CN101474669A - 用于船舶舵系的有圆孔大型下水件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于船舶舵系的有圆孔大型下水件的铸造方法，该方法包括如下步骤：①根据大型下水件的结构特征设计分型面、冒口位置和浇注系统；②根据大型下水件上的圆孔来设计坭芯结构；③选用有机酯自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。本发明的方法在大型下水件圆孔中采用偏心坭芯能使铸件基本形成一个顺序凝固的通道，从而使得非冒口下的厚大部位也能达到材质致密的要求。

Description

用于船舶舵系的有圆孔大型下水件的铸造方法

技术领域

本发明涉及材料成型，特别是涉及到一种用于船舶上大型下水件的铸造，具体是应用到一种偏心铸造方法。

背景技术

大型下水件为船舶舵系铸钢件，包括舵系的上下舵承以及位于舵承上或下部的部件，这些部件的特点是外形大致呈长方体形，并且铸件中间设有通孔，该轴孔用于穿舵杆。上述大型下水件的基本结构分为两种类型，如图1～图4所示。其中，一种类型如图1和图2所示，图1是本发明实施例1中大型下水件的侧面剖视图。图2是本发明实施例1中大型下水件的俯视图。该类型的大型下水件的圆孔一端侧面无加强筋板。图3是本发明实施例2中大型下水件的侧面剖视图。图4是本发明实施例2中大型下水件的俯视图。图中该类型的大型下水件的两侧弧面没有加强筋板。在铸造过程中若冒口位于无加强筋板的位置，则易于冒口的切割，若冒口位于加强筋板的位置，则容易在切割冒口时损坏加强筋板。同时，该种结构形式的大型下水件铸件的最大壁厚经常超过500mm，并且铸件的重量非常集中。从而造成铸件不容易补缩，致使铸造完成的大型下水件产生缩孔、缩松等铸造缺陷。

在船舶建造过程中，对于船舶舵系相关的大型下水件的铸造质量要求非常严格。在大型下水件铸造完成以后需进行磁粉探伤(MT)、超声波探伤(UT)等操作。通过上述严格的质量检测，使得铸件不得留有裂纹、气孔、冷隔、缩松、砂眼等影响铸件材质致密性的铸造缺陷。特别是在圆孔内壁部位不得有裂纹缺陷，否则铸钢件将报废。

以前类似结构的大型下水件采用一般的铸造工艺来生产，具体的铸造生产工艺为：采用微珠保温冒口，水玻璃有机酯自硬砂、手工造型，坭芯为居中圆柱体，由于偏心工艺一般只用于纯带中心孔长圆柱体铸钢件侧注的铸造方法中，而下水件不是圆柱体，故没有采用；浇注系统为二道底注通到冒口下。

采用上述铸造工艺生产出的铸件容易在圆孔内壁和厚大部位出现缩松、所孔等缺陷。在多年的实际生产过程中，上述铸造方法还存在以下不足：1)在圆孔周围非冒口下厚大部位产生缩孔；2)圆孔在加工后出现缩松。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术用于大型下水件铸造中所产生的上述铸造缺陷，提供一种新的大型下水件的铸造方法。利用本发明的铸造方法铸造出来的大型下水件整体尤其是圆孔内壁在加工后缺陷大为减少。

本发明的技术方案如下：

一种大型下水件圆孔铸造工艺方法，该大型下水件的外形结构为长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面不相等，在长方体的侧面设置有加强筋板，圆孔一端侧面无加强筋板，这样在该侧面放置铸造冒口就有利于冒口的切割。

针对上述大型下水件的铸造方法包括编制铸造工艺、制作木模、制作砂型、合箱、浇铸、冷却和清理铸件步骤，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，即圆孔一端侧面无加强筋板，有利于冒口的切割，设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为垂直于圆孔轴线的平面，并且该分型面位于有利于取模位置，分型面距该大型下水件的上侧面的距离小于距其下侧面的距离；所述的冒口位于圆孔的上方偏铸件最厚大部位，上述的无加强筋板的一端侧面；所述的浇注系统采用底注的方式，浇注系统的浇口位于圆孔的正下方两侧；

