关键词：铸造多路阀;铸造阀体;加工技术;探究
引言
首次开发新型整体式多路阀阀体铸件，整体多路阀铸件尺寸比常规分体片式阀体尺寸大，内部油道主体分层，主阀孔之间油道分支多，内部油道复杂，砂芯制作难度大，整体壁厚较大，而且壁厚差较大，材料为球墨铸铁，与常规液压阀体比较属于大型阀体;由于阀体铸件整体壁厚较大，内部容易产生缩孔类铸造缺陷，同时内部油道需要大量砂芯，浇注时砂芯用粘结剂树脂燃烧发气较大，易产生气孔缺陷，整体式多路阀体内部存在大量细小形状弯曲的油道，这些形状各异的油道需要砂芯形成，由于传统的芯盒模具要考虑出模，这些砂芯不得不分块制作，然后组装在一起浇注，这样制作砂芯需要几套金属芯盒模具，样件开发前期的投入较大;再者新产品开发阶段遇到客户更改图纸、铸造工艺修改在所难免，如果开发固定金属模具遇到这些更改模具修改难度大，遇到无法修复情况造成模具报废，经济损失很大;同时大量开发金属模具周期较长，无法为客户快速提交样件。基于以上原因，我们在样品阶段应用3D打印整体液压多路阀铸件砂芯，快速浇注验证工艺和采集过程参数，待工艺合格后为后续开发芯盒模具提供经验数据支持，避免芯盒模具在后期大量修改造成模具报废。为避免传统产品开发过程中铸件反复试做，使用铸造模拟仿真软件进行充型和凝固模拟计算，预测铁液充型状态和凝固过程中收缩类缺陷，优化铸造工艺方案的设计降低产生缺陷的概率，从而使铸造充型过程和凝固达到设计预想的效果，通过铸造模拟仿真软件优化工艺在工艺设计时规避产生缺陷的风险，为实际铸件开发进行工艺设计前端的指导。实际浇注验证，铸件合格，工艺合理。采用3D打印砂芯和模拟仿真技术，在铸件先期开发有效预防风险，同时缩短样件开发周期，降低开发成本，也为高难度整体式多路阀铸件工艺侧开发提供新思路。
1阀芯孔多台阶沉割槽同步切削技术
阀芯孔多台阶沉割槽同步切削技术主要是：沉割槽是内孔孔系常见结构之一，其加工质量直接影响着产品性能，尤其对于同一轴线上多沉割槽结构，其尺寸一致性要求较高，加工精度要求高、加工难度大，目前主要采用逐个铣削或镗削的加工方式，加工效率低下，且多个沉割槽的尺寸一致性难以保证，严重地限制了产品质量。随着技术进步，近年来，机械行业开始逐步探索内孔多沉割槽加工的工艺方法，实现高效率、高质量加工，推动智能制造进程。基于当前割槽工艺现状，提出开发一种高效、高质量刀具的思路，提出新型刀具的基本要求:具有多切削刃结构，能一次性完成多个沉割槽的同步加工;阀芯孔沉割槽轴向尺寸一致性好;割槽产生的毛刺数量少、尺寸小，利于后续去毛刺工艺开展;结构紧凑，能在现有机床上使用，避免购置专用设备。
2成套化插装阀孔加工及检测技术
成套化插装阀孔加工及检测技术主要是：溢流阀、单向阀和补油阀等插装阀孔的种类多、结构复杂和精度高，通用加工方法为使用钻头、铣刀、倒角刀、铰刀等通用刀具进行加工，无法保同轴度、孔径公差和粗糙度。通过设计制造专用刀具和检具，建立刀具设计、制造、阀孔加工和检测等全套方案，实现密封锥面跳动≤0．01mm，阶梯孔同轴度≤0．02mm。
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3粗加工过程毛刺预防技术
粗加工过程毛刺预防技术主要是：铸造阀体内部存在毛刺，将严重影响整阀的性能，甚至危害整个液压系统的安全性。一般企业在去毛刺方面多采用手工机械去毛刺。但由于是人工的参与，不可控因素较多，且去毛刺质量同时受制于人的情绪发挥，不适合产业化的应用。现代工艺方法，将去毛刺工序与机加工过程进行整合，将大部分的去毛刺内容移至设备上，设备根据程序设置，自动完成去毛刺。
4补缩系统和激冷系统设计
补缩系统和激冷系统设计是指铁液的凝固过程体积收缩是自然规律，阀体铸件材料为QT600-3，为高强度球墨铸铁，相对而言收缩倾向较大，再者阀体铸件壁厚，铁液由液相转变为固相时，经历液相收缩、石墨化膨胀和固相收缩需要外部补缩才能保证中心热节处无缩孔或缩松，故考虑设置冒口进行补缩。从热量传输的角度考虑，虽然阀体内部有错综复杂的油道，但在铁液充满型腔铸件进行凝固时，大量油道砂芯几乎完全被铁液包覆，散热条件很差，这些油道砂芯会被铁液快速加热到铁液温度，铸件散热面主要依靠外表面，显然散热缓慢，阀体铸件实际模数较大，设计顶冒口冒口进行补缩，三维建模后采用铸造CAE软件进行模拟仿真铸造过程，发现由于铸件散热条件差，铸件中心部位凝固缓慢，设计的顶冒口重量是铸件重量的50%也不能有效补缩，冒口还是会先于多路阀铸件中心热节凝固，而且由于冒口体大，本身增加外部的人为热节，且浇注后冒口很难去除。为解决如上问题，达到顺序凝固，在铸件底面或顶面设计冷铁，一方面改善传热条件，使铁液通过铸铁材质的冷铁快速把热量传导出去，设计冷铁后由于冷铁激冷作用相当于减小了铸件的实际模数，需要补缩的液相体积会减小，相应冒口体积减小，冒口径尺寸减小减小人为热节，可以较容易去除冒口，还可以提高铁液的实际利用率，即提升出品率。另一方面使用冷铁后，由于冷铁的激冷作用，铁液凝固加快，易析出细小的晶体组织，球化等级提升，提升阀体铸件本体的力学性能。增加冷铁和顶冒口设计方案反复几次优化，使用CAE软件反复模拟凝固和充型过程，优化调整冷铁尺寸、冒口大小和浇注系统，最终确定合理工艺方案。
5整体式多路阀铸件检测
整体式多路阀铸件检测主要表现在：整体式多路阀铸件打磨，抛丸、喷丸处理完成后，进行铸件刨切检测内部油道，内部油道完整性，油道光洁;详细抛切铸件内部无缩孔、气孔、渣孔缺陷。对铸件本体取拉力实验试棒5mm规格进行力学性能检测，Rm=607MPa，Rp0．2=365MPa，A=3%，铸件本体硬度均值209HBW。本体金相检测球化等级2～3级，珠光体含量约65%～75%。
结语
铸造阀体加工是液压多路阀制造的关键，在实际加工过程中，还需要不断研究适合于企业现有设备、原材料、以及产品使用工况等实际问题，对铸造阀体加工技术进行改进并不断完善，实现质量和效率双提升。
参考文献
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［2］韩玉梅，沈玉梅．阀孔的加工工艺［J］．一重技术，2004，(4)．
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［4］苏学玲，武丽，张青才，高惠娟．阀体类零件加工工艺研究［J］．机械管理开发，2010，(2)．
论文作者:余威
论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷17期
论文发表时间:2019/11/29
标签：阀体论文; 铸件论文; 冒口论文; 毛刺论文; 加工论文; 多路论文; 工艺论文; 《城镇建设》2019年2卷17期论文;