知识篇——阀门铸造⼯艺全流程，值得收藏！铸造⽹络平台 2022-01-03 11:48 阀门的铸造是阀门制造过程的重要环节，有了好的铸件就决定了好阀门成功的重⼤⽐例。 下⾯介绍铸造⼯艺设计和阀门⾏业常⽤的⼏种铸造⼯艺⽅法：
（⼀）铸件的铸造⼯艺设计：
正确⽽有效的控制铸件凝固是获得优质铸钢件的头等重要条件，采取正确的⼯艺措施如：浇注系统、冒⼝和冷铁、⼯艺补正量等，形成合理的⼯艺⽅案。阀门铸钢件由于其壁 厚不均匀，应该采取顺序冷却、顺序凝固的原则，以减少铸件内部的应⼒、缩孔和缩松等
缺陷。
⑴控制铸钢件顺序凝固的⼯艺措施：
1）设计合理分型位置、浇注位置和浇注系统。
2）冒⼝设计在铸件最后凝固的部位，在起到补缩作⽤的同时，延缓冒⼝周围钢⽔的凝固，造成顺序凝固的条件。铜制品制作
3）浇注操作时，当钢⽔上升⾄冒⼝⾼度1/4时，改从冒⼝顶上浇注，其作⽤可以增加钢
⽔压头，还可以提⾼冒⼝温度。
4）铸钢冒⼝尺⼨的确定：其⽅法有模数法（按铸件的热容量确定）；体积收缩法（按钢⽔凝固收缩率确定）；⽐值法（按铸件的补缩类型确定）和热节圆法（按铸件的热节圆
确定）。⽬前⼯⼚⾥为了满⾜便捷的设计要求，常⽤的是热节圆法，来确定冒⼝的尺⼨。煤矸石烧结砖
5）铸件收缩率的选定：铸钢件在凝固冷却的过程中，其体积和尺⼨都会收缩减⼩，由液态凝固为固态的收缩量⼀般以长度的改变量--线收缩率来表⽰（%）。
影响铸造收缩率的因素很多，铸件在铸型中固态收缩时还受外界阻⼒的影响，会使其实际的收缩量减少，此时称为⾮⾃由收缩，⽽⾮⾃由收缩率总是⼩于⾃由收缩率。影响铸造
收缩率的因素主要有⾦属合⾦的种类、铸件结构和尺⼨长度，另外造型材料、型芯的紧实
程度等也影响铸件产⽣⾮⾃由收缩率。
根据阀门的⽣产实践，为了⽅便模具设计，缩尺⼀般参考下表选取：
（⼆）砂型铸造：阀门⾏业常⽤的砂型铸造，按粘结剂的不同还可分为：湿型砂、⼲型砂、⽔玻璃砂和呋喃树脂⾃硬砂等。
（1）湿型砂是以膨润⼟为粘结剂的造型⼯艺⽅法，它的特点是：造好的砂型不需要烘⼲，不需要经过硬化处理，砂型有⼀定的湿态强度，砂芯、型壳的退让性较好，便于铸件
的清理落砂。造型⽣产效率⾼，⽣产周期短，材料成本低，便于组织流⽔线⽣产。它的缺
点是：铸件易产⽣⽓孔、夹砂、粘砂等缺陷，铸件的质量尤其是内在质量不够理想。
top技术铸钢件湿型砂的配⽐及性能表：
（2）⼲型砂是以粘⼟为粘结剂的造型⼯艺⽅法，稍加膨润⼟可以提⾼其湿强度。它的特点是：砂型需要烘⼲，有良好的透⽓性，不易产⽣冲砂、粘砂、⽓孔等缺陷，铸件的内在质量较好。它的缺点是需要砂型烘⼲设备，⽣产的周期较长。
（3）⽔玻璃砂是以⽔玻璃为粘结剂的造型⼯艺⽅法，它的特点是：⽔玻璃遇CO2后有⾃动硬化的功能，可有⽓硬化法造型和造芯的各种优点，但存在型壳溃散性差，铸件清砂困难以及旧砂再⽣、回⽤率低的缺点。
⽔玻璃CO2硬化砂配⽐及性能表：
（4）呋喃树脂⾃硬砂造型是以呋喃树脂为粘结剂的铸造⼯艺⽅法，在常温下由于粘结剂在固化剂的作⽤下发⽣化学反应⽽固化型砂。它的特点是砂型不必烘⼲，这就缩短了⽣产周期，节约了能源。树脂型砂易于紧实、溃散性好，铸件的型砂易于清理，铸件尺⼨精度⾼，表⾯光洁度好，可以⼤⼤提⾼铸件质量。它的缺点是：对于原砂的质量要求⾼，⽣产现场有轻微的刺激性⽓味，⽽且树脂的成本也较⾼。
