阀门铸造工艺.doc

阀门铸造工艺介绍 1一、何为铸造：阀门铸造工艺*第一节铸造的概述及特点将液体金属浇到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其凝固后，以获得一定形状尺寸和表面质量的零件的产品，称之为铸造。二、铸造概述：铸造具有悠久的历史，约在公元前三千年，人类已铸出多种精美的青铜器。但几千年来是靠手工用粘土、砂等天然材料制造的。铸件的产量很小，随着工业革命的发展，机械化的增长，铸件需求量的提高，在 20 世纪 30 年代开始使用气动机器和人工合成造型的粘土砂工艺生产。随着时代的发展，各类造型方法应运而生。例如：1933 年出现水泥砂型，1967 年出现水泥流态砂型；1944 年出现冷却覆膜树脂砂壳型；1955 年出现热法覆膜树脂砂壳型，1958 年出现呋喃树脂自硬砂型；1947 年出现 CO2硬化水玻璃砂型，1968 年出现了有机硬化剂的水玻璃（有机脂水玻璃）工艺等。近年来，用物理手段制造铸型的新方法，如：磁丸造型，真空密封造型法，失膜造型等。铸造由于可选用多样成分、性能的铸造合金，加工基本建设投资小，工艺灵活性大，生产周期短等优点，被广泛用于机械制造、矿山冶金、交通运送、石化通用设备、农业机械、能源动力、轻工纺织、土建工程、电力电子、航天航空、国际军工等国民经济各部门，是现代大机械工业的基础。2铸造在中国已有漫长的历史，但铸造技术长期处在停滞状态，改革开放以来，我国的铸造技术有了很大的发展，突出的表现在三个方面：造型、造芯的机械化、自动化限度明显提高；自硬性化学型砂取代干型粘土砂和油砂；铸造工艺技术由凭经验走向科学化，如：计算机模拟设计。这一系列的改革对提高生产效率，减少劳动强度，改善生产环境，提高铸件内在质量和外观质量，节约原材料和能源起了重大的作用。三、铸造特点：1、铸造的适应性很广，灵活性很大，产品规定及所处各种工况，可制造多种金属材料的产品，如：铁、碳素钢、低合金钢、铜、铜合金、铝、铝合金、钛合金等等。与其他成型方式相比，铸造不受零件的重量、尺寸和形状限制。重量可从几克到几百吨，壁厚由 0.3mm 到 1m，形状只要在铸造工艺性范围内，是十分复杂的，还是机械加工困难的，甚至难以制得的零件，都可通过铸造的方式获得。2、铸造所用的原材料大多来源广，价格低廉，如废钢、砂等。但由于近期国内铸造和钢铁业大量兴起，这些原材料价格出现上涨。3、铸件可通过先进的铸造工艺方法，提高铸件的尺寸精度和表面质量，使零件做到少切割和无切割。对产品制造达成省工省料的效果，节约总体的制作成本。3四、铸造存在问题：1、我国大多数铸造公司，其铸造工艺落后，机械化限度低，从而使铸件的尺2、寸精度低、表面质量差、能源和原材料消耗高、生产效率低、劳动强度大、环境污染严重、公司效益差。3、铸造是一个高危行业，同时又是一个苦、脏、累的工作，行业效益差，留不往人。不管技术人员还是具体的操作者都很难寻，后继无人的现象十分突出。4、铸造工序较多，流程长，对产品质量难以控制、废品率较高，近期合金价格和人工费上涨，铸件成本大幅上升。第二节 核电阀铸造工艺核电阀门铸造零件考虑其使用的特殊性和使用规定，为稳定铸件的工艺质量，所以对铸件的铸造工艺流程、材料、工艺、质量控制有严格的规定。*一核电阀铸造工艺流程*冶炼铸造工艺设计木模制作 成分控制温度控制型砂实验*浇铸*冒口切割粗清整* 打磨造型配模*二铸造工艺方案 *补焊射线探伤渗透或磁粉探伤热解决渗透或磁粉探伤*喷丸（喷砂）不锈钢酸洗钝化 *入库根据产品结构、大小及技术规定制定铸造方式。制造方式通常分为两种：砂铸和精铸。砂铸：有粘土砂、树脂砂（呋喃、碱性酚醛、聚尿烷）、水玻璃砂CO2*法硬化法、VRHC真空 CO2置换太热空气硬化法（脱水硬化）、硅酸二钙和赤泥等粉状硬化剂的自硬砂、有机酯硬化。精铸：又称之为特种铸造。有熔膜铸造（失蜡铸造）、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、真空吸铸、磁性铸造、壳型铸造、实型铸造（消失膜铸造）等约 12 种。根据公司所具有的生产条件拟定铸造方式。