CN116727616A - 圆型铸铁型材的成型方法、结晶模具及加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆型铸铁型材的成型方法、结晶模具及加工设备，涉及材料铸造领域，方法包括以下步骤：向目标结晶模具输入铸铁液体；使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔，形成的铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距；取出铸铁坯壳，使铸铁坯壳冷却形成圆型铸铁型材，圆型铸铁型材的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距差值不大于圆型铸铁型材的预设尺寸差值。由此，通过使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材的产品性能满足用户要求。
Description
技术领域
本发明涉及材料铸造领域，尤其是涉及一种圆型铸铁型材的成型方法、一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具以及一种圆型铸铁型材加工设备。
背景技术
相关技术中，圆型铸铁型材是一种横截面为圆形的棒状型材，圆型铸铁型材通过铸铁液体冷却定型形成。在铸铁液体流经结晶模具冷却形成铸铁坯壳的过程中，在重力的作用下，铸铁坯壳在竖直方向上冷却不均匀，从而造成铸铁坯壳脱出结晶模具后在竖直方向上发生鼓胀，且会造成铸铁坯壳在水平方向上发生回缩，进而造成圆型铸铁型材的横截面的圆整度较差，圆型铸铁型材需要二次切削加工以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度满足成型要求。
现有的成型方法通过改变圆型铸铁型材的材料成分、调整熔融态的铸铁液体的温度、改变结晶模具中冷却流道等方式提高圆型铸铁型材的横截面的圆整度，现有的多种成型方法均需要改变圆型铸铁型材的物理或化学性质，从而导致圆型铸铁型材成型后的产品性能不满足用户要求，进而造成了现有的成型方法在圆型铸铁型材的横截面的圆整度与圆型铸铁型材的产品性能之间不能兼顾的问题。
发明内容
为了使圆型铸铁型材无需二次加工，且使圆型铸铁型材的产品性能能够满足用户要求，本申请提供一种圆型铸铁型材的成型方法。
本申请进一步地提出了一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具。
本申请进一步地提出了一种圆型铸铁型材加工设备。
本申请提供的一种圆型铸铁型材的成型方法采用如下的技术方案：
一种圆型铸铁型材的成型方法包括以下步骤：向目标结晶模具输入熔融态的铸铁液体；使所述铸铁液体穿过所述结晶模具的成型孔，以使所述铸铁液体冷却形成铸铁坯壳，其中，所述成型孔的横截面形状为椭圆形，所述成型孔适于限定所述铸铁坯壳横截面的形状和尺寸，所述铸铁坯壳穿过所述成型孔后的横截面形状为椭圆形，所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距；从所述结晶模具内取出所述铸铁坯壳，使所述铸铁坯壳冷却收缩形成所述圆型铸铁型材，其中，所述圆型铸铁型材的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距的差值为c，所述圆型铸铁型材的预设尺寸差值为c1，c和c1满足关系式：∣c∣≤c1，且c1＞0。
通过采用上述技术方案，通过使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在竖直方向鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不需要改变，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
优选的，在向目标所述结晶模具输入熔融态的所述铸铁液体之前，所述成型方法还包括：确定所述圆型铸铁型材的预设加工直径D和所述圆型铸铁型材的成型余量系数e；根据所述圆型铸铁型材的预设加工直径D和所述圆型铸铁型材的成型余量系数e，计算得到所述成型孔的横截面尺寸；根据所述成型孔的横截面尺寸加工成型所述结晶模具。
通过采用上述技术方案，工作人员可以根据圆型铸铁型材的预设加工直径D和圆型铸铁型材的成型余量系数e选取适宜的结晶模具，以确保铸铁液体流经结晶模具产生的铸铁坯壳冷却后可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，从而可以减少圆型铸铁型材加工成型所用工序，也可以使圆型铸铁型材满足相关成型要求。
优选的，所述成型孔的横截面尺寸，利用如下关系式计算得到：A-B=D*e*1%，且e＞0，其中，A为所述成型孔的横截面在水平方向上的最大间距，B为所述成型孔的横截面在竖直方向上的最大间距。
