消除90°弯管渗漏局部气孔的工艺改进

杨晓光

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 铸造分公司，辽宁 沈阳 110141)

消除90°弯管渗漏局部气孔的工艺改进

杨晓光

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 铸造分公司，辽宁 沈阳 110141)

本文通过对90°弯管结构进行分析，发现底法兰盘的背部经常有气孔的产生，针对这一问题进行研究，寻找出现这一缺陷的原因，并对工艺进行合理改进，细化现场操作，成功解决过去生产中一直存在的法兰根部气孔、渗漏问题，保证产品质量，提高生产效率，节约生产成本。

冒口；气孔；渗漏；松缩；凝固

0 引言

中国有色(沈阳)冶金机械有限公司开发研制隔膜泵料浆输送设备以来，铸件要求具有较高的质量可靠性，特别是液力端部分的技术条件要求很高，其中1项就是90°弯管长期以来一直存在的法兰根部a处出现打压渗漏和法兰盘背面b处产生气孔(见图1)，使90°弯管在水静压试验中保压时间不够，出现局部渗漏和气孔问题，本文针对以上问题给出解决方法。

图1 缺陷位置示意图

1 铸件品质

90°弯管是隔膜泵设备液力端的承压铸件之一，是隔膜泵机组中的重要组成部分，它的轮廓尺寸1120 mm×840 mm×545 mm，壁薄处37.5 mm，厚大处273 mm，铸件毛重560 kg，材质为ZG20Mn，属于低合金钢，从结构上此铸件基本属于壁厚不均铸件。其技术要求需粗加工后进行正火加回火处理(正火：650 ℃保温2～3 h，900 ℃保温4～5 h，风冷到250 ℃，回火：680 ℃保温5 h)，还要进行超声波2级探伤。铸造缺陷断面超过25%不允许修复，最后还要进行16 MPa水静压保证60 min不渗透试验。

以前生产此类铸件时，铸件递补法兰根部时常产生有局部缩松的现象，致使打压时产生渗漏，在底法兰盘的背部经常有气孔的产生[1]。两种缺陷占成品铸件的40%～70%，有的甚至造成了废品，给生产进度造成影响，更给公司造成很大的经济损失。对于这样的铸造缺陷，在组织生产中经常同车间的热工艺技术人员多次研究提出很多想法，决定在铸造工艺方面进行改进，解决这一难题。后来在新的铸造工艺方法生产中消除了这种存在于法兰根部缩松和法兰盘背面局部气孔的缺陷，保证了90°弯管打压试验时出现渗漏的难题。对铸件的产品质量给予了保证，为今后隔膜泵的大量生产创造了有力条件。

2 底法兰盘背面产生气孔的原因

2.1 弯管的结构分析

由于法兰盘的厚度为64 mm，相交的筒壁厚度为37.5 mm，相交处形成较大的一周热节圆，热节圆直径大约为80 mm，在没有外来金属液和其它工艺措施的保证下，因热节区要比法兰盘和筒壁后凝固，从而产生缩松。铸件在此部位结晶不致密，有缺陷是导致打压试验渗漏的根本原因[2]。

2.2 产生气孔的原因

通过在生产中的深入分析发现，90°弯管在打压时出现渗漏的根本原因是在法兰根部缩松这种铸造缺陷造成的，而松缩的产生是铸件没有很好的进行顺序凝固和没有足够的金属进行补缩，产生的气孔是和内浇口的位置有关[3]。由于原工艺采用上部设内浇口，金属液由上向下流动，金属液向下流动的同时带入气体至底部法兰型腔内，气体不易排出而使下法兰产生气孔，上述2种原因造成90°弯管打压渗漏和气孔。所以为消除90°弯管打压渗漏和气孔必须在铸造工艺方面加以改进。

3 消除90°弯管渗漏和局部气孔的工艺改进措施

根据上述分析，对原工艺反复研究，为防止法兰根部打压渗漏应从消除缩松和气孔两方面制定新的铸造工艺。

3.1 消除缩松方面

在底部法兰盘两侧设置边暗冒口和在法兰盘下面增加冒口补贴[4]。冒口的延续度为法兰周长的40%，冒口宽为底法兰厚度的2.1～2.2倍，通过补贴将热节区移向冒口区，并保证有足够的金属液进行补缩，同时在法兰盘与筒壁相交处设置随行专用外冷铁，通过冷铁在热节区起激冷作用，使其最先凝固，最后是冒口的凝固，较好地形成顺序凝固方式，使此处不易产生缩松的工艺措施。

3.2 消除气孔方面

在下法兰盘两边冒口上增加设置两个内浇口，使金属液平稳进入型腔避免带入气体，适当提高浇注温度和增设边冒口的气眼，将型腔内的气体有效排出，同时也加强了两边冒口的温度，增大了补缩效率，更好的为法兰盘进行补缩，即提高了铸件上层至冒口金属液的热效率，同时又为上层冒口为铸件的补缩提供了良好的效果和形成了铸件整体很好的顺序凝固方式。

4 铸造工艺的操作要求

在实际生产中位新工艺实施，确保铸件质量，消除铸造缺陷在操作中必须做到以下几点：

(1)保证按工艺做到准确无误；

(2)保证型芯尺寸正确，浇冒口位置合理，扎好暗冒口气眼；

(3)保证型芯紧实度，操作认真，转角按图纸做出，且放好铬铁矿砂，防止粘砂；

(4)外冷铁放置位置准确，防止脱落，得到较好的铸件表面质量；

(5)型芯上做好排气通道和气眼；

(6)刷涂料要平整光滑，保证厚度，得到较好的铸件表面质量；

(7)合箱前要将型芯烘干，防止产生气孔；

(8)合箱时，要把残砂抽净，检查型芯尺寸是否正确。

5 结论

由于新的铸造工艺技术实施得当，在工艺改进后生产的各种大小高低压不同的90°弯管，铸件产品的质量几乎没有产生打压渗漏和下法兰盘上下面产生气孔的铸造缺陷，给公司生产隔膜泵产品创造良好条件，保证了产品的质量，得到用户的认可。

[1] 张学政，李家枢.金属工艺学实习教材(第3版)[M].北京：高等教育出版社， 2003.

[2] 李喜桥.创新思维与工程训练[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2005.

[3] 吴鹏，迟剑锋.工程训练[M].北京：机械工业出版社， 2005.

[4] 朱江峰，肖元福.金工实训教程[M].北京：清华大学出版社， 2004.

Process Improvement of Removing Gas Cavity of Pipe-bending with Angle 90

YANG Xiao-guang

(Foundry Company, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The paper analyses structure of pipe-bending with angle 90, finds gas cavity in bottom of flange, and finds out reasons of gas cavity, and makes proper improvement of process, solves problems of gas cavity and leakage, assurance product quality, increases productivity efficiency, saves production cost.

casting head；gas cavity； leakage； shrink； freezing

2013-12-20

杨晓光(1964-)，男，辽宁沈阳人，助理工程师，大学本科，主要从事铸造技术工作，现任中国有色(沈阳)冶金机械有限公司铸造分厂副厂长。

TH323

B

1003-8884(2014)03-0043-02