三砂铸铸造工艺1、型砂型（芯）砂质量对铸件质量有很大的影响，如：砂眼、气孔、夹砂、裂纹等缺陷的产生常是由于型砂质量不合格所致。型砂性能对铸件质量的影响：型砂应具有如下性能：（1）强度 在外力作用下，其不易被破坏的性能称为强度。这种性能在铸型制造、搬运以及液体金属冲击和压力作用下，不发生变形、损坏是非常重要的，否则会导致塌箱、冲砂和砂眼等缺陷。（2）透气性 型砂由于各砂粒间存在空隙，具有能使气体透过的能力称为透气性。（3）耐火度 型砂在高温金属液作用下不软化、熔化的性能。当耐火度局限性时，砂粒将烧融而粘在铸件表面形成一层硬皮，使切削时加快刀具磨损。因此粘砂严重时，也会使铸件报废，为填补型砂耐火度局限性，在铸型型腔表面刷一层涂料。6（4）退让性型（芯）砂具有随着铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能，浇注后，型砂高温强度愈低，退让性愈好，铸件所受机械阻力也小。铸件内应力减小；反之收缩受阻，内应力大，甚至产生裂纹。除此之外，尚有回用性、发气量，对于树脂砂尚有微粉、烧减量、碱性树脂的残碱量等等。2、型砂的分类：按照粘结剂的不同，型砂可分为：（1）粘土砂 （2）水玻璃砂 （3）树脂砂 (4)油砂及合脂砂。树脂砂工艺是铸造工艺上的一次大变革，它采用“树脂”作为粘洁剂，使铸造工艺在各个方面都上了一个台阶。树脂砂工艺的种类很多如壳芯，热芯盒、冷芯盒，自硬砂等等。我们采用的是“呋喃树脂自硬砂工艺”。呋喃树脂自硬砂工艺不仅合用大批量的机械化生产，同时也合用于单件、多品种、小批量生产，它同传统粘士砂比较它具有如下优点：生产铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，节省能源，提高劳动生产率，改善工人劳动条件，旧砂回用率高，对环境污染小等等。 该工艺自八十年引入中国，特别是生产线投入，相关技术原材料问题的解决。在我国发展不久，特别在机床、造船、重机、电工等行业，所使用都取得较好的成果。但其也有自身的局限性，在浇注碳钢薄壁铸件时，因其高温强度较高，故极易产生裂纹缺陷。这一点对于核电阀门来讲是绝对不和行，同时也7有一个铸件表面渗碳问题，对生产超低碳不锈钢最佳不要采用该工艺。3、造型方法：造型方法分为手工造型和机器造型：手工造型合用于单件，小批量生产。按砂箱特性可分为：两箱、三箱、地坑、脱箱几种。按模型特性可分为：整模、挖砂、假箱、活块、分模、车板等。四铸造工艺图的制定：铸造生产的第一步，是根据零件的结构特点、技术规定、生产批量及生产条件等，来拟定其铸造工艺方案，并绘制铸造工艺图。铸造工艺图是运用各种工艺符号和颜色，把制造模型和铸型所需的资料直接绘在零件图上的图样。图中应有: 铸件的浇注位置，分型面，型芯的数量形状、尺寸及其固定方法、机械加工余量、拔模斜度和收缩率，浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置等。1.浇注位置的选择原则：铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，这个位置对铸件质量有很大影响，选择浇注位置应考虑如下原则：把铸件的重要部位和易产生缺陷的部位放在最有利的位置。（1）铸件的重要加工面或重要工作面应朝下或朝侧面，由于铸件上表面的缺陷（如砂眼、气孔、夹渣等）通常比下部多，组织也不如下面致密。如果这些平面难以做到朝下，则尽力使其位于侧面。当铸件的重要加工面有数个时，则应将较大的面朝下，并对朝上的表面采用加大加工余量的办法来保证铸件质量。8图 3-1 为阀体铸件的浇注位置方案。由于法兰面、密封面是关键表面，不允许有任何表面缺陷，并且规定组织均匀致密，因此，最抱负是将这些面朝下浇注，但针对阀体又不也许，故只得采用如图的方案，将其放置于侧面。图 3-1 阀体的浇注位置图 3-2 法兰浇注位置方案图 3-2 是法兰的浇注位置方案。由于法兰圆周表面的质量规定比较高，不允许有铸造缺陷。假如采用卧浇，虽然便于采用二箱造型，且合箱方便，但上部*圆周表面的质量难以保证。若采用图中所示的立浇方案，虽然造型、合箱的工作量加大，但法兰的所有圆周表面均处在侧面，其质量均匀一致，易于获得合格铸件。