通过采用上述技术方案，使用成型方法在确定圆型铸铁型材的预设加工直径D和成型余量系数e后，可以获取成型孔的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，从而可以限定铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，在具有该差值的铸铁坯壳冷却形成圆型铸铁型材的过程中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值逐渐减小至小于圆型铸铁型材的预设尺寸差值，从而可以使圆型铸铁型材成型后满足用户要求。
优选的，所述圆型铸铁型材的预设加工直径D与所述成型孔的横截面在竖直方向上的最大间距B满足关系式：D=B。
通过采用上述技术方案，结晶模具加工形成的铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的最大间距与圆型铸铁型材的预设加工直径一致，且结晶模具加工形成的铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于圆型铸铁型材的预设加工直径，这样当铸铁坯壳的横截面在竖直方向上鼓胀且水平方向上回缩后，圆型铸铁型材的实际平均直径大于圆型铸铁型材的预设加工直径，可以使圆型铸铁型材后续易于加工至实际平均直径与预设加工直径一致。
优选的，所述圆型铸铁型材冷却成型后的横截面平均直径为D1，所述圆型铸铁型材的预设尺寸公差为s，D1、D和s满足关系式：0≤D1-D≤s，且D1≥D。
通过采用上述技术方案，当铸铁坯壳的横截面在竖直方向上鼓胀且水平方向上回缩后，圆型铸铁型材无需进行二次加工即可实现圆型铸铁型材满足客户设置的直径尺寸公差要求的技术效果，从而可以进一步地减少圆型铸铁型材加工成型所需工序，也可以提高圆型铸铁型材的成型精度。
优选的，所述圆型铸铁型材的成型余量系数e，利用如下关系式计算得到：e=（cb+ca）/D*100，其中，ca为横截面形状为圆形、横截面直径为预设加工直径D的所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的平均回缩量，cb为横截面形状为圆形、横截面直径为预设加工直径D的所述铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的平均鼓胀量。
通过采用上述技术方案，工作人员可以通过测量圆型铸铁型材的横截面在竖直方向上的平均鼓胀量ca和水平方向上的平均回缩量cb以计算获取圆型铸铁型材的成型余量系数e，然后能够根据圆型铸铁型材的成型余量系数e获取成型孔的横截面尺寸，进而工作人员能够根据成型孔的横截面尺寸选取适宜的结晶模具，可以使结晶模具加工形成的铸铁坯壳在冷却后能够形成满足用户要求的圆型铸铁型材。
优选的，当预设加工直径D为100mm≤D≤170mm时，所述圆型铸铁型材的成型余量系数e满足关系式：1.5≤e≤1.6。
通过采用上述技术方案，当型材加工厂需要加工预设加工直径D为100mm～170mm的圆型铸铁型材时，通过直接选取圆型铸铁型材的成型余量系数e，可以减少设计成型孔横截面尺寸所需的时间，从而降低了加工圆型铸铁型材时所需的设计成本，也提高了圆型铸铁型材的生产效率。
优选的，向目标结晶模具输入的熔融态的铸铁液体的温度为T，T满足关系式：1370℃≤T≤1400℃。
通过采用上述技术方案，温度为T的熔融态的铸铁液体穿过结晶模具的成型孔后形成的铸铁坯壳经过冷却和形变后能够形成圆整度满足客户要求的圆型铸铁型材，且相较于现有调节铸铁液体的温度以改善圆型铸铁型材的横截面圆整度的成型方法，本申请的成型方法可以使铸铁液体的温度符合圆型铸铁型材的成型要求，从而可以使圆型铸铁型材的物理性质和化学性质满足相关要求。
本申请提供的一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具采用如下的技术方案：
一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具，应用于上述的一种圆型铸铁型材的成型方法，所述结晶模具适于使流经所述结晶模具的所述铸铁液体冷却形成所述铸铁坯壳，所述的结晶模具包括：模具本体，所述模具本体限定出安装空间；结晶件，所述结晶件安装于所述安装空间内，所述结晶件具有沿所述结晶模具的轴向方向贯穿所述结晶模具的成型孔，所述成型孔内流动有所述铸铁液体，所述成型孔的横截面形状为椭圆形，所述成型孔适于限定所述铸铁坯壳的横截面形状和尺寸，以使所述铸铁坯壳穿过所述成型孔后的横截面形状为椭圆形，所述成型孔使所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。
