一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统。该铸造系统包括冒口、浇注系统和冷铁；所述浇注系统采取阶梯式浇注系统，包括浇口杯、直浇道、底层内浇道和上层内浇道；所述浇口杯用于熔融的金属液的倒入；所述浇口杯与直浇道连接；所述直浇道分别与底层内浇道和上层内浇道连接；所述冷铁设置在铸件底部的热节处；所述冒口包括顶冒口和侧冒口；所述顶冒口设置在铸件顶部法兰的正上方，侧冒口设置在铸件底部法兰的侧面。该铸造系统能够有效消除ZG35阀门铸件缩孔、缩松和裂纹缺陷，提高成品率，提高ZG35阀门铸件力学性能。

A casting system to eliminate the defects of ZG35 valve castings

The utility model discloses a casting system to eliminate defects in ZG35 valve castings. The casting system includes a riser, a pouring system and a cold iron; the gating system adopts a stepped gating system, including a gate cup, a straight runner, a bottom inner runner and an upper inner runner; the gate cup is used for the pouring of molten metal; the gate cup is connected with a straight runner; the runner is in the bottom of the runner and in the bottom, respectively. The upper inner runner is connected; the cold iron is set at the hot spot at the bottom of the casting; the riser includes the top riser and the side riser; the top riser is set above the top flange of the casting, and the side riser is set on the side of the bottom flange of the casting. The casting system can effectively eliminate shrinkage, porosity and crack defects of ZG35 valve castings, improve the yield and improve the mechanical properties of ZG35 valve castings.

