CN103567390A - 一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，该方法采用高溃散性树脂砂材料制作砂芯，在砂芯上制做工艺孔凸台(2)，通过工艺孔凸台(2)在整体铝合金枕梁铸件(7)上形成工艺孔(9)，完成了铝合金枕梁铸件(7)大型封闭型腔的一次成型，这种设计既可以在型腔砂芯设置定位机构，固定砂芯，防止砂型在浇注过程中漂浮，又可以在铸件清砂时作为出砂孔、清理型腔内残留芯砂，而且补焊工艺孔时，可直接将补丁置于工艺孔内，方便焊接，降低铸件生产成本及技术难度。

Description

一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法
技术领域
本发明是一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，属于铝合金铸造技术领域。 
背景技术
大型封闭型腔是铝合金铸件常见的结构之一，这些封闭的空腔用于存储液体、气体等介质，在工作时须承受较大的压力。如整体铸造油箱、发动机机匣、高速列车转向架枕梁等铸件都具有较大容积的封闭空腔结构，此类铸件在航空、航天、高铁等领域的应用比较广泛。 
早期由于造型材料溃散性差，封闭型腔结构采用分段铸造，再焊接成整体，这种铸造方法焊接工作量大，焊接面积和焊接热影响区大，铸件整体由于大面积补焊产生整体变形并影响铸件性能，焊接区域冶金质量控制困难。随着造型材料的发展，高溃散性造型材料的出现，对于封闭的型腔的铸造只需预留出造型材料清理和砂芯定位出口即可。 
高速列车转向架枕梁铸件(7)，其封闭型腔轮廓最大尺寸超过2800mm×1000mm×200mm，仅通过4处直径为φ85的圆形出口(8)与外界联通，由于与外界联通的截面小，在铸造时无法设置砂芯，因而大型封闭空腔无法直接整体铸造成形。此外，空腔中有多条横竖交叉的加强筋，加强筋之间连接处的截面积较小，不足以承担加强筋之间的砂芯的重量。 
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，其目的是通过在形成铝合金枕梁铸件的砂芯上增加16～20处工艺孔凸台，以支撑砂芯，将原有的分段铸造变成了整体铸造，提高铸件的整体质量，降低铸件生产成本及技术难度。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 
该种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，所述铝合金枕梁铸件是指高速列车用大型封闭型腔整体铝合金枕梁铸件(7)，该铝合金枕梁铸件(7)的封闭型腔轮廓最大尺寸为2800mm×1000mm×200mm，型腔中有多条横竖交叉的加强筋，其特征在于：该铝合金枕梁铸件的砂芯(1)采用高溃散性的PEP-SET铝合金树脂制造，在砂芯(1)的上表面设置16～20个直径为φ127mm的工艺孔凸台(2)，工艺孔凸台(2)位于砂芯(1)的中心线(3)两侧，距砂芯(1)的中心线(3)570mm～600mm和1200mm～1250mm的区域内，距砂芯(1)的中心线(3)570mm～600mm区域内的工艺孔凸台(2)的数量为5～6个，距砂芯(1)的中心线(3)1200mm～1250mm区域内的工艺孔凸台(2)的数量为3～4个，在上述两个区域内的工艺孔凸台(2)设置在该区域内两个形成加强筋的空腔(6)之间，该两个空腔(6)的连线与中心线(3)垂直； 
该工艺孔凸台(2)为倒置的梯形圆柱状，其中心截面的两边与砂芯(1)的上表面之间的夹角α为25°～40°。 
沿工艺孔凸台(2)与砂芯(1)的上表面接触的根部，在工艺孔凸台上加工内凹的环形槽(4)，在砂芯(1)上加工截面为环形直角三角形人环形凹槽(5)，环形槽(4)的高度L1和宽度H1均为1～2mm，直角三角形凹槽(5)的宽度H2为3～5mm，高度L2为3～5mm，直角三角形凹槽(5)的一直角边与环形槽(4)的高度方向的边重合。 
铸造完成后，砂芯上的工艺孔凸台(2)在整体铝合金枕梁铸件(7)上形成工艺孔(9)，通过工艺孔(9)将砂芯清理出来，清理之后，需采用与铝合金枕梁铸件(7)相同的材料对工艺孔(9)进行补焊，然后对焊补区域进行无损检测，焊补区域需符合铸件基体冶金质量。 
本发明技术方案的优点是：采用高溃散性树脂砂材料制作砂芯，在砂芯上制做工艺孔凸台(2)，通过工艺孔凸台(2)在整体铝合金枕梁铸件(7)上形成工艺孔(9)，完成了铝合金枕梁铸件(7)大型封闭型腔的一次成型，这种设计既可以在型腔砂芯设置定位机构，固定砂芯，防止砂型在浇注过程中漂浮，又可以在铸件清砂时作为出砂孔、清理型腔内残留芯 砂，而且补焊工艺孔时，可直接将补丁置于工艺孔内，方便焊接，降低铸件生产成本及技术难度。 
附图说明
图1为铝合金枕梁铸件(7)的整体结构示意图 
图2为铝合金枕梁铸件(7)的型腔结构示意图 
图3为铝合金枕梁铸件(7)的砂芯的结构示意图 
图4为铝合金枕梁铸件(7)的砂芯上工艺孔凸台(2)根部的结构示意图 
图5为铝合金枕梁铸件(7)上的工艺孔的位置示意图 
图6为铝合金枕梁铸件(7)上的工艺孔补焊后的效果图 
图7为铝合金枕梁铸件(7)上的工艺孔补焊区域X光底片 
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对发明技术方案作进一步地详述： 
参见附图1～5所示，该种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，所述铝合金枕梁铸件是指高速列车用大型封闭型腔整体铝合金枕梁铸件7，该铝合金枕梁铸件7的封闭型腔轮廓最大尺寸为2800mm×1000mm×200mm，型腔中有多条横竖交叉的加强筋，其特征在于：该铝合金枕梁铸件的砂芯1采用高溃散性的PEP-SET铝合金树脂制造，在砂芯1的上表面设置16～20个直径为φ127mm的工艺孔凸台2，工艺孔凸台2位于砂芯1的中心线3两侧，距砂芯1的中心线3570mm～600mm和1200mm～1250mm的区域内，距砂芯1的中心线3570mm～600mm区域内的工艺孔凸台2的数量为5～6个，距砂芯1的中心线31200mm～1250mm区域内的工艺孔凸台2的数量为3～4个，在上述两个区域内的工艺孔凸台2设置在该区域内两个形成加强筋的空腔6之间，该两个空腔6的连线与中心线3平行； 
该工艺孔凸台2为倒置的梯形圆柱状，其中心截面的两边与砂芯1的上表面之间的夹角α为25°～40°。 
沿工艺孔凸台2与砂芯1的上表面接触的根部，在工艺孔凸台上加 工内凹的环形槽4，在砂芯1上加工截面为环形直角三角形人环形凹槽5，环形槽4的高度L1和宽度H1均为1～2mm，直角三角形凹槽5的宽度H2为3～5mm，高度L2为3～5mm，直角三角形凹槽5的一直角边与环形槽4的高度方向的边重合。 
完成砂芯1的制做后，将砂芯1安装在砂型上，进行铸件浇注铝合金枕梁铸件7。浇注完成后，砂芯上的工艺孔凸台2在整体铝合金枕梁铸件7上形成工艺孔9，通过工艺孔9将砂芯清理出来，清理之后，需采用与铝合金枕梁铸件7相同的材料对工艺孔9进行补焊，补焊采用手工氩弧焊，焊好后将多余的焊瘤打光平整，焊接后如图6所示，进行无损检测。经检测，焊接区域的冶金质量满足铸件基体冶金质量要求，附图7为焊接区域的X光底片；铸件热处理后，铸件切取性能满足铸件技术使用条件要求，性能见附表1；内腔经打压试验满足耐压性能要求。焊接后，铸件整体变形量小于0.5mm。 
采用本发明所述铸造工艺已实现枕梁铸件批量生产，铸件合格率可达80%。 
表1枕梁铸件工艺孔切取性能与基体性能的比较 
注：以上数据为20根试样的平均值。 