（2）铸件的大平面应朝下。这是由于在浇柱过程中，高温的液态金属对型腔上表面有强烈的热幅射，有时型腔上表面型砂因急剧地热膨胀而拱起或开裂，使铸件表面产生夹砂缺陷。很明显，呈水平位置的平面愈厚大，上表面愈易产生夹砂。为此，对于平板类铸件，要使大平面朝下（图 3-3）。9图 3-3 阀瓣的浇注位置 图 3-4 薄件的浇注位置（3）为防止铸件上大面积薄壁部分产生浇局限性或冷隔缺陷，应尽量将大面的薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜，这对于流动性差的合金尤为重要。图 3-4 为油盘类铸件的合理浇注方案，此时，平面处液体金属的压力比平面在上部高得多，液体金属易于填满铸型。（4）铸件易形成缩孔的的热节部位，浇注位置将其设立在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安顿冒口，使之自下而上的顺序凝固、进行补缩，以防止缩孔。如上述法兰铸件（图 3-2），厚端放在上部是合理的；反之，若厚端在下部，则难以补缩。（5）应能减少型芯的数量，便于型芯的固定和排气。2、铸型分型面的选择原则铸型分型面的选择也是铸造的工艺是否合理的重要关键之一。假如选择不当，铸件质量难以保证，并使制模、造型、制芯、合箱，甚至切削加工等工序10复杂化。因此，分型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。实践证明，分型面的选择应考虑如下原则：（1）应使铸型有最少的分型面，并尽也许为整形造型或分一个分型面。由于多一个分型面，铸型就多增长一些误差，使铸件的精确度减少。假如铸件只有一个分型面，就可采用工艺简便的两箱造型方法。图 3-5 为阀盖铸件，在大批量生产时，为能在造型、合箱过程中方便操作，采用图中 I 的分型方式，只有一个分型面。图 3-5 阀盖铸件的分型面必须指出，实际选定分型面时要从实际出发，对一些大而复杂或具有特殊规定的铸件， 有时采用二个以上的分型面，反而有助于保证铸件质量和简化工艺。 （2）分型面的选择应尽量使型芯和活块数量少，以使制模、造型和合箱等工序简化。（3）应尽量使铸件所有或大放在同一砂箱内，这样易于保证铸件精度。若铸件的加工面多，也应尽量使其加工基准面与大部分加工面在同一砂箱内。11图 3-6 为一阀瓣铸件的两种分型方案。图中方案使铸件整个位于一个砂箱中，有助于保证互相位置，有助于保证上下同心。 图 3-6 阀瓣铸件（4）为便于造型、下芯、合箱及检查铸件壁厚，应尽量使型腔及重要型芯位于下箱。但下箱型腔也不宜过深，并力求避免使用吊芯和大的吊砂。（5）分型面尽量采用平直面，以简化模具制造及造型工艺。（6）充足运用砂箱高度。上述几项原则，对于具体铸件说来，往往彼此矛盾，难以全面符合。因此，在拟定浇注位置和分型面时，要全面考虑，注意抓住重要矛盾，至于次要矛盾则应从工艺措施上设法解决。123、工艺参数的拟定为了绘制铸造工艺图，在铸造方案拟定以后，还须选择如下工艺参数：（1）机械加工余量 铸件为进行机械加工而加大的尺寸称为机械加工余量。其大小取决于合金的种类、铸件的尺寸、生产批量、加工面与基准面的距离、加工面在浇注时的位置等。铸钢件因浇注温度高，铸件表面不够平整，加工余量应比较大；大批量生产时，因采用机械造型，工艺装备完整，故其加工余量可小；而单件、小批生产时，因手工造型误差大，加工余量也相应加大。表 3-1所示为我公司常规机械加工余量放置量。表 3-1 机械加工余量（mm）铸件最大尺寸浇注时位置加 工 面 与 基 准 面 的 距 离（mm）（mm）50*50120120260260500*50080080012501201202602605005008008001250顶 面底、侧顶 面底、侧顶 面底、侧顶 面底、侧顶 面底、侧*3.54.54.04.5*2.53.53.03.5*4.05.04.55.05.05.5*3.04.03.54.04.04.5*4.56.05.06.06.07.0*3.54.54.04.54.55.0*5.07.06.07.06.57.0*4.05.04.55.04.55.0*6.07.07.07.07.08.0*4.05.55.05.55.06.06.57.05.06.07.08.05.06.07.58.05.56.07.59.05.57.0*8.09.08.510.0*5.57.06.57.5注：加工余量数值中下限用于大批大量生产，上限用于单件小批生产。