面的可熔阻渣芯管(40)，将所述可熔阻渣芯管(40)套设在所述承口端芯头(20)外表面对应的至少一处缺陷发生部位。
5.根据权利要求4所述的一种减少球墨铸铁管承口夹杂的方法，其特征在于，所述至少一处缺陷发生部位是指没有适合管径的可熔阻渣环(10)可以使用的部位。
6.根据权利要求4所述的一种球墨铸铁件浇注系统，其特征在于，制作所述可熔阻渣芯管(40)的铁皮(41)具有0.6mm以下的厚度，由切屑破碎成的所述球墨铸铁细碎料(42)具有3mm以上的平均尺寸。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种球墨铸铁件浇注系统，其特征在于，步骤S2中，将所述可熔阻渣环(10)套设在所述承口端芯头(20)外表面后，所述可熔阻渣环(10)内表面与该套设部位的承口端芯头(20)外表面之间的间隙为1-3mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种球墨铸铁件浇注系统，其特征在于，步骤S2中，在所述承口端芯头(20)外表面套设不同壁厚的所述可熔阻渣环(10)，以对应不同的缺陷发生程度，所述缺陷发生程度至少包括夹杂厚度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种球墨铸铁件浇注系统，其特征在于，步骤S2到S3中，还配合模内球化手段进一步控制镁渣生成以减少夹杂。
10.根据权利要求9所述的一种球墨铸铁件浇注系统，其特征在于，所述模内球化手段包括在套设所述可熔阻渣环(10)之后或之前将多条球化包芯管或球化包芯线沿轴向卡设在所述承口端芯头(20)外表面。
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