呋喃树脂⾃硬砂混合料配⽐及混制⼯艺：
呋喃树脂⾃硬砂的混制⼯艺：树脂⾃硬砂最好采⽤连续式混砂机，将原砂、树脂、固化剂等依次加⼊、快速混合⽽成，随时混制、随时使⽤。
混制树脂砂时各种原料的加⼊顺序如下：
原砂+固化剂（对甲苯磺酸⽔溶液）-（120～180S）-树脂+硅烷-（60～90S）-出砂（5）典型的砂型铸造⼯艺卡⽚：
（6）典型的砂型铸造⽣产流程：
铣床飞刀
（三）、精密铸造：近年来，阀门⼚家越来越注重铸件的外观质量和尺⼨精度。因为良好的外观是市场的基本要求，也是作为机加⼯头道⼯序的定位基准。
封条锁
阀门⾏业常⽤的精密铸造是溶模铸造，现简要介绍如下：
（1）溶模铸造的两种⼯艺⽅法：①采⽤低温蜡基模料（硬脂酸+⽯蜡）、低压注蜡、⽔玻璃型壳、热⽔脱蜡、⼤⽓熔炼浇注⼯艺，主要⽤于质量要求⼀般的碳素钢和低合⾦钢铸件，铸件尺⼨精度可达国家标准ＣＴ７～９级。②采⽤中温树脂基模料、⾼压注蜡、硅溶胶模壳、蒸汽脱蜡、快速⼤⽓或真空熔炼浇注⼯艺，铸件尺⼨精度可达ＣＴ４～６级的精密铸件。
（2）溶模铸造典型⼯艺流程：
（3）溶模铸造的特点：
①铸件尺⼨精度⾼，表⾯光整、外观质量好。
②可以铸造结构形状复杂、难以⽤其他⼯艺⽅法实现加⼯的零件。
③铸件材料不受限制，各种合⾦材料如：碳素钢、不锈钢、合⾦钢、铝合⾦、⾼温合⾦、以及贵重⾦属等材料，尤其是难以⽤锻造、焊接和切削加⼯的合⾦材料。
④⽣产灵活性好，适应性强。可以⼤批⽣产，也适⽤于单件或⼩批⽣产。
⑤溶模铸造也有⼀定的局限性，如：⼯艺流程繁琐、⽣产周期长。由于其可采⽤的铸造⼯艺⼿段有限，⽤于铸造承压薄壳阀门铸件时，其承压能⼒不能很⾼。
（四）铸造缺陷的分析
任何的铸件内部都是会有缺陷的，这些缺陷的存在给铸件的内在质量带来很⼤的隐患，在⽣产过程中为消除这些缺陷进⾏的焊补也会给⽣产流程带来很⼤的负担。尤其是阀门作为承受压⼒、温度的薄壳铸件，其内部的组织致密性⾮常重要。因此，铸件的内部缺陷成为影响铸件质量的决定因素。
阀门铸件的内部缺陷主要有⽓孔、夹渣、缩松和裂纹等。
（1）⽓孔：⽓孔由⽓体产⽣，孔洞表⾯光滑，产⽣在铸件内部或近表⾯，形状多呈圆形或长圆形。
⽣成⽓孔的⽓体主要来源有：①⾦属中溶解的氮、氢在铸件凝固的过程中被包容于⾦属之中，形成封闭的圆形或椭圆形内壁有⾦属光泽的⽓孔。②造型材料中的⽔分或挥发物质都会因受热⽽变成⽓体，形成内壁为暗褐⾊的⽓孔。③⾦属在浇注过程中，由于流动不稳定，将空⽓卷⼊⽽⽣成⽓孔。
⽓孔缺陷的防⽌⽅法：①在冶炼⽅⾯应尽量少⽤或不⽤锈蚀的⾦属原料，⼯具和钢⽔包要烘烤⼲燥。②钢⽔浇注要⾼温出炉、低温浇注，钢⽔要适当镇静以利于⽓体的上浮。③浇冒⼝的⼯艺设计要增⼤钢⽔的压头，避免⽓体卷⼊，并设置⼈⼯⽓路，合理排⽓。④造型材料要控制含⽔量、发⽓量，增加
透⽓性，砂型和砂芯要尽量烘烤⼲燥。
（2）缩孔（松）：它是产⽣在铸件内部的（尤其是在热节部位）呈连贯或不连贯的圆形或不规则的空洞（腔），内表⾯粗糙，颜⾊较暗，⾦属晶粒粗⼤，多呈树枝状结晶，聚集在⼀处或多处，⽔压试验时容易发⽣渗漏。