【技术实现步骤摘要】
一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统
本技术涉及铸钢工艺
，具体是一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统。
技术介绍
铸造生产是金属液成型的生产方法，金属液进入铸型中经过冷却、凝固后形成金属制品的过程称为铸造生产，简称铸造。生产的金属制品称为铸件。绝大多数铸件被用作毛坯，需要经过机加工后才能成为各种机器零件；少数达到使用尺寸精度和表面粗糙度要求的铸件可直接作为成品或零件使用。陈飞和曹海平在《阀门外观常见缺陷与评定》的一篇文章中提到阀门在铸造过程中容易出现裂纹、缩孔缩松和砂眼等缺陷。裂纹一般出现在阀门阀体两壁交接的热节部位和结构突变部位，例如法兰根部和阀体外壁凸起的表面处。裂纹的出现严重减低阀门铸件的工艺出品率。热裂纹外形曲折而不规则、缝隙较宽、断面处有氧化现象、无金属光泽、裂纹沿晶界产生和发展。冷裂纹一般都是直的，开裂处金属表面未氧化，裂纹常穿过晶粒延伸到整个断面。缩孔和缩松一般位于铸件阀门最后凝固的部位(热节处)或结构突变部位处，缩孔和缩松内表面没有氧化色，形状不规则、孔壁粗糙并伴有许多杂质和细小的气孔。砂眼主要出现在阀门外表面，砂眼内部有砂或白色的渣，外形不规整，深浅不一。缺陷的存在严重降低阀门铸件的使用寿命。阀门铸件的材质为ZG35(中碳铸钢)。在液态合金钢冷却凝固过程中，由于铸件各部分金属液的冷却速度不同，使得各部位的收缩量不一致，再加上型芯和砂型的阻力，使铸件的凝固收缩受到制约而产生了铸造应力。一般阀门零件结构复杂，在使用砂型铸造法铸造阀门时，若浇注系统的设计和工艺参数设置不当容易导致铸件出现裂纹、缩松、缩孔等缺陷。阀体的铸件毛坯不允许存在砂眼、裂纹、缩孔及气孔等铸造缺陷，而且由于阀门铸件都属于中大型铸件，金属材料浪费不起。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统。该铸造系统能够有效消除ZG35阀门铸件缩孔、缩松和裂纹缺陷，提高成品率，提高ZG35阀门铸件力学性能。本技术解决所述系统技术问题的技术方案是，提供一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统，其特征在于该铸造系统包括冒口、浇注系统和冷铁；所述浇注系统采取阶梯式浇注系统，包括浇口杯、直浇道、底层内浇道和上层内浇道；所述浇口杯用于熔融的金属液的倒入；所述浇口杯与直浇道连接；所述直浇道分别与底层内浇道和上层内浇道连接；所述冷铁设置在铸件底部的热节处；所述冒口包括顶冒口和侧冒口；所述顶冒口设置在铸件顶部法兰的正上方，侧冒口设置在铸件底部法兰的侧面。与现有技术相比，本技术有益效果在于：1)采用本铸造系统能够有效消除ZG35阀门铸件缩孔、缩松和裂纹缺陷，提高成品率，提高ZG35阀门铸件力学性能。2)采用阶梯式浇注系统，将现有的上下网状浇注系统中的上下层各15个内浇道简化为底层内浇道和上层内浇道两个内浇道，去除了原工艺庞杂的内浇道，仍可满足浇注要求，不仅消除了因浇注系统凝固收缩导致的应力缺陷问题，而且大大提高了工艺的简洁性。(3)在铸件顶部法兰处设置圆台形顶冒口补缩消除缩孔缩松，同时增大冒口尺寸。在铸件底部法兰处设置侧冒口与冷铁配合补缩的方法来消除缩孔缩松缺陷。(4)通过对铸造工艺的数值优化设计，有效消除了由于设计工艺不当而产生的局部裂纹和铸件内部的缩孔缩松，并且显著提高ZG35阀门铸件工艺出品率和综合力学性能。附图说明图1为采用现有阀门铸件工艺得到的铸造系统和铸件的结构图；图2为本技术消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统一种实施例的铸造系统示意图；具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。图1为现有技术，现有技术中的浇注系统多采用多浇道阶梯式，在阀门铸件上下两个法兰处各布置一道大圆弧形的横浇道和15个内浇道，意图用内浇口补缩铸件顶端和底部的厚大法兰，并达到由下而上顺序充填的目的，但由于呈网状的浇注系统导致了铸件的严重裂纹。由图1可知，在此时刻，铸件本体仍未凝固，而浇注系统已凝固完毕，这使得在铸件本体凝固收缩时，会受到浇注系统的阻碍导致应力。铸件的底部法兰处和顶部法兰处都存在明显的缩松缺陷。原工艺浇注系统先于铸件凝固，铸件反补缩浇道系统，所以铸件底部出现缩孔缩松缺陷。这主要是由于浇注系统的浇道横截面积过小和冷却速度较快导致的。在铸件上中下部易出现裂纹，底部出现围绕法兰一圈的裂纹，内部出现竖直裂纹，上部与内浇道接触部位易出现裂纹。计算结果与实际浇注结果是一致的。综上分析，原工艺铸件底部和顶部法兰处的内浇道在凝固收缩时，由于在铸件上部和底部一圈分布许多内浇道，拉应力相叠加，引起了裂纹的产生。(1)原工艺浇注系统先于铸件凝固，浇注系统无法补缩上下法兰，所以在铸件底部出现缩孔缩松缺陷。(2)底部内浇道数量过多，在凝固收缩时，对铸件产生拉应力，又会阻碍铸件本体的凝固收缩，两次拉应力相叠加，导致裂纹缺陷。(3)铸件顶端冒口补缩不足，在冒口附近出现了缩孔缩松。本技术提供了一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统(简称铸造系统，参见图2)，其特征在于该铸造系统包括冒口、浇注系统和冷铁1；ZG35阀门铸件属于中大型的铸钢件，要求充型平稳，对型腔的冲刷力小，并且ZG35阀门铸件高度超过600mm，所以浇注系统采取阶梯式浇注系统，用于控制金属液充填铸型的速度和充满铸型所需的时间，使金属液平稳地进入铸型避免紊流和对铸型的冲刷，阻止熔渣和其他夹杂物进入型腔；所述冷铁1设置在铸件底部的热节处；所述浇注系统包括浇口杯2、直浇道3、底层内浇道4和上层内浇道5；所述浇口杯2用于熔融的金属液的倒入；所述浇口杯2与直浇道3连接；所述直浇道3分别与底层内浇道4和上层内浇道5连接；内浇口设置在铸件底部法兰和铸件顶部法兰处，内浇口向铸型型腔灌输金属液；所述冒口包括顶冒口6和侧冒口7；所述顶冒口6设置在铸件顶部法兰的正上方，侧冒口7设置在铸件底部法兰的侧面，并采用模数法计算冒口尺寸；所述直浇道3的横截面积是阻流截面积的1～2倍；直浇道3与铸件等高；所述底层内浇道4的横截面积是阻流截面积的0.96～1.2倍；所述上层内浇道5与铸件顶部法兰之间的夹角为30°；上层内浇道5的横截面积是阻流截面积的0.48～0.6倍；所述冷铁1采用梯形冷铁，冷铁厚度为(0.3～0.8)D，其中D为热节圆直径。浇筑时，金属液先从浇口杯2进入浇注系统，通过直浇道3流入底层内浇道4进入铸型中，随着金属液在铸型内液面的上升，金属液首选填充侧冒口7，当金属液达到铸件上表面时，上层内浇道5开始有液体流入铸型，最后金属液进入顶冒口6，充型结束；当金属液凝固后，去除浇注系统、冷铁1和冒口，即得到铸件。本技术消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统的工作原理和工作流程是：第一步、确定浇筑位置：阀门铸件的重要加工面在铸件内部和两端，所以其浇注位置呈直立状态；第二步、冒口设计：采用模数法计算冒口尺寸；(1)计算铸件模数，即管与法兰相交处的模数计算公式为：式中：Mc为铸件模数；D为热节圆直径；b为法兰宽度；c为管厚度；(2)计算冒口模数Mr：对于顶冒口，Mc:Mr＝1:1.2；本实施例中，D＝90mm，b＝150mm，c＝15mm，Mc＝29.03，Mr＝34.8，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统，其特征在于该铸造系统包括冒口、浇注系统和冷铁；所述浇注系统采取阶梯式浇注系统，包括浇口杯、直浇道、底层内浇道和上层内浇道；所述浇口杯用于熔融的金属液的倒入；所述浇口杯与直浇道连接；所述直浇道分别与底层内浇道和上层内浇道连接；所述冷铁设置在铸件底部的热节处；所述冒口包括顶冒口和侧冒口；所述顶冒口设置在铸件顶部法兰的正上方，侧冒口设置在铸件底部法兰的侧面。

【技术特征摘要】
1.一种消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统，其特征在于该铸造系统包括冒口、浇注系统和冷铁；所述浇注系统采取阶梯式浇注系统，包括浇口杯、直浇道、底层内浇道和上层内浇道；所述浇口杯用于熔融的金属液的倒入；所述浇口杯与直浇道连接；所述直浇道分别与底层内浇道和上层内浇道连接；所述冷铁设置在铸件底部的热节处；所述冒口包括顶冒口和侧冒口；所述顶冒口设置在铸件顶部法兰的正上方，侧冒口设置在铸件底部法兰的侧面。2.根据权利要求1所述的消除ZG35阀门铸件缺陷的铸造系统，其特征在于所述直浇道的横截面积是阻流截面积的1～2倍；直浇道与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李日，宫雷，张清贞，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12