CN102601318A - 一种薄壁环形铸件的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造方法，尤其是涉及一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：它包括如下步骤：计算机模拟、造型方案确定、制作模具、.制作芯盒和芯骨、制芯、下芯、造型、开箱、合箱、压箱、浇注、冒口切割、热处理、型线检测、铲磨和抛丸；本发明工艺方法独特、能解决薄壁环形铸件的铸造裂纹和变形问题、降低砂铁比、节约成本、缩短生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造方法，尤其是涉及一种薄壁环形铸件的铸造方法。
背景技术
大尺寸圆环类铸钢件，直径在3000mm以上，壁厚在50～150mm之间，点其结构特点是直径大、薄壁，结构复杂，铸造后容易产生裂纹。对于此类铸件国内常用造型方案为实心砂芯造型。其现有铸造方案主要有以下几方面的弊端：1）环形铸件，结构是封闭式，凝固时产生较大应力，不容易释放，当受到砂芯阻碍时，极容易产生变形或裂纹，甚至导致铸件报废，给铸造厂带来经济损失；2）这类铸件采用实心砂芯造型，其砂铁比较高，达到了6，生产效率低，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺方法独特、能解决薄壁环形铸件的铸造裂纹和变形问题、降低砂铁比、节约成本、缩短生产周期的一种薄壁环形铸件的铸造方法。
本发明通过如下方法实现：
一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：它包括如下步骤：
a.计算机模拟：利用模数计算及计算机铸造凝固模拟确定冒口补贴的位置及大小，利用计算机铸造充型模拟确定浇注系统的铺设方式；
b.造型方案确定：通过计算机模拟确定砂芯的厚度，确定砂芯厚度及内腔开槽位置,槽的宽度5～10mm,长度200～400mm,深度可贯穿整个砂芯，数量2～6个；
c.制作模具：模具制作应用五轴数控加工中心，采用实心实木制作，突出的腰带部位做成活料，采用燕尾槽和插销定位，其余模具做成整体；
d.制作芯盒和芯骨：芯盒的主体材料采用木质框架+表面环氧树脂涂层，芯盒框架采用刚性且可拆卸结构，芯骨的主框架采用方钢，芯骨采用开环式焊接；
e.制芯、下芯：流砂制芯，制芯时，用专用工装在砂芯内腔开槽，拆芯后，用软吊带将砂芯翻转使刮砂面着地，修补砂芯表面，刷两层锆英粉涂料，喷涂第三层，砂芯刷涂完毕后，严格检查芯子与砂型之间是否严丝合缝，严丝合缝后下芯；
f.造型：采用组合式砂箱三箱实体造型，造型用砂为树脂自硬砂，面砂采用铬铁矿砂，背砂采用硅砂；
g. 开箱；
h.合箱；
i.压箱：合箱完毕后，放置压箱铁，烘箱等待浇注；
j.浇注：浇注系统采用底注雨淋式，并应用浇注系统设计计算软件进行模拟优化，确定内浇口及直浇道数量；
k.冒口切割；
l.热处理；
m.型线检测；
n.铲磨；
o.抛丸。
所述开环式芯骨是由内部的环状方钢A、外部的四块弧形方钢B搭接成环状通过沿径向布置的方钢C和方钢D连接而成；
所述方钢C套入方钢D内。
本发明有如下效果：
1）工艺方法独特：本发明薄壁环形铸件的铸造方法是一种采用空心砂芯及在砂芯内侧开槽，并将芯骨设计成开环式，来防止铸件变形、开裂及减小砂铁比的工艺方法。根据具体薄壁铸件实际形状及大小，确定砂芯尺寸。根据计算机模拟结果，确定砂芯厚度及内腔开槽位置,槽的宽度5～10mm,长度200～400mm,深度可贯穿整个砂芯，数量2～6个，为了能够保证生产出高精度的木模，木模应具有适当的包覆材料以确保其形状稳定, 木模采取五轴数控加工，并对木模成品进行测量和修正。芯盒的主体材料采用木质框架+表面环氧树脂涂层，芯盒框架采用刚性且可拆卸结构，保证木模有足够的刚性，木模的主框架采用方钢固定。浇注系统采用底注雨淋式，并应用浇注系统设计计算软件进行模拟优化，确定内浇口及直浇道数量。放入预先焊接好的芯骨，芯骨采用开环式设计，以减小芯骨收缩时的应力，流砂制芯，制芯时，用专用工装在砂芯内腔开槽，拆芯后，用软吊带将砂芯翻转使刮砂面着地，修补砂芯表面，刷两层锆英粉涂料，喷涂第三层，砂芯刷涂完毕后，下芯，严格检查芯子与砂型之间是否严丝合缝，严丝合缝后，下芯。合箱完毕后，放置压箱铁，烘箱等待浇注，浇注、落砂清理、冒口切割、热处理采用一正一回、型线检测、铲磨和抛丸。
2）砂芯的形状为中空型，和传统砂芯相比更容易起吊和操作；
3）降低了生产成本：本发明空心砂芯及在砂芯内侧开槽并将芯骨设计成开环式，解决了铸件变形、开裂等问题，使生产效率提高了40%，同时也降低了生产成本。