Claims (2)

1.一种针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，所述铝合金枕梁铸件是指高速列车用大型封闭型腔整体铝合金枕梁铸件(7)，该铝合金枕梁铸件(7)的封闭型腔轮廓最大尺寸为2800mm×1000mm×200mm，型腔中有多条横竖交叉的加强筋，其特征在于：该铝合金枕梁铸件的砂芯(1)采用高溃散性的PEP-SET铝合金树脂制造，在砂芯(1)的上表面设置16～20个直径为φ127mm的工艺孔凸台(2)，工艺孔凸台(2)位于砂芯(1)的中心线(3)两侧，距砂芯(1)的中心线(3)570mm～600mm和1200mm～1250mm的区域内，距砂芯(1)的中心线(3)570mm～600mm区域内的工艺孔凸台(2)的数量为5～6个，距砂芯(1)的中心线(3)1200mm～1250mm区域内的工艺孔凸台(2)的数量为3～4个，在上述两个区域内的工艺孔凸台(2)设置在该区域内两个形成加强筋的空腔(6)之间，该两个空腔(6)的连线与中心线(3)平行；
该工艺孔凸台(2)为倒置的梯形圆柱状，其中心截面的两边与砂芯(1)的上表面之间的夹角α为25°～40°。
2.根据权利要求1所述的针对铝合金枕梁铸件砂芯工艺孔的设计方法，其特征在于：沿工艺孔凸台(2)与砂芯(1)的上表面接触的根部，在工艺孔凸台上加工内凹的环形槽(4)，在砂芯(1)上加工截面为环形直角三角形人环形凹槽(5)，环形槽(4)的高度L1和宽度H1均为1～2mm，直角三角形凹槽(5)的宽度H2为3～5mm，高度L2为3～5mm，直角三角形凹槽(5)的一直角边与环形槽(4)的高度方向的边重合。
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