铸件上待加工的孔、槽是否铸出，必须视孔、槽尺寸的大小、生产批量、合金的种类等因素而定。一般说来，在单件、小批生产条件下，铸铁件直径小于 25mm 和铸钢件直径小于 35mm 的加工孔，可不铸出，由于机械加工时直接钻孔反而经济合算。13（2）收缩率 铸件冷却后，由于合金的收缩其铸件尺寸比铸型型腔尺寸（即模型尺寸）要小，为保证铸件应有的尺寸，制造模型时，预先放置钢的收缩和砂型的收缩的综合收缩率，按比例将模型的尺寸放大。因此，要采用涉及合金收缩率的“缩尺”来绘制模型图。合金收缩率的大小，随合金的种类及铸件的尺寸、形状、结构而不同。通常铸钢约为 1.53.0%。（3）拔模斜度 为了使模型（或型芯）易于从铸型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的立壁，在制造模型时必须留出一定的倾斜度，此斜度称为拔模斜度或铸造斜度（图 3-7）。拔模斜度的大小取决于垂直壁的高度、造型方法、模型材料及其表面光洁度等，通常为 3?u65374X15?u12290X垂直的壁愈高，其斜度愈小；机器造型应比手工造型为小。铸件的内壁应比外壁斜度大，一般为 3?u65374X10?u12290X拔模斜度具体数值可查阅有关手册。4型芯头 型芯头的形状尺寸，对于型芯在铸型装配中的工艺性与稳定性有很大的影响。图 3-7 拔模斜度 图 3-8 型芯头的构造型芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。单支点的水平芯头，又常称为悬臂芯头。14*d垂直型芯 一般都有上下芯头，但短而粗的型芯也可不留出上芯头。芯头的高度 H 重要取决于型芯头上的直径 d。芯头必须留有一定的斜度 a。下芯头斜度应小些（510?u65289X，高度应大些，以便增长型芯的稳定性；而上芯头斜度应大些（615?u65289X，高度应小此，以易于合箱。*d水平芯头 （图 3-8）长度 L 重要取决于型芯头的直径 d 和型芯的长度。为便于下芯及合箱，铸型上的型芯座端部也应留有一定斜度 a，悬壁型芯头必须做得比较长而大，以平衡支持型芯，防止型芯下垂或被液体金属抬起。型芯头与铸型型芯座之间应留有 14mm 间隙（S）,以便于铸型的装配。 第三节 合金的铸造性能铸造生产中很少采用纯金属,一般都用各种合金。铸造合金除应具有符合要求的机械性能和物理、化学性能外，还必须考虑其铸造性能。合金的铸造性能重要有流动性和收缩偏析性，这些性能对于是否容易获得健全的铸件是非常重要的。一、合金的流动性金属浇注时，液态金属可以填满铸型是获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的基本条件。但是，液态金属在填充过程中因散热而随着着结晶现象，同时还存在着铸型对液态金属的阻力，以及型腔中气体的反压力等等，这些都15有碍液态金属的顺利填满。假如金属的流动性局限性，在金属还没填满铸型前就停止流动，铸件将产生浇局限性或冷隔缺陷。合金的流动性是指液态金属自身的流动能力和充填铸型能力。合金流动性愈好，液态金属充填铸型的能力就愈强，因此，也常将合金流动性概括为液态金属充填铸型的能力。合金流动性是合金重要铸造性能之一。流动性愈好，愈易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时，尚有助于液态金属中的非金属夹杂物和气体的上浮和排除，易于对液态金属在凝固过程中所产生的收缩进行补缩。因此，在进行铸件设计与制定铸造工艺时，都必须考虑合金的流动性。二、合金的收缩*1. 合金的收缩及影响收缩的因素*（1）收缩铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造合金自身的物理性质，是铸件中许多缺陷（如缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力等）产生的基本因素。