[發(fā)明專利]小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法

在審

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• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106623795A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李日;駢松;張照;包羽沖;劉林;張清貞
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟(jì)群,付長杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄鐵工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

鑄造生產(chǎn)是液態(tài)金屬成型的生產(chǎn)方法，液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型中經(jīng)過冷卻、凝固后形成金屬制品的過程成為鑄造生產(chǎn)，簡稱鑄造，生產(chǎn)的金屬制品稱為鑄件。絕大多數(shù)鑄件被用作毛坯，需要經(jīng)過機(jī)加工后才能成為各種機(jī)器零件；少數(shù)達(dá)到使用尺寸精度和表面粗糙度要求的鑄件可直接作為成品或零件使用。

采用現(xiàn)有技術(shù)中的鑄造工藝鑄造生產(chǎn)時(shí)，通常會在鑄件的上部、冒口附近、最后的凝固部位、鑄件厚壁處及內(nèi)澆口附近等凝固較晚或者凝固緩慢的部位(通常稱之為熱節(jié))，產(chǎn)生縮孔、縮松的缺陷。而當(dāng)鑄件具有縮松縮孔缺陷時(shí)，其金屬連續(xù)性變差，承載的有效面積也變小，而且也容易在這些缺陷部位形成應(yīng)力集中，從而影響鑄件的力學(xué)機(jī)械性能。另外，采用原有工藝技術(shù)，鑄件的工藝出品率低。

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；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)。圖2為原澆冒口系統(tǒng)的型板布局圖，一個(gè)型板中布置了9個(gè)鑄件，可以看到原有工藝存在如下缺點(diǎn)：(1)型板中布置了9個(gè)鑄件，分為三層布置，導(dǎo)致原澆注系統(tǒng)中直澆道設(shè)計(jì)過于冗長。(2)同時(shí)澆注系統(tǒng)中冒口和澆道的設(shè)計(jì)尺寸偏大，導(dǎo)致工藝出品率很低。而且由于澆道的設(shè)計(jì)采用的是恒壓等流量工藝方案，致使直澆道的最下面壓頭偏大，澆注鑄件時(shí)，金屬液流速偏大，下層內(nèi)澆道滲透壓大，使下層鑄件產(chǎn)生氣孔、毛刺缺陷。(3)原有工藝當(dāng)中，為了提高生產(chǎn)效率，鑄造廠往往把冒口與澆注系統(tǒng)融合在一起設(shè)計(jì)計(jì)算，無法同時(shí)兼顧二者的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)計(jì)算主要依賴經(jīng)驗(yàn)，雖然經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，仍然無法消除靠近直澆道鑄件的縮松縮孔缺陷。(4)原鑄造工藝采用恒壓等流量原理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，澆注時(shí)各鑄件無單獨(dú)的冒口，僅依靠直澆道補(bǔ)縮，且無法保證同時(shí)充填，影響鑄件的質(zhì)量。

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)明所研究的某小型缸體灰鑄鐵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(63.5％)，且容 易出現(xiàn)縮松缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種小型缸體灰鑄鐵件的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，并減少縮松、縮孔缺陷，最終獲得質(zhì)量好的小型缸體灰鑄鐵鑄件。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，其特征在于該澆冒口系統(tǒng)包括冒口和澆注系統(tǒng)，所述澆注系統(tǒng)包括內(nèi)澆道、直澆道和橫澆道，每個(gè)型板中布置八個(gè)鑄件，所述橫澆道以澆口杯為中心左右兩側(cè)對稱設(shè)置有一個(gè)直澆道，每個(gè)直澆道上分上下層布置有四個(gè)鑄件，且以每個(gè)直澆道為軸對稱分布，每個(gè)鑄件通過相應(yīng)的內(nèi)澆道與直澆道聯(lián)通；在每個(gè)直澆道的下端設(shè)有緩沖區(qū)域；所述內(nèi)澆道的截面形狀為矩形；直澆道和橫澆道的截面形狀均為等腰梯形，八個(gè)內(nèi)澆道的截面積均相等，所述橫澆道截面積是單個(gè)內(nèi)澆道截面積的6.25倍，位于上層的直澆道的截面積是單個(gè)內(nèi)澆道截面積的4.8倍，位于下層的直澆道截面積是單個(gè)內(nèi)澆道截面積的1.9倍；所述冒口均單獨(dú)設(shè)置在每個(gè)鑄件的正上方。

一種上述的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，在冒口設(shè)計(jì)時(shí)，將灰鑄鐵的石墨化膨脹考慮進(jìn)去，采用均衡凝固原理計(jì)算出冒口的大小及形狀；在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先將采用均衡凝固原理計(jì)算出的冒口質(zhì)量以及相應(yīng)的鑄件質(zhì)量加和，然后再根據(jù)等壓等流量工藝設(shè)計(jì)方法分別計(jì)算出內(nèi)澆道、直澆道、橫澆道的截面積，最終經(jīng)過數(shù)值模調(diào)試出各澆道的最佳截面形狀和尺寸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

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的63.5％提高到了74.1％；