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河南过滤器技术在大型铸件上的应用方案

标签:河南,过滤,过滤器,滤器,技术,大型,铸件 时间:2018年06月28日 阅读

一、概述

金属液过滤技术已经广泛应用于中小铸铁件领域,特别是汽车、液压件领域,过滤器的作用也得到广大铸造工作者的认可,使用方法也比较成熟,为我国汽车铸件质量的提升起到了很重要的作用。但是,在大型铸铁件领域,只有个别几家铸造企业应用,还没有得到普遍推广,究其原因应该有几个方面:主要是对过滤的效果、安全性、方法、成本及效益的认识不清楚;大型铸铁件不仅生产成本高,而且周期长,一个夹杂物在一些关键部位的出现就有可能导致整个铸件的报废。如果夹杂缺陷是在机加工时才发现,会导致铸件加工成本的增加。因此,都希望能把大型铸铁件的夹杂废品率降至最低,而铁液过滤是关键环节,我公司根据多年的设计经验和多个案例,在此与大家分享。

二、使用过滤器的必要性

(1)铁液前期熔化、包内处理形成的渣不能在造渣过程中完全脱除。

(2)浇注系统冲刷掉的渣易进入铸件。

(3)铁液充型不平稳造成紊流形成的二次氧化渣。

(4)铁液冲刷型芯造成的涂料、砂粒脱落渣。

三、大型铸铁件使用过滤器的可行性分析

1.适用范围

大型铸铁件一般是指几吨以上的铸件,目前有最大60t球墨铸铁件过滤应用的案例,主要在大型风电件、注塑机件、机床件上使用。

2.适用的过滤器类型

适用于大型铸铁件的过滤器主要有碳化硅泡沫陶瓷、氧化铝直孔、碳质泡沫陶瓷和氧化锆泡沫陶瓷过滤器。

3.各种过滤器尺寸及安全过滤量的确定

(1)碳化硅泡沫陶瓷过滤器及直孔过滤器由于大型铸件浇注时间长,铁液落差大,对过滤器冲击力也很大,因此过滤器的厚度一般选择30~40mm,单位平方厘米过流量不超过3kg铁液,主要是单层加厚泡沫陶瓷过滤器,采用10ppi孔径。有些采用直孔加泡沫陶瓷两层方式,考虑到过滤效果,一般不单独采用直孔过滤。

(2)碳质过滤器因其耐火度较高(1650℃),高温性能好,所以过滤器厚度一般在25~35mm,单位平方厘米过流量可放大至5~6kg。碳质过滤器不需预热,且蓄热系数非常低、重量轻,有利于金属液的快速启动,从而消除了熔融金属在过滤过程中凝固的风险,但由于碳在有氧环境下会产生氧化反应,所以要通过小批量验证后才能确定方案。

(3)锆质过滤器耐火度达1700℃,化学稳定性好,所以其承受的铁液量更高,一般选择厚度为25~30mm,孔径10ppi,单位平方厘米过流量可达到6~8kg。

工艺方案:

球墨铸铁件浇注重量3.5t,浇注温度1350℃,浇注时间65s;过滤器平放于横浇道,平放8片FCF-2B,规格200mm×100mm×25mm(10ppi),铁液从过滤节下面通过陶瓷管底注入型腔下箱模样。

工艺优点:

(1)有利于渣在横浇道上浮,避免影响浇注速度或堵塞过滤器。

(2)铁液经过过滤器后流动相对平稳,防止二次氧化渣的产生。

(3)过滤器均布,每片过滤器流过的铁液较均匀,避免个别过滤器承受过量流量。

2.碳化硅泡沫陶瓷过滤器在大型风电铸件上的应用案例风电轮毂:球墨铸铁,浇注温度1360℃,浇注重量9.8t,浇注时间170s,双直浇道,采用12片FCF-2B过滤器,规格150mm×150mm×40mm(10ppi),通过12根陶瓷管底注入型腔。结果分析:铸件充型平稳,夹杂缺陷明显减少;单片过滤器可承受800kg铁液流量,吨铸件过滤器材料成本低;减少过滤节数量,铸件工艺出品率达85%。

3.碳质泡沫陶瓷过滤器在大型球墨铸铁件上的应用案例工艺方案:球墨铸铁,浇注温度1350℃,铸件重量11.5t,浇注重量13t,过滤器型号FCF-1S-10150mm×150mm×30(10ppi),10片,通过陶瓷管底注,浇注时间210s。图4为浇注系统局部示意。

结果分析:由于铁液通过均布的多个内浇道底注入型腔,充型平稳,铁液又经过过滤、整流,铸件无夹渣缺陷,由于采用碳质过滤器比采用碳化硅过滤器减少7片,也就是减少了过滤节浪费的铁液量,铸件工艺出品率达到89%。

4.氧化锆集成过滤节在大型铸铁件上的应用案例

集成过滤节内预置氧化锆泡沫陶瓷过滤器,在使用时只需对接陶瓷管即可,放置位置灵活,不占用型板空间,可降低砂铁比。氧化锆过滤器耐火度高,高温强度高,耐冲击性好,并且氧化锆不易与各种合金反应,在过滤器不堵塞的情况下,可过滤尽可能多的铁液,比传统过滤节操作简便,成本低。集成过滤包。

5.双层组合过滤器在大型铸铁件上的应用

工艺方案:铸件材质QT350-23,重量3.9t,浇注铁液4.5t,浇注温度1350~1360℃。型号规格为碳质泡沫陶瓷过滤器150mm×150mm×22mm+直孔过滤器150mm×150mm×22mm(6组)。

双层过滤存在的问题:直孔过滤器是为增加支撑强度作用,过滤、吸附及整流效果不如泡沫过滤器,分层的支撑强度不如整体过滤器支撑强度高,因下层一旦变形垮塌,泡沫过滤器也很难再支撑,所以现在很多铸造厂使用加厚的泡沫陶瓷过滤器,使用安全,效果也更好。

6.碳化硅过滤器在大型消失模铸铁件上的应用案例

工艺方案:汽车模具铸件,材质HT300,铸件净重16t,浇注铁液16.9t,造型材料为呋喃树脂砂,浇注温度1340~1360℃,过滤器型号FCF-2B,150mm×150mm×40(10ppi),过滤器片数18片。五、结语

(1)过滤器在大型铸铁件上的应用已探索出成熟的方案,效果明显,可降低废品率,减少修补量,减小加工余量,改善铸件表面质量,提高力学性能。

(2)针对不同的铸件需选择不同的方案,可设计模拟。

(3)设计时尽量使每片过滤器流经的铁液量均衡,尽量减小铁液对过滤器的冲击力,过滤器平放于横浇道,过滤器支撑台10~12mm,较大尺寸过滤器可采用陶瓷片支撑,以提高使用安全系数。

(4)采用开放式浇注系统,直浇道:横浇道:内浇道=1:(1.1~1.2):(1.3~1.4),铁液进入型腔的线速度控制在0.5~0.7m/s。

(5)企业在选择应用过滤器时,工艺应验证后再转到批量生产。


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