通过采用上述技术方案，通过使用结晶模具冷却铸铁液体以使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔后形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不需要改变，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材加工成型的成本。
本申请提供的一种圆型铸铁型材加工设备采用如下的技术方案：
一种圆型铸铁型材加工设备，包括上述的一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具。
通过采用上述技术方案，圆型铸铁型材加工设备可以使用结晶模具加工圆型铸铁型材，通过使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，采用圆型铸铁型材加工设备生产的圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材加工设备在加工成型圆型铸铁型材时不需要改变圆型铸铁型材的物理性质和化学性质，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不需要改变，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本；
2.使用成型方法在确定圆型铸铁型材的预设加工直径D和成型余量系数e后，可以获取成型孔的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，从而可以限定铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，具有该差值的铸铁坯壳在冷却形成圆型铸铁型材的过程中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值逐渐减小至小于圆型铸铁型材的预设尺寸差值，从而可以使圆型铸铁型材成型后满足用户要求；
3.当铸铁坯壳的横截面在竖直方向上鼓胀且水平方向上回缩后，圆型铸铁型材无需进行二次加工即可实现圆型铸铁型材满足用户设置的直径尺寸公差要求的技术效果，从而可以进一步地减少圆型铸铁型材加工成型所需的工序，也可以提高圆型铸铁型材的成型精度；
4.通过使用结晶模具冷却铸铁液体以使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔后形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不需要改变，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
附图说明
图1是根据本申请实施例所述的成型方法的流程图；
图2是根据本申请实施例所述的结晶模具的示意图；
图3是根据本申请实施例所述的结晶模具的侧视图。
附图标记说明：
100、结晶模具；
10、模具本体；101、安装空间；102、冷却流道；
20、结晶件；201、成型孔。
具体实施方式
以下结合附图1-图3对本申请作进一步详细说明。
参见图1-图3，本申请实施例公开了一种圆型铸铁型材的成型方法、一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具100以及一种圆型铸铁型材加工设备，圆型铸铁型材加工设备适于水平连铸生产圆型铸铁型材，圆型铸铁型材为预设横截面形状为圆形的铸铁件，且圆型铸铁型材加工设备包括：结晶炉、结晶模具100、保温炉和牵引机构，结晶炉适于加热和存储熔融态的铸铁液体，铸铁液体流经结晶模具100时冷却为铸铁坯壳，牵引机构可以将铸铁坯壳从结晶模具100内拔出，结晶模具100可以连续地冷却铸铁液体以使铸铁液体冷却形成连续的铸铁型材。最后铸铁坯壳在外界环境中逐步冷却形成圆型铸铁型材。当然为了提高铸铁坯壳的冷却速度，铸铁坯壳从结晶模具100内拔出后，铸铁坯壳可以经过喷冷处理以降低铸铁坯壳的温度。
参见图2和图3，根据本申请实施例所述的用于加工圆型铸铁型材的结晶模具100，结晶模具100适于使流经结晶模具100的铸铁液体冷却形成铸铁坯壳，结晶模具100包括：模具本体10和结晶件20。模具本体10呈圆形柱状，且内部限定出安装空间101，安装空间101沿模具本体10的轴向方向延伸，且模具本体10设有冷却流道102，冷却流道102内适于流动有冷却介质，冷却介质可以为水、冷却油、冷媒等，冷却流道102环绕于安装空间101的外侧。
并且，结晶件20安装于安装空间101内，结晶件20与安装空间101的外壁接触，结晶件20具有沿结晶模具100的轴向方向贯穿结晶模具100的成型孔201，成型孔201内适于流动有铸铁液体。当铸铁液体流经成型孔201时，在冷却流道102内充入冷却介质，冷却介质将冷量通过结晶件20传导至铸铁液体，从而可以使铸铁液体冷却形成铸铁坯壳。
