[發明專利]生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統及其設計方法

在審

• 申請號: 201611125819.6
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106623793A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李日;劉林;駢松;張照;包羽沖;張清貞
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08;B22C9/22
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群,付長杰

技術領域

本發明涉及鑄造工藝技術領域，特別涉及一種環形薄壁灰鑄鐵件澆冒口系統及其設計方法。該澆冒口系統應用在生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上，能夠大幅提高環形薄壁灰鑄鐵件在DISA線上的工藝出品率，并能消除其當前生產條件下所頻繁出現的鑄件缺陷的問題。

背景技術

鑄鐵件經常會發生各種不同的鑄造缺陷，特別是一些薄壁件，薄壁部位糊狀同時凝固傾向大，鑄件頂部冒口的補縮通道極易被這些區域所阻斷，因此縮松、縮孔是這類鑄件經常會出現的鑄造缺陷。縮松缺陷是一種重要的鑄造缺陷。由于降低了承載面的面積，它的存在會嚴重削弱鑄件的強度和硬度。如何防止這些缺陷產生一直是鑄件生產廠關注的問題。在盡可能減少缺陷的基礎上，如何提高工藝出品率、降低廢品率也是鑄件生產廠急需解決的問題。

現有的此類環形灰鑄鐵件采用的冒口和澆注系統是根據丹麥DISA公司的DISA線設計說明書中的方法設計出來的。DISA生產線采用壓縮空氣擠壓造型，砂型緊實度好，生產效率高，適于生產結構中等復雜，精確度要求高的球鐵和灰鐵鑄件。因此DISA線是現在鑄造企業生產大批量小型鑄件的常用設備。但是DISA線設備限定鑄造工藝只能垂直分型，且只有一個分型面，澆口位置固定在一個小范圍內。DISA線設備的特點決定了其鑄造工藝的特殊性。

當前采用DISA線的鑄造企業一般是按照DISA公司給出的設計方法進行澆注系統設計，采用類似鑄鐵冒口設計經驗方法設計冒口，缺乏嚴格的科學性，如圖3所示，顯示了現有技術中生產此類鑄件的鑄造工藝圖，可以看出當前DISA線上生產此類鑄件所采用的澆注系統和冒口有以下缺點：一、冒口被放置在鑄件的斜上方，會引起鑄件上方補縮壓減小，容易導致補縮不足；二、澆注系統采用底注式，并且設置了兩個內澆道，在此種工藝下澆鑄的鑄件易在兩個內澆道的中間部位產生裂紋，從而導致廢品率升高；三、在直澆道的設計上，設計者為了使從澆口杯進入的金屬液有一個緩沖，在直澆道上及直澆道和橫澆道連接處均設計了很大的緩沖區域，這兩個緩沖區域在凝固過程中會源源不斷地向周圍散熱，使鑄件的某些區域產生熱節，最終產生縮松縮孔等缺陷。由于此類環形灰鑄鐵件壁厚較薄，環形薄壁上還分布著一些小的凸起，這些小的凸起在凝固工程中會成為鑄件的熱節，而薄壁部位優先凝固會切斷熱節的補縮通道，凝固完成后這些小突起部位就會形成縮松；四、大冒口和粗大的澆道造成了工藝出品率降低，且無法解決產生縮松的根本問題。

發明內容

針對DISA線上現有條件下生產的環形薄壁灰鑄鐵件的缺陷，本發明擬解決的技術問題是，提供一種新的應用于DISA線的環形薄壁灰鑄鐵件澆冒口系統及其設計方法。該澆冒口系統可以有效避免上述缺陷，并能顯著提高其工藝出品率。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是：

一種生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，包括冒口和澆注系統，所述澆注系統采取底注式，包括內澆道、直澆道和橫澆道，每個型板中布置兩個鑄件，兩個鑄件以直澆道為軸對稱布置，在每個鑄件的正下方均設置內澆道，其特征在于每個鑄件的正下方內澆道的數量為一個，在直澆道和橫澆道的連接處設置第一緩沖區域；兩個內澆道分別與兩個橫澆道聯通，在每個橫澆道遠離第一緩沖區域的一端設置第二緩沖區域；在每個鑄件的正上方均設置有冒口。

上述的生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，所述冒口形狀為圓柱形無冒口窩冒口。

上述的生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，橫澆道的截面積是內澆道截面積的1.2倍，直澆道的截面積在兩個橫澆道截面積之和的基礎上加大30％。

上述的生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，所述內澆道的截面形狀為矩形，橫澆道和直澆道的截面形狀均為梯形。

一種上述的DISA線上的澆冒口系統的設計方法，在冒口設計時，將灰鑄鐵的石墨化膨脹考慮進去，采用均衡凝固理論計算出冒口大小及形狀；在澆注系統設計時，首先將采用均衡凝固理論計算出的單個冒口質量與相應鑄件的質量進行加和，然后根據恒壓等流量工藝設計方法分別計算出內澆道、橫澆道及直澆道的截面積，再經過模擬軟件調試出各澆道的最佳截面形狀和尺寸。

上述生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統的設計方法，該方法的步驟是：

第一步、鑄造工藝裝備的選擇

針對環形薄壁灰鑄鐵件自身特點及DISA線生產條件，選擇砂型鑄造，垂直分型，冒口和澆注系統均設置在分型面上；

第二步、冒口設計

1)鑄件基本參數設置及基本量的計算