4）本发明采用新的工艺方法，使砂铁比由6降低到了4，降低了33%，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明芯骨的结构示意图。
具体实施方式
一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：它包括如下步骤：
a. 计算机模拟：利用模数计算及计算机铸造凝固模拟确定冒口补贴的位置及大小，利用计算机铸造充型模拟确定浇注系统的铺设方式；
b.造型方案确定：通过计算机模拟确定砂芯的厚度，确定砂芯厚度及内腔开槽位置,槽的宽度5～10mm,长度200～400mm,深度可贯穿整个砂芯，数量2～6个；
c. 制作模具：模具制作应用五轴数控加工中心，采用实心实木制作，突出的腰带部位做成活料，采用燕尾槽和插销定位，其余模具做成整体；
d. 制作芯盒和芯骨：芯盒的主体材料采用木质框架+表面环氧树脂涂层，芯盒框架采用刚性且可拆卸结构，芯骨的主框架采用方钢，芯骨采用开环式焊接；
e.制芯、下芯：流砂制芯，制芯时，用专用工装在砂芯内腔开槽，拆芯后，用软吊带将砂芯翻转使刮砂面着地，修补砂芯表面，刷两层锆英粉涂料，喷涂第三层，砂芯刷涂完毕后，严格检查芯子与砂型之间是否严丝合缝，严丝合缝后下芯；
f. 造型：采用组合式砂箱三箱实体造型，造型用砂为树脂自硬砂，面砂采用铬铁矿砂，背砂采用硅砂；
g. 开箱；
h.合箱；
i.压箱：合箱完毕后，放置压箱铁，烘箱等待浇注；
j.浇注：浇注系统采用底注雨淋式，并应用浇注系统设计计算软件进行模拟优化，确定内浇口及直浇道数量；
k.冒口切割；
l.热处理；
m.型线检测；
n.铲磨；
o.抛丸。
如图1所示：所述开环式芯骨是由内部的环状方钢A1、外部的四块弧形方钢B2搭接成环状通过沿径向布置的方钢C4和方钢D5连接而成，所述方钢C4套入方钢D5内。
所述开环式芯骨是由内部的环状方钢A1、外部的弧形方钢B2、B5搭接成环状通过沿径向布置的方钢C4和方钢D5连接而成。
所述方钢C4套入方钢D5内且确保方钢C4可伸缩，方钢C4与方钢B2、5焊接，方钢B2、B5成圆环搭接状，不相互组焊。
方钢A1为100×100mm根据实际砂芯大小，做成圆环状，方钢B2为100×100mm）与方钢D5焊接，方钢A1四个方向均焊接方钢D5，确保受力均匀，方钢C4为90×90mm套入方钢D5内且确保方钢C4可伸缩，方钢C4与方钢D5或方钢B2焊接，开环式芯骨在薄壁环类铸件凝固收缩时，可自由受缩，增加了砂芯的退让性。
Claims (3)
1.一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：它包括如下步骤：
a.计算机模拟：利用模数计算及计算机铸造凝固模拟确定冒口补贴的位置及大小，利用计算机铸造充型模拟确定浇注系统的铺设方式；
b.造型方案确定：通过计算机模拟确定砂芯的厚度，确定砂芯厚度及内腔开槽位置,槽的宽度5～10mm,长度200～400mm,深度可贯穿整个砂芯，数量2～6个；
c.制作模具：模具制作应用五轴数控加工中心，采用实心实木制作，突出的腰带部位做成活料，采用燕尾槽和插销定位，其余模具做成整体；
d.制作芯盒和芯骨：芯盒的主体材料采用木质框架+表面环氧树脂涂层，芯盒框架采用刚性且可拆卸结构，芯骨的主框架采用方钢，芯骨采用开环式焊接；
e.制芯、下芯：流砂制芯，制芯时，用专用工装在砂芯内腔开槽，拆芯后，用软吊带将砂芯翻转使刮砂面着地，修补砂芯表面，刷两层锆英粉涂料，喷涂第三层，砂芯刷涂完毕后，严格检查芯子与砂型之间是否严丝合缝，严丝合缝后下芯；
f.造型：采用组合式砂箱三箱实体造型，造型用砂为树脂自硬砂，面砂采用铬铁矿砂，背砂采用硅砂；
g.开箱；
h.合箱；
i.压箱：合箱完毕后，放置压箱铁，烘箱等待浇注；
j.浇注：浇注系统采用底注雨淋式，并应用浇注系统设计计算软件进行模拟优化，确定内浇口及直浇道数量；
k.冒口切割；
l.热处理；
m.型线检测；
n.铲磨；
o.抛丸。
2.如权利要求1所述的一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：所述开环式芯骨是由内部的环状方钢A（1）、外部的四块弧形方钢B（2）搭接成环状通过沿径向布置的方钢C（4）和方钢D（5）连接而成。
3.如权利要求2所述的一种薄壁环形铸件的铸造方法，其特征是：所述方钢C（4）套入方钢D（5）内。
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