成型孔201的横截面形状为椭圆形，其中，成型孔201的横截面为结晶模具100在出料方向的截面，成型孔201适于限定铸铁坯壳横截面的形状和尺寸，具体而言，铸铁坯壳的横截面形状和尺寸与成型孔201的横截面形状和尺寸均一致，如此可以使铸铁坯壳穿过成型孔201后的横截面形状为椭圆形，且成型孔201可以使铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。需要说明的是，由于成型孔201的横截面形状为椭圆形，结晶件20可以通过线切割加工设备加工成型，成型孔201可以由切割线切割结晶件20形成。
在牵引机构将铸铁坯壳从结晶模具100内拔出、且铸铁坯壳在保温炉内逐步冷却形成圆型铸铁型材的过程中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距逐渐减小，铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的最大间距逐渐增大，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值可以用于表示铸铁坯壳的圆整度，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值越小，铸铁坯壳的圆整度的越高，此时铸铁坯壳的横截面形状更趋于圆形。铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值越大，铸铁坯壳的圆整度的越低。
通过使铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在冷却过程中横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值逐渐减小，铸铁坯壳的圆整度逐渐提高，直至铸铁坯壳完全冷却形成圆型铸铁型材时，圆型铸铁型材的圆整度达到最大。由此，通过使用结晶模具100冷却铸铁液体以使铸铁液体穿过结晶模具100的成型孔201后形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且成型圆型铸铁型材时不需要改变圆型铸铁型材的材料成分、调整熔融态的铸铁液体的温度或改变结晶模具100中冷却流道102的结构，因此圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不需要改变，设计人员仅需调整成型孔201的尺寸而无需额外设计结晶模具100的结构，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
参见图1，根据本申请实施例所述的圆型铸铁型材的成型方法，成型方法适用于加工成型圆型铸铁型材，成型方法包括以下步骤：
S1、向目标结晶模具输入熔融态的铸铁液体。
S2、使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以使铸铁液体冷却形成铸铁坯壳，其中，成型孔的横截面形状为椭圆形，成型孔适于限定铸铁坯壳的横截面形状和尺寸，铸铁坯壳穿过成型孔后的横截面形状为椭圆形，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。
S3、从结晶模具内取出铸铁坯壳，使铸铁坯壳冷却收缩形成圆型铸铁型材，其中，圆型铸铁型材的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距的差值为c，圆型铸铁型材的预设尺寸差值为c1，c和c1满足关系式：∣c∣≤c1，且c1＞0。
其中，结晶模具可以为上述实施例所述的结晶模具，操作人员可以根据圆型铸铁型材的生产尺寸确定结晶模具的成型孔的截面积尺寸，进而操作人员可以根据结晶模具的成型孔的截面积尺寸加工成型适宜的结晶模具。在铸铁液体流经成型孔时，使结晶模具的冷却流道内充入冷却介质，冷却介质可以将冷量通过结晶件传导至铸铁液体，从而可以使铸铁液体冷却形成铸铁坯壳。
并且，铸铁坯壳的横截面形状和尺寸与成型孔的横截面形状和尺寸均一致，如此可以使铸铁坯壳穿过成型孔后的横截面形状为椭圆形，且成型孔可以使铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。
