CN101530893A - 轻合金轮类铸件的浇注系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轻合金轮类铸件的浇注系统，该浇注系统根据轻合金轮类铸件中心部位不同的结构情况来确定技术方案，将浇注系统有圆形薄饼式披缝内浇口或薄环式披缝内浇口，该浇注系统充填速度快，补缩效果好，充填平稳，浇口容易去除，节约金属液，提高铸件质量。

Description

轻合金轮类铸件的浇注系统

技术领域

本发明涉及浇注系统，具体涉及轻合金轮类铸件的浇注系统。

背景技术

轻合金一般是指铝合金和镁合金，其共同的特点是密度小、熔点低、导热系数大、质量定容热容量小、化学性质活泼、极易氧化和吸收气体等。轻合金氧化后生成的氧化膜密度和熔点大多高于金属母液，气体、氧化膜易卷入液流中而产生气孔与夹杂等缺陷。又由于轻合金质量定容热容量小而导热系数大，往往出现铸件浇不足缺陷，因此要求浇注速度快、时间短。有些轻合金在铸造过程中收缩大，易产生缩孔、缩松和组织不致密等缺陷。

传统的轻合金轮类铸件一般采用开放式的底注式浇注系统，并广泛应用垂直披缝式和带立缝的底注式浇注系统。上述浇注系统存在的问题：一是金属消耗多，既降低产量，又增加金属的氧化烧损，导致铸件成本上升；二是垂直披缝式浇道去除麻烦，不但费工费时，而且影响铸件表面质量；三是底注式浇注系统不符合铸件顺序凝固原则，补缩效果差，铸件易产生缩孔、缩松缺陷；四是对铸件结构有一定的要求，外表面不需要加工的大型铸件特别不适合。综上所述，当前轻合金轮类铸件所使用的各种浇注系统很难满足铸件的质量要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供轻合金轮类铸件的浇注系统，该浇注系统用于轻合金轮类铸件的浇注，充填速度快，补缩效果好，充填平稳，浇口容易去除，节约金属液。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该浇注系统根据轻合金轮类铸件中心部位不同的结构情况来确定技术方案，轻合金轮类铸件中心部位结构一般分为三类：第一类是在中心部位需要装轴承有较大通孔的结构；第二类是在中心部位装轴有较小通孔的结构；第三类是在中心部位要镶嵌钢铁材料即镶嵌件的结构；对于第一类结构，该浇注系统采用圆形薄饼式披缝内浇口，内浇口位于铸件的较大通孔的上端部位，圆饼的外表面为内浇口截面，内浇口直接与直浇道连接在一起；对于第二类结构，该浇注系统采用薄环式披缝内浇口，内浇口位于铸件的较小通孔的上端部位，薄环的外径与铸件轮毂外径尺寸相同，薄环的下端面为内浇口截面，内浇口直接与直浇道连接在一起；对于第三类结构，该浇注系统也是采用薄环式披缝内浇口，内浇口位于铸件的中心部位的镶嵌件上端部位，薄环的外径与铸件轮毂外径尺寸相同，薄环的下端面为内浇口截面，内浇口直接与直浇道连接在一起，在铸件的中心部分通过镶嵌件座安装镶嵌件，砂芯安装在镶嵌件的中心孔中，并遮盖镶嵌件的上端面，使内浇口不与镶嵌件接触。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，在直浇道的底部设台阶，台阶上安装过滤网。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，轮类铸件中心部位具有较大的通孔，通孔用砂芯成形，砂芯要比通孔的上端面低4mm～5mm，该4mm～5mm就是圆形薄饼式披缝内浇口的厚度，浇注时液态金属从薄饼式披缝内进入铸件。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，轮类铸件中心有小通孔，该小通孔用砂芯成形，为了小通孔砂芯在铸件中安放稳固，芯头直径尺寸远远大于小通孔直径尺寸并达到一倍以上，芯头的高度也比常规芯头高4～5倍。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，薄环式披缝内浇口为5mm厚度、10mm高度的圆环。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，对于小型轮类铸件，在不设置冒口的情况下，需要在砂芯和铸件上插入一些出气孔，以便型腔与砂芯中的气体排出。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，对于中小型轮类铸件，在铸件外径边缘壁厚处设置腰形冒口1～2个，直浇道和冒口应高于铸件上端面60mm以上。