为了获得形状和尺寸符合技术规定、组织致密的健全铸件，必须对收缩的规律性加以研究，近于熔点的液态金属，其结构是由原子团和空穴组成，其原子间距比固态大得多。在金属浇入铸型直到凝固前的冷却过程中，由于温度下降，空穴数量及原子间距减小，液态金属的体积减缩。金属结晶完毕，空穴完全消失，金属原子间距进一步缩小。在金属凝固后的继续冷却中，直到室温，原子间距还要缩小。可见，金属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段：16 液态收缩 从浇涛温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩； 凝固收缩 从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩； 固态收缩 从凝固终止温度却到室温的收缩。合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体收缩率来表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本因素。合金的固态收缩，虽然也是体积变化，但它只引起铸件外部尺寸的变化，因此，通常用线收缩率来表达。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的重要因素。不同的合金收缩率不同，在常用合金中，铸钢收缩最大。表 3-2 所示为碳素钢的体积收缩率。表 3-2 碳素钢的体积收缩率*合金种类含碳量%浇铸温度液态收缩%凝固收缩%固态收缩%总体积收缩%*碳素铸钢03516101637861246* (2).影响收缩的因素影响收缩的因素有：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件等。* 化学成分碳素钢随含碳量增长，凝固收缩增长，而固态收缩略减。灰口铸铁中，碳是形成石墨的元素，硅是促进石墨化的元素，所以碳硅含量越多，收缩越小。硫能阻碍石墨的折出，使铸件的收缩率增大，但适当的含锰量，但*适当的含锰量，可与硫结合成MnS，抵销了硫对石墨化的阻碍作用，使收缩率减小。若含锰过高，铸铁的收缩率又有所增长。 浇注温度 浇注温度越高，过热度越大，液态收缩增长。 铸件结构与铸型条件 合金在铸型中并不是自由收缩，而是受阻收缩。17其阻力来源于如下两个方面：1）铸件的各个部门冷速不同，因互相制约而对收缩产生的阻力，2）铸型和型芯对收缩的机械阻力。显然，铸件的实际线收缩率比合金的自由线收缩率小，因此，在设计模型时，必须根据合金的品种、铸件的具体形状、尺寸、造型工艺等因素，选取适合的收缩率。2. 缩孔的形成及防止*（1）缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩、体积缩减，若其收缩得不到补足，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。*缩孔缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位，有时经机械加工可暴露出来。在某些情况下，缩孔生产在铸件的上表面，呈明显凹坑，这种缩孔又常称为“明缩孔”。缩孔的外形特性是：形状不规则，但多近于倒圆锥形，其内表面不光。缩孔的形成过程如图 3-9 所示。液态金属填满铸型（图 3-9，a）后，由于铸型的吸热，靠近型腔表面的金属不久就减少到凝固温度，凝固成一层外壳（图 3-9，b）。3-9 图缩孔形成过程示意图18温度继续下降，凝固层加厚，内部的剩余液体，由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，铸件内出现了空隙（图 3-9，c）。温度继续下降，外壳继续加厚，液面不断下降。待内部完全凝固，则在铸件上部形成了缩孔（图 3-9，d）。已经产生缩孔的铸件自凝固终止温度冷却到室温，因固态收缩使外廓尺寸略缩小（图 3-9，e）。