李從發(fā)，李曉明，張江波，蔣昌杰

（蕪湖新興鑄管有限公司，安徽蕪湖 241000）

隨著水資源的日益緊張，同時人類對水質要求的不斷提高，輸水的安全與可靠性越來越受到人類的重視。球墨鑄鐵管道以其安裝方便、安全可靠和性價比高的優(yōu)勢，成為城市供水的主要管材，同時與之配套的球墨鑄鐵管件需求量非常巨大。作為國內(nèi)最大和世界著名的球墨鑄鐵管供應商的新興鑄管股份公司在安徽蕪湖建成了國內(nèi)規(guī)模最大裝備最先進的球墨鑄鐵管件生產(chǎn)基地，其中D N300以下管件采用靜壓造型線生產(chǎn)。本文主要對比了靜壓造型線生產(chǎn)球墨鑄鐵管件澆注系統(tǒng)的不同方式對產(chǎn)品質量的影響。

1 基本生產(chǎn)條件

我公司的靜壓造型線由蘇鑄機提供，靜壓線造型主機如圖1所示。當時考慮未來還可以生產(chǎn)一些其他鑄件，砂箱選擇在 1 300×900×750（400+350），但管件產(chǎn)品以D N300以下為主，一箱可以多件布置，其中D N300規(guī)格一箱可以布置兩件，如圖2所示，D N200規(guī)格一箱可以布置2～3件，D N150-100規(guī)格一箱可以布置4～6件，且每一個位置上的產(chǎn)品根據(jù)市場需求可以更換。

圖1 靜壓線造型主機

圖2 靜壓線DN300系列管件型板模具

2 澆注系統(tǒng)設計與產(chǎn)品質量

2.1 內(nèi)澆道開設在管件承口、插口或法蘭端口

靜壓線球墨鑄鐵管件端口主要分承口、插口及法蘭端口三種，如圖3、圖4、圖5所示，管件的內(nèi)澆道也主要開設在這三類端口上。澆注過程中，鐵水從承口、插口或法蘭端口充型時，管件不易產(chǎn)生沖砂缺陷。因此，內(nèi)澆道開設在這三類端口處的澆注系統(tǒng)一般為封閉式澆注系統(tǒng)。下面將用實例進行說明，并對這三種充型方式對產(chǎn)品質量的影響進行具體分析。

圖3 管件內(nèi)澆道開設在承口

圖4 管件內(nèi)澆道開設在法蘭端口

圖5 管件內(nèi)澆道開設在插口

2.1.1 澆注系統(tǒng)橫截面積比

如表1所示，管件內(nèi)澆道開設在承口、插口或法蘭端口的澆注系統(tǒng)均為封閉式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)以內(nèi)澆道為阻流，金屬液在橫澆道內(nèi)流速較快，阻渣效果欠佳，但充型速度快，可有效防止冷隔、澆不足等缺陷。

2.1.2 對產(chǎn)品質量的影響

內(nèi)澆道開設在承口或法蘭端口的澆注系統(tǒng)一般為封閉式澆注系統(tǒng)。該澆注系統(tǒng)充型速度快，可有效防止冷隔、澆不足等缺陷，但當管件長度較長，充型距離較遠時，管件內(nèi)外壁易產(chǎn)生冷隔、氣孔等缺陷，且部分管件內(nèi)澆口會出現(xiàn)不同程度的縮孔缺陷，如圖6所示。相比而言，內(nèi)澆道開設在插口的澆注系統(tǒng)可有效防止管件冷隔、氣孔及內(nèi)澆口縮孔等缺陷。因此，有插口的管件一般優(yōu)先將內(nèi)澆道開設在插口。

圖6 內(nèi)澆道開設在承口或法蘭端口的管件出現(xiàn)冷隔及縮孔缺陷

表1 靜壓線G002與G007管件澆注系統(tǒng)截面積比統(tǒng)計

2.2 內(nèi)澆道開設在管身

對于無插口類的管件，若選擇將內(nèi)澆道開設在承口或法蘭端口，管件易出現(xiàn)冷隔、氣孔及縮孔類缺陷。因此，針對此類管件可考慮將內(nèi)澆道開設在管身，如圖7所示。內(nèi)澆道開設在管身不僅使得管件在澆注過程中充型均勻，而且可以在內(nèi)澆道處增加側冒口防止內(nèi)澆口縮孔缺陷。但內(nèi)澆道開設在管身的管件易產(chǎn)生沖砂缺陷，為防止此類缺陷，可將澆注系統(tǒng)改為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)可有效防止沖砂缺陷。

圖7 管件內(nèi)澆道開設在管身

2.2.1 澆注系統(tǒng)橫截面積比

如表2所示，管件內(nèi)澆道開設在管身的澆注系統(tǒng)一般為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)阻流截面在直澆道上口（或澆口杯底孔）。當各單元開放比例較大時，金屬液不易充滿直、橫、內(nèi)澆道，澆注系統(tǒng)呈非充滿流動狀態(tài)，充型平穩(wěn)，對型腔沖刷力小，可有效防止管件產(chǎn)生沖砂缺陷。

2.2.2 對產(chǎn)品質量的影響

相對而言，內(nèi)澆道開設在管身的澆注系統(tǒng)充型均勻，可有效防止管件出現(xiàn)冷隔、氣孔缺陷，且澆注系統(tǒng)改為開放式可有效防止管身沖砂問題、但內(nèi)澆道處易產(chǎn)生縮孔，如圖8a）所示。內(nèi)澆道縮孔問題可通過在內(nèi)澆道處增加側冒口解決，如圖8b）所示。但此類澆注系統(tǒng)擋渣能力較差，管件的管身易產(chǎn)生渣眼，因此，此類澆注系統(tǒng)可考慮在橫澆道搭橋處設置過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)，可有效防止管件渣眼缺陷。

表2 靜壓線G018與G019型板管件澆注系統(tǒng)截面積比統(tǒng)計

圖8 內(nèi)澆道增加側冒口前后，管件內(nèi)澆口外觀質量對比

圖9 橫澆道搭橋處增加過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)前后，管件外觀質量對比

3 結論

1）對于有插口類管件，優(yōu)先將內(nèi)澆道開設在插口位置，且澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)充型速度快且從薄壁處充型，可有效防止管件出現(xiàn)冷隔、氣孔及縮孔等缺陷。

2）對于無插口類管件，若選擇將內(nèi)澆道開設在承口或法蘭端口時，當管件充型流程較長，在保證澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)的同時，需適當增加澆注系統(tǒng)各單元的橫截面積，通過增加金屬液充型速度來防止管件產(chǎn)生冷隔及氣孔問題；另外將內(nèi)澆道開設在上箱承口或法蘭端口處，可有效防止內(nèi)澆口縮孔問題。

3）對于無插口類管件，可選擇將內(nèi)澆道開設在管身，且澆注系統(tǒng)一般為開放式澆注系統(tǒng)，此類澆注系統(tǒng)可有效防止管件沖砂問題，針對內(nèi)澆口縮孔問題可考慮在內(nèi)澆道處增加側冒口；針對管身渣眼問題可考慮在橫澆道搭橋處增加過濾網(wǎng)擋渣系統(tǒng)。