本发明具有以下优点：(1)补缩效果好是该浇注系统的最大优势，大多数轻合金轮类铸件的轮毂部位壁较厚，浇口设置于此，最有利于补缩，对于3～5kg以下小型铸件，可完全实现无冒口铸造工艺，对于中小型以上的铸件，可实现无冒口或少冒口铸造工艺；(2)充填平稳、无喷射和飞溅等现象产生，该浇注系统金属液是在整个圆周方向同时流入，阻力小，充填金属液过程平稳，无喷射、飞溅和断流等情况发生；(3)轻合金轮类铸件浇注时间要短，充填速度要快，该浇注系统的金属液从铸型中心整个圆周方向进入，并由轮辐分数路迅速扩散到轮缘来缩短浇注时间，采用修挫砂芯的方法来调节披缝内浇口的厚度，从而调节充填速度；(4)浇口容易去除，铸件美观，相对于垂直披缝式和带立缝的底注式浇注系统来说，该浇注系统去除容易，不需要锯切，用铁锤轻敲，就可去除浇口，并不会出现锤击缺肉现象，省工省时；(5)该浇注系统的内浇口去除后痕迹小，并且留在需要金加工的面上，适合外表面不需要加工的轮类铸件；(6)该浇注系统相对于多道立缝披缝式浇口来说，节约金属液，其原因是只需要一道披缝，而且可以做到无冒口或少冒口，减少金属液的消耗，降低生产成本。

附图说明

图1为铸件中心部位需要装轴承有较大通孔的浇注系统示意图。

图2为铸件中心部位装轴有较小通孔的浇注系统示意图。

图3为铸件中心有镶嵌件的浇注系统示意图。

图中：1铸件，2圆形薄饼式披缝内浇口，3直浇道，4薄环式披缝内浇口，5砂芯，6镶嵌件，7镶嵌件座，8过滤网，9冒口。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改进和调整。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，铸件中心部位需要装轴承具有较大通孔，该浇注系统采用圆形薄饼式披缝内浇口2，内浇口2位于铸件1的较大通孔的上端部位，圆饼的外表面为内浇口2截面，内浇口2的直接与直浇道3连接在一起。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，铸件中心部位装轴具有较小通孔，该浇注系统采用薄环式披缝内浇口4，内浇口4位于铸件1的较小通孔的上端部位，薄环的外径与铸件轮毂外径尺寸相同，薄环的下端面为内浇口4截面，内浇口4直接与直浇道3连接在一起。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，铸件中心部位带镶嵌件6，该浇注系统采用薄环式披缝内绕口4，在铸件的中心部分通过镶嵌件座7安装镶嵌件6，薄环式披缝内绕口4位于铸件的中心部位的镶嵌件6上端部位，薄环的外径与铸件轮毂尺寸相同，薄环的下端面为内浇口4截面，内浇口4直接与直浇道3连接在一起，砂芯5安装在镶嵌件6的中心孔中，并遮盖镶嵌件6的上端面，使内浇口4不与镶嵌件6接触。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，在直浇道3的下端设台阶，台阶处安装过滤网8。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，轮类铸件中心部位具有较大的通孔，通孔用砂芯成形，砂芯要比通孔的上端面低4mm～5mm，该4mm～5mm就是圆形薄饼式披缝内浇口的厚度，浇注时液态金属从薄饼式披缝内进入铸件。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，轮类铸件中心有小通孔，该小通孔用砂芯成形，为了小通孔砂芯在铸件中安放稳固，芯头直径尺寸远远大于小通孔直径尺寸并达到一倍以上，芯头的高度也比常规芯头高4～5倍。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，薄环式披缝内浇口为5mm厚度、10mm高度的圆环。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，对于小型轮类铸件，在不设置冒口的情况下，需要在砂芯和铸件上插入一些出气孔，以便型腔与砂芯中的气体排出。

