Производство фитингов из высокопрочного чугуна по технологии литья по газифицируемым моделям имеет значительные преимущества. Существует множество видов фитингов. Проблема укладки в опоку фитингов различных типоразмеров решается универсальностью опоки для литья по газифицируемым моделям. Одновременно белые модели, изготовленные по пресс-форме для литья по газифицируемым моделям, можно взаимозаменяемо собирать, что снижает производственные затраты. Кроме того, торцевую поверхность модели не требуется разъёмно оформлять, а торцевую поверхность фланца можно отливать без механической обработки, что подходит для массового производства и значительно снижает трудозатраты. В целом себестоимость фитингов из высокопрочного чугуна, изготовленных по технологии литья по газифицируемым моделям, относительно низкая. При литье по газифицируемым моделям пузырьки в расплаве чугуна быстро газифицируются; после снижения температуры расплава при слишком низкой температуре заливки легко возникают такие дефекты, как неспай и недолив. Иногда газификация пенополистироловой модели происходит не полностью, в результате чего остатки пены остаются внутри отливки или на её поверхности и вызывают дефекты. Такие дефекты могут привести к рыхлой, неплотной внутренней структуре отливки и к просачиванию воды при гидравлическом испытании. Для решения этой проблемы я непрерывно совершенствовал процесс и предпринимал соответствующие меры, чтобы получать годные отливки.
Белая зона
Предварительное вспенивание
Используется электрическая паровая машина предварительного вспенивания; вспениваемый материал — материал Dragon King; температура цилиндра поддерживается примерно на уровне 90℃, плотность гранул после предварительного вспенивания составляет 22–23g /L; после предварительного вспенивания материал можно использовать после сушки и выдержки не менее 5h. Электрическая паровая машина предварительного вспенивания в основном использует паровой нагрев с дополнительным электрическим нагревом, эффективно контролирует равномерность температуры цилиндра и обладает преимуществами высокой производительности, равномерного вспенивания и хорошего созревания гранул.
Формование
0.4~0.6MPa
Используется полуавтоматическая формовочная машина с плавным ходом. Условия настройки: давление пара 0.4~ 0.6mpa, давление воды 0.3~ 0.4mpa, давление воздуха 0.6~ 0.8mpa, заполнение вручную. Отрегулировать и установить рабочие параметры, обращая внимание на предотвращение деформации пенополистироловой модели.
Белая модель
Годные белые модели помещают в сушильную камеру. В сушильной камере автоматически регулируются температура и влажность; основная сушка выполняется паром, дополнительный нагрев — электрический. Температура сушильной камеры устанавливается на 45℃, влажность — ниже 16%. Белую модель сушат в сушильной камере 1 день; перед нанесением покрытия её масса остаётся неизменной.
Склеивание и сборка
Зачистить облой на поверхности модели, заделать углубления, повреждения и другие дефекты бумажной лентой, двусторонней клейкой лентой и ремонтной пастой; равномерно нанести холодный клей и соединить части белой модели. При склеивании и ремонте количество клея необходимо строго контролировать: для обеспечения прочности соединения чем меньше клея используется, тем лучше, поскольку это уменьшает его влияние на отливку. Зазор соединения герметизируют двусторонней клейкой лентой, а на внутренней стороне отливки её можно заменить газетой. Этот способ эффективно снижает дефекты просачивания воды через отливку. См. рисунок 1.
РИС. 1 Ремонт белой модели
При склеивании модулей необходимо обеспечить концентричность, чтобы допуск формы и расположения находился в пределах установленного допуска. При необходимости следует использовать приспособление. При склеивании применяют холодный клей, отличающийся прочным соединением и длительным временем затвердевания. Это позволяет иметь достаточно времени для регулировки концентричности фланца при соединении белой модели. При склеивании не допускаются зазоры в месте соединения. Если зазоров избежать невозможно, их заделывают ремонтной пастой, как показано на рисунке 2.
РИС. 2 Склеивание и сборка белой модели
Жёлтая зона
120min
Покрытие перемешивают в соответствии с заданным соотношением. Для нанесения покрытия используется окунание; перемешивание длится 120min, вязкость регулируют до значения около 1.6 по шкале Боме.
