椭圆封头上模铸造工艺设计001

椭圆封头上模铸造工艺设计1，该铸件是大型化工企业设备上的重要部件，要求铸件组织致密，无任何铸造缺陷。该件几何尺寸：￠2800*1100，壁厚110毫米，铸件重量23000公斤，材质要求：HT200，铸件结构复杂，属重型灰铁件。2，铸造工艺简介外型用定样车板制作，内型由18块，大小砂芯组成。表干型，砂芯烘干。配芯时靠样板检查。铸造工艺见图见立体图3、浇注系统设计3.1浇注系统形式确定在酝酿浇注系统形式时，开始考虑铸件的高度为1100mm，准备采取底注形式以避免因充型高度过高而破坏铸型强度以及能加强充型排气能力。但权衡补缩，防治气孔之后，确定顶注形式。3.1.1顶注能避免铸件下部重要部位过热，温度梯度呈顶高底低的状况，可确保铸件加工部位的质量。3.1.2由于铸件属于厚壁铸件，δ=110mm，如果采取底注，下部长时间处于高温，对铸件的补缩不仅是不利的，而且采取补缩手段也很困难，采取顶注时，只要采取铸型强化过冷手段，加之充型时本身的温差，则可以采取少补缩或者甚至不设置大冒口补缩就能确保铸件质量，简化工艺，方便造型操作。3.3.3采取顶注充型形式，主要解决因充型落差过大产生铁水飞溅、冲击、易氧化的问题。所以，浇注系统各组元的充填状态是采取顶注形式的关键。而大孔出流理论恰恰是解决这一关键的钥匙。3.2浇注系统充型速度的确定3.2.1该件结构复杂，顶注时铸件1100mm，即是充型时的垂直高度。该铸件充型时必须阻力小，液面上升速度要快，只有在较强的充型能力之下，才能获得合格的铸件。3.2.2该件为控制铸件的凝固，除对铸型采取了过冷措施外，还据均衡凝固技术，采取了近于无冒口的工艺方案，为保证这些工艺的目的和作用，充型时浇注满足快浇的原则，即充型时要大流量。23吨铁水如果在短时间内完成充填，如果流速过高的话，其后果是不利的，也就是说，“大流量，低流速”的充型是铸造这一重型铸件的成败关键。3.3浇注系统参数设计程序3.3.1浇口比直浇口（F1）：横浇口（F2）：内浇口（F3）=1:1.8:1.63.3.2浇注时间的计算（t）公式：t=s√G（s）(1)G-铸件重量（含浇冒口重量）s-系数。在经典理论和计算公式中，系数和壁厚有关，同时给出了系数s的应用表。但从资料研究分析来看，经过大量数据采取G-t回归方程式计算，提出了系数s与重量的关系。笔者根据G-t回归方程式应用表，结合所得的数据经验，对s系数的应用表做了补充和调正，实践中已经采用。大孔出流理论推荐浇注时间的算式为：公式：t=√G+√G3(2)提出：t＜√G+√G3时，为快浇；t=√G+√G3时，为中浇；t＞√G+√G3时，为慢浇。重量范围1-50KG50-100KG500-2T2T-5T10T-50T50T重量类型小型中小型中型大型重型特重型S快浇0.90.80.70.650.60.55次快浇1.351.21.050.970.90.82中浇1.31.61.41.3----次慢浇2.72.42.1------慢浇3.63.2--------公式（2）作为计算浇注时间的复验公式，即先按基础算式公式（1）计算浇注时间，接着按公式（2）进行复验验算，同时比较其大小，确定理想的浇注时间。本件充型速度取快浇或不低于次快浇。取s=0.6；t快=s√G=0.6*√23000=91ss=0.9，t次快=s√G=0.9*√23000=136s复验：t=√G+√G3=√23000+√230003=180s结论：T快或t次快=91s～136s小于180s因此浇注时间确定在91s～136s范围之内3.3.3计算极限上升速度：公式：V上=C/tC-----铸件高度（mm）t----浇注时间（s）V上=1100/90=12mm/s(快浇)V上=1100/136=8mm/s（次快浇）因此极限上升速度是合理的。3.3.4计算平均压力头hp(cm)公式：hp顶=K221+K12+K22H公式中：hp顶-----顶注时的平均压头（cm）K1----直、横浇口有效截面比K2----直、内浇口有效截面比K3----充型压力高度（cm）K1=μ1+F1μ2+F2F1----直浇口截面F2----横浇口截面F3----内浇口截面K2=μ1+F1μ3+F3μ1-----直浇口流量系数μ2-----横浇口流量系数μ3-----内浇口流量系数流量系数推荐值：μ1=μ2=0.6μ3=0.55K1=μ1+F1μ2+F2=0.6∗10.6∗1.8=0.56K2=μ1+F1μ3+F3=0.6∗10.55∗1.6=0.67hp顶=K221+K12+K22H=0.6721+0.562+0.672*120=30.7CM3.3.5计算内浇口F3截面积公式：F3=G0.31∗μ3∗t∗√hp(cm2)=230000.31∗0.55∗90∗√30.7=270(cm2)或=230000.31∗0.55∗136∗√30.7=180(cm2)注：F3截面积可在180～270cm2内取值3.3.6确定横、直浇口截面积F1=0.63*F3=150(cm2)F2=0.56*F3=270(cm2)3.3.7充满程度判断浇注系统设计为顶注双组元三单元形式，按各组元截面积数据确定尺寸如下：直浇口：￠1002道78.5*2=157cm2横浇口：梯形80/90*160，2道136*2=272cm2内浇口：梯形10道45/55*5025*10=250cm2对上述尺寸进行充满判断如下：hp=30.7cm2h横-h内/2=16-5/2=13.5cmhph横-h内/2横浇口处在充满有余的状态；也即是充型速度处于低速状态，其充满有余程度为：△h余=hp-(h横-h内/2)=30.7-13.5=17.2cm2内浇口出流实际压头hp=30.7cmH=120cm，V内=0.55√2∗980∗30.7=134.9cm/sec，属于低压头，低流速平稳充型。4、实际生产效果4.1铸件经过检验，几何尺寸与轮廓形状正确，未发现任何铸造缺陷，完全符合图纸要求和相关技术标准。4.2重点检查了内浇口引入处及受冲击部位的浇后情况，没有发现冲砂、凸瘤情况。这些部位外观与其他部位一样光洁。4.3实际浇注时间采用三只秒表同测，分别为127s、114s、132s。均从浇口杯满液时计算，平均值为124s，平均流量185.5kg/s、内浇口平均流量0,77kg/s∗cm2。说明控制在预期范围之内。4.4大孔出流和均衡凝固技术互依互存，将这两项技术有效结合，有效提升铸件质量。本件工艺出品率92%，经济效益也非常显著。