本发明的轻合金轮类铸件的浇注系统中，对于中小型轮类铸件，在铸件外径边缘壁厚处设置腰形冒口1～2个，直浇道和冒口应高于铸件上端面60mm以上。

实例1：叶轮是材质为ZL104铝合金的复杂轮类铸件，见图1，除上下端面是平面外，其余基本上由圆弧构成，并且有较密的32片叶片均布。

该轮类铸件中心有一Φ36的通孔，通孔用3#砂芯成形，3#砂芯要比通孔上端面低4mm，该4mm就是圆形薄饼式披缝内浇口的厚度，浇注时液态金属从该披缝内浇口进入铸件；该浇注系统不需要横浇道，内浇口直接与直浇道连在一起；3#砂芯绝大部分表面被金属液包围，只有下端的芯头部分一个方向可以排气，浇注时产生的气体必须从下型排出，并且要明火引气；在2#砂芯上形成带2-3斜度的直浇道，直浇道下端横向尺寸Φ36mm，在通孔上端面向上7mm形成一个台阶，该处直浇道横向尺寸为Φ48mm，设计台阶的目的是为了放置挡渣用的过滤网；因为本浇注系统设计无横浇道，要求浇注前将渣扒干净，再用过滤网挡渣，过滤网可用商业化的陶瓷纤维过滤板剪切成圆形使用，也可用冲裁成圆形后的钢板通过钻孔焊接手柄刷涂料烘烤后使用，但钢板过滤网必须在浇注后直浇道未凝固前取出；该轮类铸件使用本发明的浇注系统不需要冒口，只需在2#砂芯和铸件上多插入一些出气孔，以便型腔与砂芯中的气体排出；为了达到补缩效果，直浇道应高于铸件上平面60mm以上，这样就能保证有足够金属液用于补缩。

实例2：叶轮是材质为ZL104铝合金而壁厚相差悬殊的轮类铸件，见图2，该铸件有26片叶片均布，并由26片叶片将铸件上、下部分连为一体。

该轮类铸件中心有一Φ26的小通孔，小通孔用2#砂芯成形，为了2#砂芯在铸件中安放稳固，芯头直径尺寸远远大于小通孔直径尺寸并达到一倍以上，而且芯头的高度也比常规芯头高4～5倍；由于该轮类铸件中心通孔太小，无法在通孔的上端面设计与实例1相同的圆形薄饼式披缝内浇口，这是因为通孔小，在披缝厚度一定的情况下，内浇口截面积就小，不能满足流量大、充填速度快的要求，而将其设计成薄环式披缝内浇口，也就是由5mm厚度、10mm高度的圆环为内浇口；2#砂芯的上端设计成蘑菇形状，蘑菇形最大直径比轮毂直径小10mm，蘑菇形的周边高度为8mm，2#砂芯上顶面设计成蘑菇形球面，其主要是为了减少砂芯对金属液的阻力，使金属液下落到2#砂芯上端面时很快滑落到薄环式披缝内浇口中；在轮毂上端面向上10mm处直浇道形成一个台阶，设计台阶的目的是为了放置挡渣用的过滤网，因为本浇注系统设计无横浇道，要求浇注前将渣扒干净，再用过滤网挡渣，过滤网可用商业化的陶瓷纤维过滤板剪切成圆形使用，也可用冲裁成圆形后的钢板通过钻孔焊接手柄刷涂料烘烤后使用，但钢板过滤网必须在浇注后直浇道未凝固前取出；该轮类铸件由于壁厚相差悬殊，加上尺寸和质量都比较大，因此在其上端最大直径边缘处设置腰形冒口2个，为了达到补缩效果，直浇道与冒口应高于铸件上平面60mm以上，这样就能保证有足够金属液用于补缩；必须指出，2#砂芯浇注时产生的气体需要从下型排出，并且要明火引气。

实例3：叶轮是材质为ZL104铝合金中镶嵌钢件的轮类铸件，见图3，该铸件有25片叶片均布，并由25片叶片将铸件上、下部分连为一体；镶嵌件位于铸件中心部位，材质为Q295圆钢制成，其作用是拉花键槽后能承受较大的径向力；为了镶嵌件在铸型中定位准确，设计一镶嵌件座，将镶嵌件安装在镶嵌件座上，镶嵌件座的下端相当于定位的芯头，并还有冷铁激冷的作用。