Собранную белую модель окрашивают за 2–3 прохода, главным образом методом окунания; температура сушильной камеры устанавливается на 50℃, влажность — ниже 16%, чтобы каждый слой покрытия полностью высыхал. Первичная сушка длится 1 день; после ожидания 12h наносят утолщённое покрытие на литниковую систему и входной канал, затем продолжают сушку примерно 12–24h. После двух нанесений толщина покрытия жёлтой модели достигает примерно 1.3mm, а на литниковой системе и входном канале — примерно 1.6mm.
1min
При нанесении покрытия окунанием на белую модель прежде всего необходимо покрыть трубную часть и торцевую поверхность фланца, чтобы предотвратить образование пузырьков в канавках, на рёбрах и в углах, вызывающих песчаные и мясистые дефекты отливки. Во-вторых, в канавке раструба не должно скапливаться покрытие: это место склонно к пригару. Для труб меньшего диаметра можно использовать заделку смоляным песком или окрасочной пастой, а для труб большего диаметра — покрытие графитовой краской. После окончательного нанесения покрытия фитинги оставляют на 1min до выравнивания покрытия поверхности, затем корректируют положение и помещают в сушильную камеру, чтобы предотвратить накопление покрытия на жёлтой модели. （4
После нанесения покрытия белая модель фитинга склонна к деформации, особенно раструб и втулка, поэтому меры против деформации обязательны. Существует несколько способов предотвращения деформации; ниже представлены наиболее распространённые.
Первый способ — предотвращение деформации песчаной облицовкой. Для этого песчаную облицовку перемешивают в смесителе для фурановой смолы или вручную, а размер песчаного кольца выбирают по диаметру раструба или посадочного отверстия в месте, где требуется предотвратить деформацию. В зависимости от диаметра трубы песчаную облицовку можно устанавливать в разных местах, как показано на рисунке 3. Песчаное кольцо устанавливают при последнем нанесении покрытия; перед его установкой также требуется нанести покрытие окунанием.
РИС. 3 Меры предотвращения деформации
2mm，DN600-900
Второй способ — предотвращение деформации железным облицовочным кольцом. Железное облицовочное кольцо изготовляют из полосового железа толщиной 20mm, а толщину полосы выбирают по размеру фитинга. При изготовлении полосовое железо фиксируют на приспособлении и сваривают стык внахлёст; поперечные сварные усилители должны обеспечивать круглость железной облицовки. Овальность DN300-500 не должна превышать 2mm, овальность DN600-900 — 3mm. Железное облицовочное кольцо устанавливают при последнем нанесении покрытия. Предварительно на него наносят слой покрытия, толщину которого поддерживают на уровне 0.5–0.7mm, затем сушат, как показано на рисунке 4.
РИС. 4 Меры предотвращения деформации железной облицовки
Чёрная зона
C:3.6%~3.8%；Si：1.2%～2.5%；Mn：≤0.4%；P：≤0.07%；S：≤0.03%
В плавильном процессе используется электропечь вместимостью one-ton; состав расплава чугуна необходимо строго контролировать. Расчётный состав расплава: C:3.6%~3.8%；Si：1.2%～2.5%；Mn：≤0.4%；P：≤0.07%；S：≤0.03%. Количество и качество сырья в процессе плавки также необходимо строго контролировать. Обычно доля чугуна-сырца составляет около 65%, возвратного чугуна — около 22%, стального лома — около 12%, сфероидизатора — около 1%, инокулянта — около 0.6%. Следует по возможности уменьшать использование сильно корродированного стального лома; шлак в процессе плавки необходимо удалять полностью; температура составляет 1580℃. После выпуска расплава чугуна из печи необходимо повторно удалить шлак, чтобы в расплаве не оставалось остатков. При заливке используется шлаковая вата для эффективного задержания шлака и предотвращения его попадания в отливку.
QRMg8Re2
Сфероидизацию и модифицирование выполняли методом донного ввода сфероидизатора. Использовали инокулянт QRMg8Re2 в количестве 1.0% ~ 1.3%, а ферросилициевый инокулянт 75 вводили в количестве около 0.6%. Взвешенные инокулянт и сфероидизатор помещали в специальный разливочный ковш для высокопрочного чугуна и покрывали железной стружкой, чтобы предотвратить слишком раннее начало сфероидизирующей реакции и неудовлетворительную сфероидизацию. Процесс сфероидизации необходимо строго контролировать; сфероидизация должна быть полной.