在牵引机构将铸铁坯壳从结晶模具内拔出、且铸铁坯壳在外界环境中逐步冷却形成圆型铸铁型材的过程中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距逐渐减小，铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的最大间距逐渐增大，通过使铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在冷却过程中横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值逐渐减小，铸铁坯壳的圆整度逐渐提高，直至铸铁坯壳完全冷却至室温形成圆型铸铁型材时，圆型铸铁型材的圆整度达到最大。因此，通过合理设置铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距和在竖直方向上的最大间距，可以使圆型铸铁型材的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距的差值小于圆型铸铁型材的预设尺寸差值，即圆型铸铁型材的圆整度满足客户的预设圆整度要求，加工成型的圆型铸铁型材时无需使用无心车床对圆型铸铁型材进行进一步的加工，从而可以减少圆型铸铁型材的成型工序，也可以节省购买无心车床所需花费，进而可以降低圆型铸铁型材的生产成本，还可以提高圆型铸铁型材成型后的尺寸精度。
由此，通过使用成型方法加工成型圆型铸铁型材，使用成型方法可以使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材无需二次加工，且在圆型铸铁型材成型过程中不需要改变圆型铸铁型材的材料成分、调整熔融态的铸铁液体的温度或改变结晶模具中冷却流道的结构，圆型铸铁型材的物理性质和化学性质不发生改变，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
进一步地，在向目标结晶模具输入熔融态的铸铁液体之前，成型方法还包括：
S101、确定圆型铸铁型材的预设加工直径D和圆型铸铁型材的成型余量系数e。
S102、根据圆型铸铁型材的预设加工直径D和圆型铸铁型材的成型余量系数e，计算得到成型孔的横截面尺寸。
S103、根据成型孔的横截面尺寸加工成型结晶模具。
其中，预设加工直径D可以根据圆型铸铁型材的生产任务确定，例如当圆型铸铁型材的生产任务为加工生产直径尺寸为100mm的圆型铸铁型材时，预设加工直径D为100mm。圆型铸铁型材的成型余量系数e可以通过计算或者查表等方式获取，工作人员可以根据圆型铸铁型材的预设加工直径D和圆型铸铁型材的成型余量系数e加工成型适宜的结晶模具，以确保铸铁液体流经结晶模具产生的铸铁坯壳冷却后可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，从而可以减少圆型铸铁型材加工成型所用工序，也可以使圆型铸铁型材满足相关成型要求。
进一步地，参见图3，成型孔201的横截面尺寸，利用如下关系式计算得到：A-B=D*e*1%，且e＞0，其中，A为成型孔201的横截面在水平方向上的最大间距，B为成型孔201的横截面在竖直方向上的最大间距。
其中，使用成型方法在确定圆型铸铁型材的预设加工直径D和成型余量系数e后，可以获取成型孔的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，从而可以限定铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值，在具有该差值的铸铁坯壳冷却形成圆型铸铁型材的过程中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距之间的差值逐渐减小至小于圆型铸铁型材的预设尺寸差值（即圆型铸铁型材的预设圆整度），从而可以使圆型铸铁型材成型后满足用户要求。并且，通过使圆型铸铁型材的成型余量系数e大于0，可以确保成型孔的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。
进一步地，圆型铸铁型材的预设加工直径D与成型孔的横截面在竖直方向上的最大间距B满足关系式：D=B。
也就是说，结晶模具加工形成的铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的最大间距与圆型铸铁型材的预设加工直径一致，且结晶模具加工形成的铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于圆型铸铁型材的预设加工直径，这样当铸铁坯壳的横截面在竖直方向上鼓胀且水平方向上回缩后，圆型铸铁型材的实际平均直径大于圆型铸铁型材的预设加工直径，可以使圆型铸铁型材后续易于加工至与预设加工直径一致的实际平均直径，提高了圆型铸铁型材的可加工性。
进一步地，圆型铸铁型材冷却成型后的横截面平均直径为D1，圆型铸铁型材的预设尺寸公差为s，D1、D和s满足关系式：0≤D1-D≤s，且D1≥D。