该轮类铸件中心有一镶嵌件通孔，通孔内安放3#砂芯，为了使其牢固，在3#砂芯上缠绕一层石棉绳并卡紧在镶嵌件通孔中；3#砂芯形状酷似蘑菇，由蘑菇伞状将镶嵌件上端面遮盖，使其上端面不与浇注时下落的金属液接触，以免快速降温；而设计成蘑菇形球面，其主要是为了减少砂芯对金属液的阻力，使金属液下落到3#砂芯上端面时很快滑落到薄环形式披缝内浇口中；薄环式披缝内浇口外圆直径与轮毂直径相同，内圆与3#砂芯的蘑菇伞状直径相同，其环形的壁厚为5mm、高度为10mm；在分型面的上型安放4#砂芯，4#砂芯设计成直浇道的一个台阶，设计台阶的目的是为了放置挡渣用的过滤网，因为本浇注系统设计无横浇道，要求浇注前将渣扒干净，再用过滤网挡渣，过滤网可用商业化的陶瓷纤维过滤板剪切成圆形使用，也可用冲裁成圆形后的钢板通过钻孔焊接手柄刷涂料烘烤后使用，但钢板过滤网必须在浇注后直浇道未凝固前取出；该轮类铸件由于壁厚相差悬殊，加上尺寸和质量都比较大，因此在其上端外径边缘壁厚处设置腰形冒口2个，为了达到补缩效果，直浇道与冒口应高于铸件上平面60mm以上，这样就能保证有足够金属液用于补缩；必须指出，3#砂芯浇注时产生的气体需要从下型排出，并且要明火引气。

Claims (9)

1、轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：铸件中心部位需要装轴承具有较大通孔，该浇注系统采用圆形薄饼式披缝内浇口(2)，内浇口(2)位于铸件(1)的较大通孔的上端部位，圆饼的外表面为内浇口截面，内浇口(2)直接与直浇道(3)连接在一起。

2.轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：铸件中心部位装轴具有较小通孔，该浇注系统采用薄环式披缝内浇口(4)，内浇口(4)位于铸件(1)的较小通孔的上端部位，薄环的外径与铸件轮毂外径尺寸相同，薄环的下端面为内浇口截面，内浇口(4)直接与直浇道(3)连接在一起。

3.轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：铸件中心部位带镶嵌件，该浇注系统采用薄环式披缝内绕口(4)，薄环式披缝内绕口(4)位于铸件的中心部位的镶嵌件(6)上端部位，薄环的外径与铸件轮毂外径尺寸相同，薄环的下端面为内浇口(4)截面，内浇口(4)直接与直浇道(3)连接在一起，在铸件的中心部分通过镶嵌件座(7)安装镶嵌件(6)，砂芯(5)安装在镶嵌件(6)的中心孔中，并遮盖镶嵌件(6)的上端面，使内浇口不与镶嵌件(6)接触。

4.根据权利要求1、2或3所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：在直浇道(3)的下端设台阶，台阶处安装过滤网(8)。

5.根据权利要求1所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：轮类铸件中心部位具有较大的通孔，通孔用砂芯成形，砂芯要比通孔的上端面低4mm～5mm，该4mm～5mm就是圆形薄饼式披缝内浇口的厚度，浇注时液态金属从薄饼式披缝内进入铸型。

6.根据权利要求2所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：轮类铸件中心有小通孔，该小通孔用砂芯成形，为了小通孔砂芯在铸件中安放稳固，芯头直径尺寸远远大于小通孔直径尺寸并达到一倍以上，芯头的高度也比常规芯头高4～5倍。

7.根据权利要求2所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：薄环式披缝内浇口为5mm厚度、10mm高度的圆环。

8.根据权利要求1所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：对于小型轮类铸件，在不设置冒口的情况下，需要在砂芯和铸件上插入一些出气孔，以便型腔与砂芯中的气体排出。

9.根据权利要求2或3所述的轻合金轮类铸件的浇注系统，其特征在于：对于中小型轮类铸件，在铸型外径边缘壁厚处设置腰形冒口(9)1～2个，直浇道和冒口应高于铸件上端面60mm以上。

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