V法铸造出口球墨铸铁管件
成都市铸造行业协会 高成勋 610015
成都卡斯汀贸易有限公司 徐明英 611236
摘要：V 法铸造工艺又称真空密封干砂造型法，该工艺采用EVA塑料薄膜覆膜，干砂真空造型，在负压下浇注。V 法铸造工艺生产的铸件轮廓清晰，尺寸精度高，成本低，劳动环境好，工艺流程短，劳动力投入少，占地面积小，生产效率和表面质量较其他砂型铸造有相当一定的优势;V 法铸造工艺技术既符合新工艺新技术创新趋势，也符合铸造技术的发展方向;同时也是中国铸造行业重点推广的“绿色铸造”工艺之一。
关键词：V 法铸造;出口球墨铸铁管件
前言：
球墨铸铁管件具有三个功能：⑴ 对管线实现小口径大流量;⑵ 对管线实现高压远距离输送;⑶ 防止管线爆管;出口球墨铸铁管件要求表面质量高;几何尺寸要求严;单件水压试验达4.0MPa;先前许多均采用消失模铸造工艺生产球墨铸铁管件，但消失模铸造工艺因其工艺自身特性原因;生产工艺合格率偏低;并且生产效率不高;生产流程长;生产控制难度大;其表面质量低于V法铸造工艺;特别是一次水压试验合格率偏低;直接造成后续工作繁琐繁重。2012年山东溢华管件有限公司通过改进设备，改变模具结构;优化工艺等措施采用V法生产出口球墨铸铁管件;现已形成小批量生产;出口管径的一次打压合格率达到90%以上;其管件表面粗糙度达6.3～12.5μm。
1. 生产条件
生产设备： V法造型机、移动式烘烤架、真空负压设备系统、砂处理生产线、除尘系统、专用砂箱(上砂箱尺寸：2160mm×1460mm×800mm，下砂箱尺寸：2160mm×1460mm×800mm);1吨感应电炉、1吨球化包、16吨天车。
2 球墨铸铁管件常见产品：(如图一)
由于该铸件是出口球墨铸铁管件;要求铸件表面质量光洁;管体无渗漏。所以必须保证管件无夹渣、夹砂、气渣孔等缺陷;同时必须保证组织致密。故在浇注系统设计时，必须考虑金属液的流动、排气、排渣和砂芯的排气等。管件轮廓尺寸最高要求的变形和尺寸误差控制在±1.5㎜。
3. 工艺设计
为保证铸件的质量，防止冲砂、塌箱、夹砂、夹渣、组织疏松等缺陷的产生，浇注系统设计成半封闭式浇注系统，其浇注系统截面积比S直：S横：S内=1.0：1.4～1.6：1.25～1.35;砂芯采用树脂砂制作。
3.1 模具设计
1)由于铸件外形较大，其内部型腔也较大，模具设计为一箱1件。
2)模具按铸件最大截面分型，模型收缩率按1%，管件内浇道开设在铸件分型面处。
3)模具设计为上、下箱造型、活动式气室框利于更换模具。
4)保证砂型的有效强度，在砂箱的设计制作上要充分考虑砂型的强度与吃砂量， 该系列砂箱上下砂箱总高度为1600mm 。
3.2 造型工艺
V法生产出口球墨铸铁管件，不仅要求铸件表面光洁度和铸件尺寸精度，更要保证铸件的内部组织性能，特别是不能出现高压渗水;因此，要预防砂眼、气孔、夹砂、粘砂和抬芯等缺陷的发生。在实际生产中，要保证V法造型吸膜时薄膜的完好性，防止薄膜局部损坏引起的砂眼和砂孔等缺陷。为防止浇注过程抬芯，在砂箱的箱档上焊接了支撑与出气两用途的支撑钢管。砂芯喷刷涂料后，为防止涂料中的水分和其他液体高温后发气产生的浸入性气孔，对砂型表面和砂芯表面的涂料进行烘烤干燥。在下砂芯时防止中间披缝，合箱时使用铸造泥条;同时要保证型腔干净无任何砂、渣等杂质。如图二：造型现场
3.3 主要生产工艺参数
管件化学成分：(C)3.0～3.9%;(Si)2.0～2.8%;(Mn)0.1～1.0%;(P)<0.08%;(S)<0.02%;(Re)残0.02～0.04%;(Mg)残0.04～0.06%;
管件材质按QT450-10;球化级别：1-3级;石墨大小：5-6级;
浇注温度≥1360℃ ，浇注时间根据具体规格型号确定一般控制在：25～50s之间;保压时间：0.5 h，开箱时间：1h开箱，浇注与造型过程真空度≥55 kPa，
4. 铸件生产情况
4.1 原辅助材料和模具
a.薄膜——武汉恒德科技有限公司0.12mm的EVA薄膜;
b.涂料——三门峡阳光铸材有限公司V法专用醇基涂料;
c.干砂——山东省威海70——140#海沙;
d.模具——采用优质硬杂木材料;全部采用数控加工技术制作;
4.2 生产情况
严格执行V法工艺方案，首批生产了约40件管件，经检查验证，铸件完全达到了图纸设计要求，铸件的表面光洁度要明显高于其他铸造方法的铸件表面(比消失模铸造的表面粗糙度高1-2级)。如图三：⑴V法、⑵消失模、⑶树脂砂铸造表面质量对比：
5. 结论
V法工艺生产出口球墨铸铁管件，在生产效率上比树脂砂、消失模铸造工艺高，产品表面质量比树脂砂、消失模铸造的同类产品表面质量高;产品水压试验一次合格率高于消失模铸造工艺;造型用的型砂的回用率高达95%以上，通过对实际工作经验的总结，能够控制铸件质量，获得客户满意的产品。
v法铸造的技术经济优势及质量可靠性达到共识，其应用也日趋广泛。但鉴于其工艺原理与传统造型法有很大区别，工艺适应性也有所不同，应用中必须针对其工艺特性，对工艺装备条件、产品结构、质量要求进行综合分析，采取实用有效的工艺措施，严格工艺过程控制，才能充分发挥其优势。
V法铸造生产出口球墨铸铁管件生产周期比消失模铸造短;生产过程易掌握与控制;生产工艺成熟可靠;生产效率高;同时也存在着模具、设备投资大;电耗高等缺点。
参考文献
[1] 曹文龙 毛乾鑫等编著 真空密封造型 人民铁道出版社 1982
第一作者;高成勋 男 生于1968年 工程师 四川省成都市人 ;成都市铸造行业协会副秘书长;成都卡斯汀贸易有限公司总经理;主要从事消失模铸造﹑V法铸造生产线设备的设计、制造、安装调试以及生产工艺设计与技术服务。
