[發(fā)明專(zhuān)利]生產(chǎn)小型圓環(huán)HT200鑄件DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611125844.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106623794A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李日;張照;包羽沖;劉林;駢松;張清貞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22C9/08
• 分類(lèi)號(hào): B22C9/08
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟(jì)群,付長(zhǎng)杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄鐵工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)小型圓環(huán)HT200鑄件DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法，該澆冒口系統(tǒng)可以大幅度提高鑄件的出品率。

背景技術(shù)

鑄造是將熔融的金屬澆注入鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固獲得所需形狀的性能的零件的過(guò)程，現(xiàn)有的鑄件尤其是小型鑄鋼件通常在凝固完成后由于澆注系統(tǒng)的補(bǔ)縮不足，在鑄件的厚壁處、兩壁相交處及熱節(jié)處形成縮松縮孔缺陷，縮松缺陷是一種重要的鑄造缺陷，由于降低了承載載荷面的面積，它的存在會(huì)嚴(yán)重削弱鑄件的強(qiáng)度和硬度，相對(duì)于大型鑄件，小型鑄件由于凝固較快更容易形成縮松缺陷，這會(huì)影響鑄件的形狀和使用性能，降低工件的成品率。

小型鑄件在鑄造成型過(guò)程中引入冒口是一種有效消除縮松縮孔缺陷，提高鑄件質(zhì)量的有效手段之一。但是合理的冒口設(shè)計(jì)(冒口模數(shù)和安放位置的選擇)是優(yōu)異工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法無(wú)法有效地對(duì)鑄件的縮松縮孔缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)，大量的實(shí)驗(yàn)不僅延長(zhǎng)了鑄件工藝的研發(fā)周期，同時(shí)也浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，使中國(guó)的鑄造企業(yè)在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力降低。

用鑄造方法生產(chǎn)金屬構(gòu)件是最為常用的工業(yè)方法之一，其中鑄鐵鑄件占鑄件總重量的一半以上。現(xiàn)代鑄造業(yè)普遍采用自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)鑄件，其中DISA生產(chǎn)線是用于大批量生產(chǎn)小型鑄鐵件的常用設(shè)備。DISA生產(chǎn)線采用壓縮空氣擠壓造型，砂型緊實(shí)度好，生產(chǎn)效率高，適于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，精確度要求高的球鐵和灰鐵鑄件。

但是DISA線設(shè)備也存在一些不足，DISA線設(shè)備限定鑄造工藝只能垂直分型，且只有一個(gè)分型面，澆口位置固定在一個(gè)小范圍內(nèi)。DISA線設(shè)備的特點(diǎn)決定了其鑄造工藝的特殊性。DISA線鑄造工藝的特點(diǎn)是鑄件分層排布，為了保證鑄件質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性，要求充型時(shí)各層鑄件同時(shí)充滿(mǎn)；為了提高生產(chǎn)效率，要求澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)緊湊排列，所以鑄造廠往往把冒口與澆注系統(tǒng)融合在一起設(shè)計(jì)。

當(dāng)前采用DISA線的鑄造企業(yè)一般是按照DISA公司給出的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用類(lèi)似鑄鐵冒口設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)冒口，缺乏嚴(yán)格的科學(xué)性，因此生產(chǎn)出的鑄件常常出現(xiàn)縮孔縮松等缺陷，且工藝出品率很低(一般在50％左右)。本發(fā)明所研究的某小型圓環(huán)HT200鑄件是一種灰鑄鐵鑄件，在實(shí)際澆注中出現(xiàn)了這樣的情況，工藝出品率偏低(57％)，且容易出現(xiàn)縮松缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種生產(chǎn)小型圓環(huán)HT200鑄件DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。該澆冒口系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法可以有效消除縮松缺陷，且能夠顯著提高鑄造工藝的工藝出品率。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種生產(chǎn)小型圓環(huán)HT200鑄件DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，包括冒口、冒口頸和澆注系統(tǒng)，所述澆注系統(tǒng)包括直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道，橫澆道的左右兩邊均連接有直澆道，在左側(cè)的直澆道上分上下層布置四件鑄件，每層兩件鑄件，且以左側(cè)的直澆道為軸線對(duì)稱(chēng)分布，在右側(cè)的直澆道的左邊分上下層布置兩件鑄件；每個(gè)鑄件通過(guò)相應(yīng)的內(nèi)澆道與相應(yīng)的直澆道相通，其特征在于各澆道的橫截面均為等腰梯形，每個(gè)內(nèi)澆道與水平方向的夾角為30°，左右兩側(cè)相同層的內(nèi)澆道的橫截面積相同；每側(cè)下層直澆道的橫截面積為該側(cè)下層總內(nèi)澆道橫截面積的1.2倍，每側(cè)上層直澆道的橫截面積為該側(cè)上下兩層總內(nèi)澆道橫截面積的1.2倍；以澆口杯為中心，每側(cè)的橫澆道的橫截面積為該側(cè)上層直澆道橫截面積的1.3倍；所述冒口通過(guò)冒口頸安放在鑄件的均衡段上。

一種上述的生產(chǎn)小型圓環(huán)HT200鑄件DISA線上的澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)冒口通過(guò)均衡凝固技術(shù)來(lái)確定冒口和冒口頸的模數(shù)和形狀以及冒口的安放位置，同時(shí)配合等壓等流量方法設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，保證在澆注過(guò)程中每個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿(mǎn)，并且冒口可以實(shí)現(xiàn)鑄件在凝固過(guò)程中石墨化膨脹后的有限補(bǔ)縮。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)越性為：

1)在保證消除鑄件縮松縮孔缺陷的前提下，將冒口和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尺寸減小，使得鑄件的工藝出品率由原來(lái)的57％提高到了77.12％；

2)原鑄造工藝是將冒口和澆注系統(tǒng)合為一體進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，無(wú)法將冒口的有效補(bǔ)縮作用體現(xiàn)出來(lái)，設(shè)計(jì)的尺寸主要憑靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得，缺乏科學(xué)性，雖然經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)調(diào)整，仍無(wú)法消除鑄件中心的縮松缺陷，工藝出品率很低。本發(fā)明澆冒口系統(tǒng)是將鑄件的澆注系統(tǒng)和冒口分開(kāi)設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果清晰、準(zhǔn)確度高，且利用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，大大提高了設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。