产⽣缩孔（松）的原因：⾦属由液态凝固为固态时发⽣体积收缩，此时如得不到⾜够的钢⽔补充，则必然产⽣缩孔。铸钢件的缩孔基本是由于对顺序凝固过程控制不当⽽造成的，原因可能有冒⼝设置不正确、钢⽔浇注温度过⾼，⾦属收缩量⼤等。
防⽌缩孔（松）产⽣的⽅法：①科学的设计铸件的浇注系统，使钢⽔实现顺序凝固，先凝固的部位应有钢⽔补充。②正确、合理的设置冒⼝、补贴、内外冷铁，确保顺序凝固。
③在钢⽔浇注时，最后从冒⼝处顶注补浇有利于保证钢⽔温度和补缩，减少缩孔的产⽣。
④在浇注速度⽅⾯，低速浇注⽐⾼速浇注有利于顺序凝固。⑸在浇注温度⽅⾯不宜过⾼，钢⽔⾼温出炉，经镇静后浇注，有利于减少缩孔。
（3）夹砂（渣）：夹砂（渣）俗称砂眼，是在铸件的内部出现不连贯的圆形的或不规则的孔洞，孔内夹杂着型砂或钢渣，尺⼨⼤⼩没有规律，聚集在⼀处或多处，往往在上型的部分较多。
产⽣夹砂（渣）的原因：夹渣是由于钢⽔在冶炼或浇注过程中，离散的钢渣随着钢⽔进⼊铸件形成的。夹砂是由于造型时型腔的紧实度不够，当钢⽔浇⼊型腔时，型砂被钢⽔冲起进⼊铸件内部造成的。另外修型、合箱时操作不当，有掉砂现象也是造成夹砂的原因。
防⽌夹砂（渣）产⽣的⽅法：①钢⽔冶炼时要尽量排⽓排渣彻底，钢⽔出炉后在钢⽔包⾥镇静⼀下，有利于钢渣的上浮。②钢⽔的浇注包尽量不⽤翻包，⽽⽤茶壶包或底注包，以免钢⽔上部的渣⼦顺着钢⽔进⼊铸件型腔。③在钢⽔浇注时要采取蓖渣措施，尽量减少钢渣随钢⽔进⼊型腔。④为了减少夹砂的可能，在造型时要保证砂型的紧实度，修型时注意不要掉砂，合箱前要将型腔吹⼲净。
（4）裂纹：铸件的裂纹⼤多为热裂纹，其形状不规则，有穿透或不穿透、连续或断续，裂纹处的⾦属呈暗⾊或有表⾯氧化。
产⽣裂纹的原因：有两个⽅⾯，即⾼温应⼒与液膜变形。
⾼温应⼒是钢⽔在⾼温下收缩变形受阻⽽形成的应⼒，当该应⼒超过了⾦属在该温度下的强度或塑性变形极限时便产⽣了裂纹。液膜变形是钢⽔在凝固结晶过程中晶粒之间产⽣液膜，随着凝固结晶的进⾏，液膜发⽣变形，变形量和变形速度超过⼀定极限时，便产⽣
碟片播放机了裂纹。热裂纹产⽣的温度范围约在1200～1450℃左右。
产⽣裂纹的影响因素：①钢中S、P元素是产⽣裂纹的有害因素，他们和铁的共晶物降低了铸钢在⾼温的强度和塑性，导致裂纹产⽣。②钢中的夹渣和偏析增加了应⼒集中，因⽽增加了热裂倾向。③钢种的线收缩系数越⼤，热裂的倾向越⼤。④钢种的导热系数越⼤，表⾯张⼒越⼤，⾼温机械性能好，热裂的倾向越⼩。⑤铸件的结构设计⼯艺性不好，如圆⾓太⼩、壁厚悬殊太⼤、应⼒集中严重，都会产⽣裂纹。⑥砂型的紧实度太⾼，型芯的退让性不良阻碍铸件收缩会增加裂纹倾向。⑦其它如浇冒⼝排列不当、铸件冷却速度太快、切割浇冒⼝及热处理造成过⼤应⼒等也都会影响裂纹的产⽣。
针对以上裂纹产⽣的原因和影响因素，采取对应的措施，就可以减少和避免裂纹缺陷的产⽣。
综合以上铸造缺陷产⽣原因的分析，查存在的问题，采取相应的改进措施，就可以到解决铸造缺陷的⽅法，有利于铸件质量的提⾼。
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