靜壓線生產(chǎn)球墨鑄鐵管件澆注系統(tǒng)設(shè)計體會

李從發(fā)，李曉明，張江波，蔣昌杰

（蕪湖新興鑄管有限公司，安徽蕪湖 241000）

隨著水資源的日益緊張，同時人類對水質(zhì)要求的不斷提高，輸水的安全與可靠性越來越受到人類的重視。球墨鑄鐵管道以其安裝方便、安全可靠和性價比高的優(yōu)勢，成為城市供水的主要管材，同時與之配套的球墨鑄鐵管件需求量非常巨大。作為國內(nèi)最大和世界著名的球墨鑄鐵管供應(yīng)商的新興鑄管股份公司在安徽蕪湖建成了國內(nèi)規(guī)模最大裝備最先進(jìn)的球墨鑄鐵管件生產(chǎn)基地，其中D N300以下管件采用靜壓造型線生產(chǎn)。本文主要對比了靜壓造型線生產(chǎn)球墨鑄鐵管件澆注系統(tǒng)的不同方式對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1 基本生產(chǎn)條件

我公司的靜壓造型線由蘇鑄機提供，靜壓線造型主機如圖1所示。當(dāng)時考慮未來還可以生產(chǎn)一些其他鑄件，砂箱選擇在 1 300×900×750（400+350），但管件產(chǎn)品以D N300以下為主，一箱可以多件布置，其中D N300規(guī)格一箱可以布置兩件，如圖2所示，D N200規(guī)格一箱可以布置2～3件，D N150-100規(guī)格一箱可以布置4～6件，且每一個位置上的產(chǎn)品根據(jù)市場需求可以更換。

圖1 靜壓線造型主機

圖2 靜壓線DN300系列管件型板模具

2 澆注系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品質(zhì)量

2.1 內(nèi)澆道開設(shè)在管件承口、插口或法蘭端口

靜壓線球墨鑄鐵管件端口主要分承口、插口及法蘭端口三種，如圖3、圖4、圖5所示，管件的內(nèi)澆道也主要開設(shè)在這三類端口上。澆注過程中，鐵水從承口、插口或法蘭端口充型時，管件不易產(chǎn)生沖砂缺陷。因此，內(nèi)澆道開設(shè)在這三類端口處的澆注系統(tǒng)一般為封閉式澆注系統(tǒng)。下面將用實例進(jìn)行說明，并對這三種充型方式對產(chǎn)品質(zhì)量的影響進(jìn)行具體分析。

圖3 管件內(nèi)澆道開設(shè)在承口

圖4 管件內(nèi)澆道開設(shè)在法蘭端口

圖5 管件內(nèi)澆道開設(shè)在插口

2.1.1 澆注系統(tǒng)橫截面積比

如表1所示，管件內(nèi)澆道開設(shè)在承口、插口或法蘭端口的澆注系統(tǒng)均為封閉式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)以內(nèi)澆道為阻流，金屬液在橫澆道內(nèi)流速較快，阻渣效果欠佳，但充型速度快，可有效防止冷隔、澆不足等缺陷。

2.1.2 對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

內(nèi)澆道開設(shè)在承口或法蘭端口的澆注系統(tǒng)一般為封閉式澆注系統(tǒng)。該澆注系統(tǒng)充型速度快，可有效防止冷隔、澆不足等缺陷，但當(dāng)管件長度較長，充型距離較遠(yuǎn)時，管件內(nèi)外壁易產(chǎn)生冷隔、氣孔等缺陷，且部分管件內(nèi)澆口會出現(xiàn)不同程度的縮孔缺陷，如圖6所示。相比而言，內(nèi)澆道開設(shè)在插口的澆注系統(tǒng)可有效防止管件冷隔、氣孔及內(nèi)澆口縮孔等缺陷。因此，有插口的管件一般優(yōu)先將內(nèi)澆道開設(shè)在插口。

圖6 內(nèi)澆道開設(shè)在承口或法蘭端口的管件出現(xiàn)冷隔及縮孔缺陷

表1 靜壓線G002與G007管件澆注系統(tǒng)截面積比統(tǒng)計

2.2 內(nèi)澆道開設(shè)在管身

對于無插口類的管件，若選擇將內(nèi)澆道開設(shè)在承口或法蘭端口，管件易出現(xiàn)冷隔、氣孔及縮孔類缺陷。因此，針對此類管件可考慮將內(nèi)澆道開設(shè)在管身，如圖7所示。內(nèi)澆道開設(shè)在管身不僅使得管件在澆注過程中充型均勻，而且可以在內(nèi)澆道處增加側(cè)冒口防止內(nèi)澆口縮孔缺陷。但內(nèi)澆道開設(shè)在管身的管件易產(chǎn)生沖砂缺陷，為防止此類缺陷，可將澆注系統(tǒng)改為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)可有效防止沖砂缺陷。

圖7 管件內(nèi)澆道開設(shè)在管身

2.2.1 澆注系統(tǒng)橫截面積比

如表2所示，管件內(nèi)澆道開設(shè)在管身的澆注系統(tǒng)一般為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)阻流截面在直澆道上口（或澆口杯底孔）。當(dāng)各單元開放比例較大時，金屬液不易充滿直、橫、內(nèi)澆道，澆注系統(tǒng)呈非充滿流動狀態(tài)，充型平穩(wěn)，對型腔沖刷力小，可有效防止管件產(chǎn)生沖砂缺陷。

2.2.2 對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

相對而言，內(nèi)澆道開設(shè)在管身的澆注系統(tǒng)充型均勻，可有效防止管件出現(xiàn)冷隔、氣孔缺陷，且澆注系統(tǒng)改為開放式可有效防止管身沖砂問題、但內(nèi)澆道處易產(chǎn)生縮孔，如圖8a）所示。內(nèi)澆道縮孔問題可通過在內(nèi)澆道處增加側(cè)冒口解決，如圖8b）所示。但此類澆注系統(tǒng)擋渣能力較差，管件的管身易產(chǎn)生渣眼，因此，此類澆注系統(tǒng)可考慮在橫澆道搭橋處設(shè)置過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)，可有效防止管件渣眼缺陷。

表2 靜壓線G018與G019型板管件澆注系統(tǒng)截面積比統(tǒng)計

圖8 內(nèi)澆道增加側(cè)冒口前后，管件內(nèi)澆口外觀質(zhì)量對比

圖9 橫澆道搭橋處增加過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)前后，管件外觀質(zhì)量對比

3 結(jié)論

1）對于有插口類管件，優(yōu)先將內(nèi)澆道開設(shè)在插口位置，且澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)充型速度快且從薄壁處充型，可有效防止管件出現(xiàn)冷隔、氣孔及縮孔等缺陷。

2）對于無插口類管件，若選擇將內(nèi)澆道開設(shè)在承口或法蘭端口時，當(dāng)管件充型流程較長，在保證澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)的同時，需適當(dāng)增加澆注系統(tǒng)各單元的橫截面積，通過增加金屬液充型速度來防止管件產(chǎn)生冷隔及氣孔問題；另外將內(nèi)澆道開設(shè)在上箱承口或法蘭端口處，可有效防止內(nèi)澆口縮孔問題。

3）對于無插口類管件，可選擇將內(nèi)澆道開設(shè)在管身，且澆注系統(tǒng)一般為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)可有效防止管件沖砂問題，針對內(nèi)澆口縮孔問題可考慮在內(nèi)澆道處增加側(cè)冒口；針對管身渣眼問題可考慮在橫澆道搭橋處增加過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)。