②根据大型下水件的圆孔结构来设计坭芯结构，所述的坭芯为竖立的圆柱体，其圆心轴线偏离圆孔中心轴线10～20mm以形成偏心，使得类圆柱体形成有利于钢水顺序凝固的通道，在圆柱体的侧壁设有锥形补贴，同时形成一个下窄上宽的通道；

③选用有机酯自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

另一种结构特征的船舶上用大型下水件的铸造方法，该类型的大型下水件的外形结构为长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面相等，在大型下水件的两侧弧面没有加强筋板，有利于冒口的切割。

针对上述大型下水件的铸造方法包括编制铸造工艺、制作木模、制作砂型、合箱、浇铸、冷却和清理铸件步骤，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，两侧弧面没有加强筋板，有利于冒口的切割，设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为平行于圆孔轴线的平面，并且该分型面距该大型下水件的上侧面的距离等于距其下侧面的距离；所述的冒口位于圆孔的正上方；所述的浇注系统采用底注的方式，浇注系统的浇口位于圆孔的正下方两侧的冒口投影范围之内；

②根据大型下水件的圆孔结构来设计坭芯结构；所述的坭芯为平行的圆柱体，在圆柱体的圆心轴线位于圆孔中心轴线下方约10～20mm(以形成偏心)，位于分型面上方冒口下方的坭芯被平行于圆心轴线部分被切除，被切除部分在圆柱体横截面上为球冠形，形成一个通道；

③选用有机自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

针对于现有技术，上述技术方案带来了如下技术效果：

本发明采用圆孔坭芯偏心工艺替代常规同心坭芯工艺，可以大大减少铸件缩孔、缩松缺陷；在大型下水件圆孔中采用偏心坭芯能使铸件基本形成一个顺序凝固的通道，从而使得非冒口下的厚大部位也能达到材质致密的要求。

附图说明

图1是本发明实施例1中大型下水件的侧面剖视图。

图2是本发明实施例1中大型下水件的俯视图。

图3是本发明实施例2中大型下水件的侧面剖视图。

图4是本发明实施例2中大型下水件的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明有圆孔的大型下水件偏心铸造方法做进一步的详细说明，但不能因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

为了更为详细地阐明船舶用有圆孔的大型下水件偏心铸造方法，以58000DWT船的下铸钢件的铸造过程为例详细阐述本发明方法的实践应用。

58000DWT船下铸钢件的参数如下：

铸件外形尺寸：   1600mm×1200mm×800mm；

铸件最大壁厚(轴承孔)：～600mm；

铸件毛坯重量：   ～8000Kg；

本实施例用于铸造船舶舵系中有圆孔大型下水件的方法，该大型下水件的外形结构为类似长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面不相等，距离圆孔远的长方体一侧面设置有加强筋板，圆孔一端侧面无加强筋板，该方法包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，即圆孔一端侧面无加强筋板2，有利于冒口1的切割，设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为垂直于圆孔轴线的平面，并且该分型面位于有利于取模位置，分型面距该大型下水件的上侧面的距离小于距其下侧面的距离；所述的冒口1位于圆孔的上方偏铸件最厚大部位，上述的无加强筋板2的一端侧面；所述的浇注系统5采用底注的方式，浇注系统5的浇口位于圆孔的正下方两侧；

②根据大型下水件的圆孔结构来设计坭芯结构，所述的坭芯3为竖立的圆柱体，其圆心轴线偏离圆孔中心轴线10～20mm以形成偏心，使得类圆柱体形成有利于钢水顺序凝固的通道，在圆柱体的侧壁设有锥形补贴4，同时形成一个下窄上宽的通道，上述步骤的铸造工艺设计如图1和图2所示；