其中，圆型铸铁型材冷却成型后的横截面平均直径与圆型铸铁型材的预设加工直径之间的差值为圆型铸铁型材的直径尺寸变动量，通过使圆型铸铁型材的直径尺寸变动量不小于0，可以确保圆型铸铁型材后续能够通过切削加工的方式加工为横截面平均直径等于预设加工直径的圆型铸铁型材，从而提高了圆型铸铁型材的可加工性。并且，通过使圆型铸铁型材的直径尺寸变动量不大于预设尺寸公差，当铸铁坯壳的横截面在竖直方向上鼓胀且水平方向上回缩后，圆型铸铁型材无需进行二次加工即可实现圆型铸铁型材满足用户设置的直径尺寸公差要求的技术效果，从而可以进一步地减少圆型铸铁型材加工成型所需的工序，也可以提高圆型铸铁型材的成型精度。
进一步地，圆型铸铁型材的成型余量系数e，利用如下关系式计算得到：e=（cb+ca）/D*100，其中，ca为横截面形状为圆形且横截面直径为预设加工直径D的铸铁坯壳的横截面在水平方向上的平均回缩量，cb为横截面形状为圆形且横截面直径为预设加工直径D的铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的平均鼓胀量。
其中，当铸铁液体流经成型孔为圆形的结晶模具时，铸铁液体可以冷却形成横截面形状为圆形的铸铁坯壳，通过测量横截面形状为圆形的铸铁坯壳冷却后形成的圆型铸铁型材的横截面在水平方向和竖直方向上最大间距的大小，可以获取铸铁坯壳的横截面在水平方向上的平均回缩量ca和竖直方向上的平均鼓胀量cb，其中，铸铁坯壳的横截面在水平方向上的回缩量为预设加工直径D与铸铁坯壳的横截面在水平方向上实际最大间距间的差值，铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的鼓胀量为铸铁坯壳的横截面在竖直方向上实际最大间距与预设加工直径D之间的差值，设计人员可以多次测量铸铁坯壳的横截面在水平方向上的回缩量和在竖直方向上的鼓胀量以获取铸铁坯壳的横截面在水平方向上的平均回缩量ca和竖直方向上的平均鼓胀量cb。
由此，工作人员可以通过测量圆型铸铁型材的横截面在竖直方向上的平均鼓胀量ca和水平方向上的平均回缩量cb以计算获取圆型铸铁型材的成型余量系数e，然后可以根据圆型铸铁型材的成型余量系数e获取成型孔的横截面尺寸，进而工作人员可以根据成型孔的横截面尺寸选取适宜的结晶模具，可以使结晶模具加工形成的铸铁坯壳在冷却后形成满足用户要求的圆型铸铁型材。
进一步地，当预设加工直径D为100mm≤D≤170mm时，圆型铸铁型材的成型余量系数e满足关系式：1.5≤e≤1.6。
在一些优选的实施方案中，圆型铸铁型材的成型余量系数e可以选取为1.5，如此便于设计人员计算和设计成型孔的横截面尺寸。当型材加工厂需要加工预设加工直径D为100mm～170mm的圆型铸铁型材时，通过成型余量系数e的选值范围直接选取圆型铸铁型材的成型余量系数e，可以减少设计成型孔的横截面尺寸所需的时间，从而可以降低加工圆型铸铁型材时所需的设计成本，也可以提高圆型铸铁型材的生产效率。
进一步地，向目标结晶模具输入熔融态铸铁液体的温度为T，T满足关系式：1370℃≤T≤1400℃。
在一些具体的实施例中，当使用成型方法加工预设加工直径D为100mm～150mm的圆型铸铁型材时，铸铁液体的温度可以选取为1380℃～1400℃，如此可以使铸铁液体的温度更适宜，此时铸铁液体穿过结晶模具的成型孔后形成的铸铁坯壳经过冷却和形变后可以形成圆整度满足用户要求的圆型铸铁型材。在另外一些实施例中，当使用成型方法加工预设加工直径D为150mm～170mm的圆型铸铁型材时，铸铁液体的温度可以选取为1370℃～1390℃，如此可以使铸铁液体的温度更适宜，此时铸铁液体穿过结晶模具的成型孔后形成的铸铁坯壳经过冷却和形变后可以形成圆整度满足用户要求的圆型铸铁型材。
并且，相较于现有调节铸铁液体的温度以改善圆型铸铁型材的横截面圆整度的成型方法，本申请的成型方法可以使铸铁液体的温度符合圆型铸铁型材的成型要求，从而可以使圆型铸铁型材的物理性质和化学性质满足相关要求。
根据本申请实施例所述的圆型铸铁型材加工设备，包括上述实施例所述的用于加工圆型铸铁型材的结晶模具。圆型铸铁型材加工设备可以采用成型方法和/或使用结晶模具加工圆型铸铁型材，通过使铸铁液体穿过结晶模具的成型孔以形成椭圆型的铸铁坯壳，铸铁坯壳在竖直方向上鼓胀且在水平方向收缩后，可以形成横截面的圆整度更高的圆型铸铁型材，与现有技术相比，圆型铸铁型材加工设备生产的圆型铸铁型材无需二次加工，且圆型铸铁型材加工设备在加工成型圆型铸铁型材时不需要改变圆型铸铁型材的物理性质和化学性质，从而可以使圆型铸铁型材的横截面的圆整度和产品性能均满足用户要求，还可以降低圆型铸铁型材的加工成型成本。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
向目标结晶模具(100)输入熔融态的铸铁液体；