При проектировании литниковой системы обычно применяют открытую литниковую систему, чтобы обеспечить скорость заполнения формы и предотвратить разрушение опоки. Температура заливки не должна быть слишком низкой, иначе газификация пенополистироловой модели будет неполной, остаточного материала образуется слишком много, что приведёт к углеродным дефектам в отливке и просачиванию воды при гидравлическом испытании. На рисунке 5 показана конструкция литниковой системы для различных фитингов.
РИС. 5 Конструкция литниковой системы
Очистка отливок
30min
После окончания заливки время выдержки выбирают в соответствии с размером и строением отливки. Обычно оно составляет более 30min. После опрокидывания опоки отливки помещают в место без сквозняков для естественного охлаждения, чтобы предотвратить ненужные потери из-за деформации отливок при неравномерном охлаждении. После естественного охлаждения рабочие срезают литниковый стояк плазменной машиной и сбивают часть литникового стояка молотком, как показано на рисунке 6. После удаления литников отливки последующие рабочие подвергают их дробемётной очистке. После дробемётной очистки углошлифовальной машиной зачищают места литников и пригара. Для выполнения этой операции требуются квалифицированные рабочие.
РИС. 6 Процесс очистки отливок
Гидравлическое испытание
2.5Mp，DN350-600
Для гидравлического испытания фитингов используется специальное оборудование. Минимальное испытательное давление DN40-300 составляет 2.5MP, DN350-600 — 1.6mp, DN1100-2000 — 1.0MP. Фитинг помещают в гидравлический пресс и прессуют гидроцилиндром, открывают сливной патрубок и включают водяной насос для заполнения водой; после заполнения фитинга водой закрывают выпускной патрубок, включают повысительный насос и доводят давление до требуемого, выдерживая его более 15s. Проверяют наличие течи вокруг фитинга и маркируют место для последующего ремонта.
Ремонт отливок
Ремонт фитингов является важным этапом работы. Для фитингов с течью место течи нагревают газовой резкой, затем после нагрева на поверхность фитинга наносят порошок серной кислоты и равномерно распределяют его. После нагрева порошок серной кислоты разжижается и проникает в фитинг, устраняя течь, как показано на рисунке 7.
РИС. 7 Процесс ремонта отливки
Для участков фитинга со значительной течью следует применять ремонтную сварку. Сначала место течи зачищают, затем ремонтируют электродом J422. После ремонта литейную песчаную раковину можно заварить чугунным электродом, как показано на рисунке 8.
РИС. 8 Процесс ремонтной сварки отливки
Стандартная операция цементной облицовки
Цемент готовят в соотношении: песок цемент вода
лето : 2 : 1 : 0.5
зима : 1.5 : 1 : 0.5
Толщину цемента выбирают по требуемой заказчиком толщине облицовочного раствора; если заказчик требований не предъявляет, цементную облицовку выполняют по международным стандартам.
После гидравлического испытания годные отливки в местах цементной облицовки сначала покрывают разбавленным строительным клеем (клей 801). Затем закладывают необходимое количество цемента.
Инструментом разравнивают цемент; он должен быть распределён равномерно.
Оставить сушиться на воздухе более 24 часов.
PVC
Инструменты: труба PVC 1/5, ложка.
Примечание: если строительный клей слишком жидкий, цемент легко отслаивается.
Шлифование и окраска фитингов
После успешного гидравлического испытания, очистки, цементной облицовки и выполнения нескольких последующих операций производят окончательную окраску. Чтобы обеспечить гладкость поверхности фитингов после окраски, остатки цемента на поверхности отливки удаляют шлифовальной машиной. На следы износа, образовавшиеся при очистке, на поверхность отливки наносят слой атомной шпаклёвки, обычно называемой шпатлёвкой. При использовании добавляют соответствующее количество отвердителя. После высыхания шпатлёвки поверхность отливки шлифуют, затем переходят к окраске, как показано на рисунке 9.
РИС. 9 Шпатлёвка на отливке
Заключение
Производство отливок по газифицируемым моделям представляет собой взаимосвязанную систему. Все процессы продвигаются последовательно, а проблемы устраняются на предыдущих этапах, чтобы в итоге получить годные отливки. Поэтому технологи и рабочие должны иметь богатый практический опыт и серьёзно относиться к работе, обеспечивая упорядоченное выполнение каждого этапа. Только при налаженной системе работы персонала можно предотвратить ненужные ошибки низкого уровня, приводящие к браку отливок и снижению эффективности цеха.