*缩松缩松实质上是将集中缩孔分散成为数量极多的小缩孔。对于相同的收缩容积，缩松的分布面积要比缩孔大得多。缩松的形成因素，虽然也是由于合金的液态收缩和凝固收缩未能补足所致，但具体因素与集中缩孔相比有其特殊性。缩松的形成可由图 3-10 所示的圆柱形铸件来说明。铸件一方面从外层开始凝固，但凝固的前沿凹凸不平（图 3-10a），由于铸件在圆周方向散热条件相近，所以在凝固后期凝固的前沿几乎同时到达中心，形成一个同时凝固区。在这个区域内，剩余液体被凹凸不平的凝固前沿分隔成许多小液体区（图 3-10b）。最后，这些数量极多的小液体区凝固收缩时，因得不到补缩而形成缩松（图 3-10c）。图 3-10 缩松的形成过程图 3-11 显微缩松19当合金的结晶间隔很大时，除上述因素的缩松增多外，还将在更大的面积上产生显微缩松。此时，在很宽的凝固区域内同时进行结晶，既有正在长大的固体，又有液态金属（见图 3-11），而初生的晶体常呈树枝状长大，以致将液体分隔成许多小液体区，若补缩条件不良，铸件也会产生缩松，这种缩松更为细小，要在显微镜下来观测。显微缩松在铸件中难以完全避免，对于一般铸件通常不作为缺陷看待，但假如规定铸件有高的气密性，防止压力下渗漏，或考虑物理、化学性能时，则应设法防止或减少显微缩松缺隐。从缩孔和缩松的形成可以看出：合金的液态收缩和凝固收缩越大（如铸钢、白口铸铁、铝青铜等），收缩的容积越大，铸件越容易形成缩孔。合金的浇注温度越高，液态收缩也越大（通常每提高 100，体积收缩增加 1.6%左右），越易于产生缩孔。结晶间隔大的合金，易于形成缩松；纯金属或共晶成分的合金，缩松的倾向性很小，多易形成集中缩孔。缩松，特别是显微缩松，分布面广，即难以补缩，又难以发现。集中缩孔较易于检查和修补，也便于采用工艺措施来防止。因此，铸造生产中多采用接近共晶成分的或结晶间隔小的合金来生产铸件。任何形态的缩孔使铸件的机械性能显著下降，缩松还能影响铸件的气密性和物理、化学性能。因此，缩孔和缩松是铸件的重大缺陷，必须根据铸件技术规定，采用适当的工艺措施，予以防止。20*（2）缩孔的防止方法如前所述，收缩是合金的物理本性，对于正常浇注温度下，已定成分的合金、其收缩容积是不能改变的，但这并不是说铸件的缩孔是不能避免的。实践证明，尽管收缩很大的合金，只要合理控制钢的凝固，使之实现顺序凝固，是可以获得没有缩孔的致密铸件的。所谓顺序凝固，就是在铸件也许出现缩孔的热节处（即内接圆直径最大的厚大部分）通过增设冒口或冷铁等一系列工艺措施，使铸件远离冒口的部分先凝固，尔后是靠近冒口部分凝固，最后才是冒口自身凝固。按照这个冷却顺序，使铸件各个部位的凝固收缩均能得到液态金属的补缩，而将缩孔转移冒口之中。冒口为铸件的多余部*分，在铸件清理时予以切除。图3-12为冒口补缩示意图，图中 a）所示为没有安顿冒口时，铸件上部厚壁处产生了缩孔，图中 b）为增设冒口后，铸件按顺序凝固，缩孔转移到冒口中。底部法兰筒身上部法兰冒口冒口种类很多，图 3-12 中所示的为普通冒口，其表面露于上箱，它是靠金属的静压力起补缩作用的。这种冒口造型方便，操作灵活，便于浇注时补充热金属，所以广泛应用。但其补缩效率差，花费金属多，且对铸件一些部位的使用上受限制。为填补普通冒口的局限性，在成批、大量生产中，还常采用各种形式的暗冒口。暗冒口散热慢，补缩效率较高，同时还便于对铸件的侧面或下部进行补缩。为进一步提高补缩效率，还可采用措施提高冒口内部温度或压力，如发热冒口、大气压冒口等。21 为了控制铸件的凝固，还可在铸件热节处安放冷铁。冷铁的作用是增大铸件厚大部位的冷却速度，防止产生缩孔，但冷铁自身并不起补缩作用。冷铁通常是用铸铁或钢制成。图 3-12 所示阀体形铸件的补缩方法。图 3-13 阀体铸件的两种铸造方法：22 图中左边表达没有冒口时热节处也许产生的缩孔；图中右边表达增设冒口及冷铁后，铸件实现了顺序凝固，防止了缩孔。安顿冒口、实行顺序凝固，可有效地防止缩孔，但冒口浪费金属、花费工时、使铸件成本增长，并且铸件内应力加大，易于产生变形和裂纹。因此，它重要用于凝固收缩大、结晶间隔小的合金，如铸钢，高牌号灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、黄铜等。