③选用有机酯自硬砂来制作坭芯，所述坭芯3的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

实施例2

为了更为详细地阐明船舶用有圆孔的另一种大型下水件的铸造方法，我们以58000DWT船的下铸钢件的铸造过程为例详细阐述本发明方法的实践应用。

58000DWT船下铸钢件的参数如下：

铸件外形尺寸：     1600mm×1200mm×800mm；

铸件最大壁厚(轴承孔)：～600mm；

铸件毛坯重量：     ～8000Kg；

该大型下水件的外形结构为长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面相相等，大型下水件的两侧弧面没有加强筋板，有利于冒口的切割。该方法主要包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，两侧弧面没有加强筋板，有利于冒口的切割，设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为平行于圆孔轴线的平面，并且该分型面距该大型下水件的上侧面的距离等于距其下侧面的距离；所述的冒口位于圆孔的正上方；所述的浇注系统采用底注的方式，浇注系统的浇口位于圆孔的正下方两侧的冒口投影范围之内；

②根据大型下水件的圆孔结构来设计坭芯结构；所述的坭芯为平行的圆柱体，在圆柱体的圆心轴线位于圆孔中心轴线下方约10~20mm(偏心)，使得类圆柱体形成一个有利于钢水顺序凝固的通道，位于分型面上方冒口下方的坭芯被平行于圆心轴线部分被切除，被切除部分在圆柱体横截面上为球冠形，形成一个通道，上述步骤的铸造工艺设计如图3和图4所示；

③选用有机自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

通过上述两个实施例可以看出，本发明有圆孔的大型下水件偏心铸造方法是在铸件结构特定情况下，采用坭芯偏心设计，使得铸件基本形成一个顺序凝固的通道，从而使得非冒口下的厚大部位也能达到材质致密的要求。

毫无疑问，本发明的有圆孔的大型下水件偏心铸造方法还包括其他造型选择和工艺参数选择，并不局限于上述实施例中提到的参数形式，总而言之，本发明的有圆孔的大型下水件偏心铸造方法还包括那些对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (2)

1.一种用于船舶舵系的有圆孔大型下水件的铸造方法，该大型下水件的外形结构为类似长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面不相等，距离圆孔远的长方体一侧面设置有加强筋板，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，即距离圆孔远的长方体一侧面设置有加强筋板的特征来设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为垂直于圆孔轴线的平面，分型面距该大型下水件的上侧面的距离小于距其下侧面的距离以有利于取模；所述的冒口位于圆孔的上方偏铸件最厚大部位；所述的浇注系统为底注的方式，浇口位于圆孔的正下方两侧位置；

②根据大型下水件上的圆孔来设计坭芯结构，所述的坭芯为竖立的圆柱体，其圆心轴线偏离圆孔中心轴线为10～20mm以实现偏心，在圆柱体的侧壁设有锥形补贴，同时形成一个下窄上宽的通道；

③选用有机酯自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

2.一种用于船舶舵系的有圆孔大型下水件的铸造方法，该大型下水件的外形结构为长方体，在长方体上设置有一个圆孔，圆孔的轴线距离长方体的两侧面相等，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①根据大型下水件的结构特征，即两侧弧面没有加强筋板，设计分型面、冒口位置和浇注系统：所述的分型面为平行于圆孔轴线的平面，并且该分型面距该大型下水件的上侧面的距离等于距其下侧面的距离；所述的冒口位于圆孔的正上方；所述的浇注系统采用底注的方式，浇注系统的浇口位于圆孔的正下方两侧的冒口投影的范围之内；

②根据大型下水件的圆孔结构来设计坭芯结构；所述的坭芯为平行的圆柱体，在圆柱体的圆心轴线位于圆孔中心轴线下方约10～20mm，位于分型面上方冒口下部的坭芯平行于圆心轴线被部分切除，被切除部分在圆柱体横截面上为球冠形，形成一个通道；

③选用有机自硬砂来制作坭芯，所述坭芯的外围设有一层耐高温的铬铁矿砂；

④根据上述设计造型、配箱、熔炼、浇铸、切割和热处理形成铸件毛坯。

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