使所述铸铁液体穿过所述结晶模具(100)的成型孔(201)，以使所述铸铁液体冷却形成铸铁坯壳，其中，所述成型孔(201)的横截面形状为椭圆形，所述成型孔(201)适于限定所述铸铁坯壳横截面的形状和尺寸，所述铸铁坯壳穿过所述成型孔(201)后的横截面形状为椭圆形，所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距；
从所述结晶模具(100)内取出所述铸铁坯壳，使所述铸铁坯壳冷却收缩形成所述圆型铸铁型材，其中，所述圆型铸铁型材的横截面在水平方向上的最大间距与在竖直方向上的最大间距的差值为c，所述圆型铸铁型材的预设尺寸差值为c1，c和c1满足关系式：∣c∣≤c1，且c1＞0。
2.根据权利要求1所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，在向目标所述结晶模具(100)输入熔融态的所述铸铁液体之前，所述成型方法还包括：
确定所述圆型铸铁型材的预设加工直径D和所述圆型铸铁型材的成型余量系数e；
根据所述圆型铸铁型材的预设加工直径D和所述圆型铸铁型材的成型余量系数e，计算得到所述成型孔(201)的横截面尺寸；
根据所述成型孔(201)的横截面尺寸加工成型所述结晶模具(100)。
3.根据权利要求2所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，所述成型孔(201)的横截面尺寸，利用如下关系式计算得到：A-B=D*e*1%，且e＞0，其中，A为所述成型孔(201)的横截面在水平方向上的最大间距，B为所述成型孔(201)的横截面在竖直方向上的最大间距。
4.根据权利要求3所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，所述圆型铸铁型材的预设加工直径D与所述成型孔(201)的横截面在竖直方向上的最大间距B满足关系式：D=B。
5.根据权利要求2所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，所述圆型铸铁型材冷却成型后的横截面平均直径为D1，所述圆型铸铁型材的预设尺寸公差为s，D1、D和s满足关系式：0≤D1-D≤s，且D1≥D。
6.根据权利要求3所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，所述圆型铸铁型材的成型余量系数e，利用如下关系式计算得到：e=（cb+ca）/D*100，其中，ca为横截面形状为圆形、横截面直径为预设加工直径D的所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的平均回缩量，cb为横截面形状为圆形、横截面直径为预设加工直径D的所述铸铁坯壳的横截面在竖直方向上的平均鼓胀量。
7.根据权利要求3所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，当预设加工直径D为100mm≤D≤170mm时，所述圆型铸铁型材的成型余量系数e满足关系式：1.5≤e≤1.6。
8.根据权利要求1所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，其特征在于，向目标所述结晶模具(100)输入的熔融态的所述铸铁液体的温度为T，T满足关系式：1370℃≤T≤1400℃。
9.一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的一种圆型铸铁型材的成型方法，结晶模具(100)适于使流经所述结晶模具(100)的所述铸铁液体冷却形成所述铸铁坯壳，所述结晶模具(100)包括：
模具本体(10)，所述模具本体(10)限定出安装空间(101)；
结晶件(20)，所述结晶件(20)安装于所述安装空间(101)内，所述结晶件(20)具有沿所述结晶模具(100)的轴向方向贯穿所述结晶模具(100)的成型孔(201)，所述成型孔(201)内流动有所述铸铁液体，所述成型孔(201)的横截面形状为椭圆形，所述成型孔(201)适于限定所述铸铁坯壳横截面的形状和尺寸，以使所述铸铁坯壳穿过所述成型孔(201)后的横截面形状为椭圆形，所述成型孔(201)使所述铸铁坯壳的横截面在水平方向上的最大间距大于在竖直方向上的最大间距。
10.一种圆型铸铁型材加工设备，其特征在于，包括根据权利要求9所述的一种用于加工圆型铸铁型材的结晶模具。
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- 2023-08-11 CN CN202311006569.4A patent/CN116727616A/zh not_active Withdrawn
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