球墨铸件的防腐直接关系到管道的长期的使用性和性,因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。因铸铁中存在石墨,球墨铸件中的石墨以球状形式存在,并不影响基体材料的力学和机械性能,我国城镇供水管网静漏失率达到12~13%,远远超过了要求城市漏失率控制在6%以下的标准,所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。
球墨铸件的注意事项
(一)严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸件中锰,磷,硫的含量
(二)铁液出炉温度比灰铸铁高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失
(三)进行球化处理,即往铁液中添加球化剂
(四)加入孕育剂进行孕育处理
(五)球墨铸件流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则
(六)进行热处理
形成球铁铸件刻度精度不足的几个因素以及凝固过程
其一、形成球铁铸件刻度精度不足的几个因素
1.球铁铸件结构的影响。球铁铸件壁厚,缩短率大,球铁铸件壁薄,缩短率小;自由起酥率大,防止起酥油率小。
2.球墨铸件原材料的影响。材料中碳含量越高,线材缩短率越小,碳含量越低,线材缩短率越大;常用原材料的球铁铸件缩短率为球铁铸件缩短率K=(LM-LJ)/LJ×,LM为型腔尺寸,LJ为球铁铸件尺寸,K受蜡纹影响K1,球铁铸件结构K2,合金品种K3,浇注温度K4。
3.模具制作对球铁铸件缩短率的影响。注蜡温度、注蜡压力、保压时间对投资规模有显着影响。注蜡温度重要,其次是注蜡压力。保压时间对投资形成后的终投资规模影响不大。;蜡(模)料的线缩短率约为0.9-1.1%;投资存入后会进一步缩仓,其缩仓价值约为总缩仓量的10%左右,但存仓12小时后,投资规模基本稳定;蜡模的径向缩短率仅为纵向缩短率的30-40%。打蜡温度对自由起酥油的影响比受阻起酥油的影响要大得多(优选打蜡温度为57-59℃,温度越高起酥油越大)。
4.对于制壳材料的影响,选用锆英砂、锆英粉、上电砂、上电粉,由于膨胀系数小,只有4.6×10-6/℃,可以忽略不计。
5.外壳烘烤的效果是因为外壳的膨胀系数小。当外壳温度为1150℃时,仅为0.053%,可忽略不计。
6.浇铸温度的影响,浇铸温度越高,起酥率越大,浇铸温度越低,起酥率越小,所以浇铸温度要合适.
其二、球墨铸铁件在凝固过程
球墨铸铁件在凝固过程中的共晶石墨析出会产生膨胀力,又因为糊状凝固特性导致球墨铸铁件在凝固初期难以形成坚硬外壳,此时凝固产生的膨胀压力便会作用于铸型,当铸型强度不够好时,会产生胀型,使球墨铸铁件收缩增大,当铸型强度比较好时,膨胀压力作用于球墨铸铁本身实现自补缩,收缩量减小,因此球墨铸铁件的冒口设计不同于铸钢件,需要综合考虑铸型强度、球墨铸铁件结构等多种复杂因素;并且目前球墨铸铁件结构越来越复杂,球墨铸铁件热节分析比较困难,冒口的位置难以确定,因此设计复杂球墨铸铁件的冒口比较困难。
目前应用于球墨铸铁件的冒口设计方法主要有收缩模数法、实用冒口法和通用冒口法。基于几何的冒口优化方法。虽然能对冒口大小设计进行优化,但没有考虑合金材质,对球墨铸铁件不一定适用。
收缩模数法设计冒口的原理是均衡凝固技术,将球墨铸铁件作为一个整体,由于每个部分的凝固速度都不一样,发生收缩和体积膨胀的时间也不相同,通过将所有单元在同一个时刻的收缩和体积膨胀叠加,可以得到整个球墨铸铁件体积随时间的变化规律,将收缩和膨胀动态叠加和为零时,对应的时间为收缩时间,该时间对应的模数称为球墨铸铁件收缩模数,在此时间之后,收缩和膨胀动态叠加和大于零,因此,冒口设计充分利用自补缩效果,仅提供收缩时间之前的液态收缩量。球墨铸铁件整个凝固过程中体积随温度变化可以分为液态收缩、体积膨胀、二次收缩三个部分。在铸型强度比较好时,冒口颈如果在体积膨胀阶段凝固,球墨铸铁件便可以利用自身的体积膨胀来抵消后期的二次收缩,充分利用石墨析出产生的膨胀压力,从而实现自补缩效果,而在铸型强度比较差时,需要冒口释放一定的膨胀压力,冒口颈凝固稍晚。模数法计算冒口时只考虑球墨铸铁件模数,这种方法可以应用于铸钢件、铸铁件等,但这种方法没有考虑球墨铸铁件的自补缩作用,对于铸型强度条件好的球墨铸铁件,采用这种方法设计的冒口偏大,会造成材料浪费,导致工艺出品率低。为此,本文提出了一种考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口计算方法,并应用于实际球墨铸铁件的冒口设计。
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