三 铸造内应力、变形和裂纹铸件在凝固以后的继续冷却过程中、其固态收缩若受到阴碍，便在铸件内部产生内应力，称为铸造内应力。这种内应力有时是冷却过程中暂存的，有时一直残留到室温，后者称为残余内应力。铸造内应力是铸件产生变形、冷裂和热裂等缺陷的重要因素。按其产生的因素，重要分为热应力和收缩应力两种。*1热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内，铸件各部分收缩不一致而产生的。为了分析热应力的形成，一方面必须了解金属自高温降到室温时状态的改变，即区分塑性状态和弹性状态。*塑性状态金属从凝固终止温度到再结晶温度（钢和铸件为620-650），处在塑性状态。此时，延伸率很高，塑性好，在较小的外力下，就发生塑性变形（即永久变形），且内应力自行消除。*弹性状态低于再结晶温度的金属处在弹性状态。此时，在外力作用下，金属发生弹性变形，变形后应力继续存在。23*2收缩应力它是收缩受到机械阻碍而形成的内应力，因此，又叫机械应力。形成机械阻碍的因素很多，如型砂或型芯的高温强度过高、退让性差，砂箱箱带或芯骨吃砂量过少等。收缩应力一般使铸件产生拉伸或剪切应力，这种应力是暂时的，铸件经打箱或取出型芯后，应力便可消失。但是，收缩应力在铸型中能与热应力共同起作用，增强了拉伸应力，促使铸件在高温时产生热裂或在低温时产生冷裂。第四节 阀体铸造工艺实例下面以阀体为例简要介绍一下铸造工艺设计情况。图 3-14、3-15 为一阀体的两种工艺，在此作一简要分析:1浇注位置、分型面的选择根据浇注位置的选择原则，阀体的三法兰、密封面为重要部位。由于阀体的结构特点，为保证方便脱模并保证质量，以三法兰水平方向的中心线为分型面。采用哈夫面两侧法兰的位置设计成浇注位置。这样能保证泥芯数量最少也便于下芯和检查（见图 3-14）。242工艺参数根据铸件的重要尺寸查阅有关手册即可，根据产品大小决定加工余量。、冒口设计冒口设计是铸造工艺中的关键。是保证铸件内在质量的关键所在。要达保证冒口比铸件迟凝固，以使冒口中的金属液能充足补给铸件凝固过程中的体收缩量。一方面分析铸件热节分布状况，在铸件厚大部即热节处应设立冒口。对阀体来讲为三法兰根部及密封圈部位为热节区。因此在这几个部位应设立冒口。如下图两个阀体均是如此考虑的。但两者也有些不同。图 3-15 中采用暗边冒口，且浇口通过冒口，有助于使冒口金属液温度高于铸件。图 3-14 中采用明顶冒口。虽冒口形式不同，但结果是一致的。均能保证冒口的补缩作用，具体冒口的计算方法略。图 3-1525第五节 核电阀门铸件的补焊核电阀门因其工况的特殊性，故对铸件的内在质量规定极为严格，一般均需进行 RT 探伤，以保证其内在质量，但铸件总存在着一定的缺陷，其中有的缺是允许存在的，而有的则是不允许存在的，对于不允许存在的缺陷，若其数量、大小符合铸件焊补规范，则可以通过焊补来加以修复。就铸造自身而言，在一定范围内的铸造缺陷可以用挖补的方法加以消除。对于核电阀门铸件，则对于补焊的控制则更为严格。具体补焊的控制规定有以下这些：1. 如实记录缺陷情况对于铸件的缺陷，均需做好缺陷记录。对重要件（一般体、盖、门），规定返修的每件铸件都要有简图并标明缺陷类型、位置和挖凿后留下的凹坑的尺寸大小。写清焊补时的具体操作参数。在日后阀门使用中，用户可以跟踪这些部位。2履行焊补申请制度核电阀门铸件出现超标缺陷，在焊补前必须由铸造单位提出申请，经设计、工艺部门批准，制定具体实行方案，并报请总工程师批准后方可进行焊补。对铸件焊补这一重大事件做到了层层把关。*3严厉焊补操作规范在铸件的补焊过程中，必须由具有核电焊补资格的焊工进行施焊，在焊补过程中必须严格按工艺规定和操作规范进行，做好焊条烘干及在使用过程中的保温，保持一定层间温度。*4、做好焊后热解决26铸件补焊后在补焊区域发生了从液态到固态的变化，补焊的边沿区经受了加热、冷却过程使其产生应力，同时焊补局部组织也发生了变化，为此铸件经补焊后必须进行热解决，使铸件组织、性能一致，应力得到消除。但铸件热处理次数也不能过多，所以我们采用生坯 RT 和