CN103894550B - 连体式铜合金桨毂铸造设备及其专用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桨毂的铸造工艺，尤其是涉及一种连体式铜合金桨毂铸造设备及其专用方法。其主要是解决现有技术所存在的桨毂的铸造技术难度较大，并且使用时容易在海水中形成内漏，造成润滑油外漏，既不安全又不环保等的技术问题。本发明的步骤为：铜水浇满第一浇杯，拔开第一石墨拔塞，铜水流至两个第一中箱、第二中箱之间的分型线下8-12mm时停浇第一浇注系统；浇包转向第二浇注系统，铜水浇满第二浇杯，拔开第二石墨拔塞，铜水浇至产品上方90-110mm处停浇；从中频电炉内出大于1300℃的高温铜水从第三浇杯处冲第一次冒口，铜水上冲至第二道冲冒口内浇口下8-12mm处停浇，然后从第四浇杯处冲冒口至满，最后出连体式铜合金桨毂铸件成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种桨毂的铸造工艺，尤其是涉及一种连体式铜合金桨毂铸造设备及其专用方法。
背景技术
船用可调螺距螺旋桨连体式桨毂相比分体式桨毂有如下优势：连体式桨毂的油缸与桨毂直接铸造在一起，减少了一道装配工序，节约了人力和物力资源；连体式桨毂的油缸与桨毂直接铸造在一起，减轻产品自身重量，大大节约了物力资源；连体式桨毂的油缸与桨毂直接铸造在一起，安全性能更高，没有海水内漏润、滑油外漏的风险。
整体式桨毂虽然有着独特的优势，但是增加了铸造技术难度，第一：增加了单件产品自身的重量；第二：增加产品高度；第三：产品壁厚差相对更大更多，第四：此铸件是典型的异形厚壁件。
此类产品只有靠国外采购，国内只有部份公司有设计此类桨毂，但产品的质量并不乐观，容易在海水中形成内漏，造成润滑油外漏，既不安全又不环保。
发明内容
本发明是提供一种连体式铜合金桨毂铸造设备及其专用方法，其主要是解决现有技术所存在的桨毂的铸造技术难度较大，并且使用时容易在海水中形成内漏，造成润滑油外漏，既不安全又不环保等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的连体式铜合金桨毂铸造设备，包括箱体，所述的箱体由上箱、第一中箱、第二中箱、下箱组成，箱体内设有型腔，型腔内设有主泥芯，主泥芯形成桨毂内壁形状，主泥芯靠4个芯头定位在型腔内，上箱上设有第一浇杯、第二浇杯、第三浇杯、第四浇杯，第一浇杯、第二浇杯上分别设有第一石墨拔塞、第二石墨拔塞，第一浇杯通过第一直浇道、第一横浇道、第一环形浇道、内浇口通到型腔底部，第二浇杯通过第二直浇道、第二横浇道、第二环形浇道、通到型腔中部，第三浇杯、第四浇杯分别通过浇道连通型腔上部，主泥芯内出气通道用软管通过四个芯头引出砂箱外，主泥芯顶部设有出气孔通往上箱外。
本发明的铸件有如下铸造技术难点：异形：拐弯拐角处多，结构非常复杂；厚壁：成品最大厚度处要求95mm；壁厚差大:最厚与最溥处相差35mm；产品质量要求特高：要求100%PT；压力测试最高处要求6.7MPa，历时30min不得有渗漏现象；要第三方CCS船检；高度高：成品1010mm。
本发明铸件采用树脂砂实样木模造型，2个泥芯，泥芯靠四个窗口泥芯头定位悬挂住，泥芯形成桨毂内壁形状，靠四个芯头定位在型腔内，泥芯底部为铬矿砂，采用开放式下雨淋底注工艺，两道主浇注系统，两道辅助浇注系统来完成整过铸件的浇注过程，保温发热明冒口一个，保温发热暗冒口四个，铜合金冷铁50块，工艺补贴一处，钢板过滤网2块，陶瓷过滤网2块，铬矿砂1处。木模和芯盒的结构应注意采用活块等措施，以方便起模。
挡板式浇杯在铸造行业并不少见，但是需要有配套的模具方能实现，一套挡板式浇杯模具一般价格在3000-6000元之间，有厂家为了使用寿命长，甚至采用铝模，模具费价格更高，需1万元左右的模具费，本发明为克服木模价格贵且不耐用，铝模耐用但价格贵的现状，采用3mm钢板卷成圆桶，加一块木板封底，用螺丝连接在钢板上，经久耐用，此套模具材料费200元加上人工费200元，总共造价在400元左右，解决了木模贵且不耐用，铝模耐用但更贵的格局。
作为优选，所述的第一直浇道与第一横浇道之间、第二直浇道与第二横浇道之间分别设有第一集渣包、第二集渣包。
作为优选，所述的第一横浇道上分别设有第一钢板过滤网、第一陶瓷过滤网；第二横浇道上分别设有第二钢板过滤网、第二陶瓷过滤网。
作为优选，所述的主泥芯中部的凹槽处设有第一冷铁，芯头的颈部设有第二冷铁，芯头的下部设有第三冷铁，型腔的底面的外沿环设有多个第四冷铁，型腔的底端面设有第五冷铁，型腔底部的凹槽处环设有第七冷铁，第七冷铁的上方设有第六冷铁。第一冷铁4块；第二冷铁4块；第三冷铁4块;；第四冷铁8块；第五冷铁8块；第六冷铁4块；第七冷铁18块。传统工艺有时会用到冷铁，但数量及少，不敢多放，本发明所使用冷铁共50块，冷铁使用前均需抛丸和热烘，保证无锈无水无油无圬。
铸造铜合金使用的成型冷铁均是外购生铁材料，因为是成型冷铁，只适用于此产品，所以是一次性使用，这批冷铁共50块，外购需3000元左右。而本发明使用与铸件同材料的冷铁，用涂料把冷铁与产品分离开，一般人会认为同材料可能在浇注时高温的铜液会把冷铁熔掉，导至产品报废，但本发明通过了多次的实际论证，不会熔掉，本发明的铜冷铁是在浇注铜削时浇注出来的，所以没有熔炼成本，因是成型冷铁，尺寸定做，不能重复使用，但本发明可以当成原材料回炉使用，所以此冷铁是0成本。
作为优选，所述的型腔的上部设有保温发热板。
作为优选，所述的型腔中部连通有暗冒口，暗冒口内表面包覆有冒口发热套。传统工艺此处没有热节，不会设置冒口，但出来的铸件此处的结晶不会很致密，有产品试压漏水的风险，此工艺在这里设置了保温发热冒口，完全解决了上述漏水的风险。
一种连体式铜合金桨毂铸造方法，所述的方法包括：
a．将主泥芯安装到箱体内，配箱前先进行烘烤，合箱后再用大于140度的热风机进行长时间烘烤；
b．将第一石墨拔塞塞住准备好，铜水浇满第一浇杯，拔开第一石墨拔塞，铜水经第一直浇道、第一横浇道、第一环形浇道、内浇口进入铸件本体型腔，待铜液流至两个第一中箱、第二中箱之间的分型线下8-12mm时停浇第一浇注系统；
c．浇包转向第二浇注系统，第二石墨拔塞塞住准备好，铜水浇满第二浇杯，拔开第二石墨拔塞，铜水经第二直浇道、第二横浇道、第二环形浇道从四个暗冒口外分散进入型腔，待铜水浇至产品上方90-110mm处停浇；
d．从中频电炉内出大于1300℃的高温铜水从第三浇杯处冲第一次冒口，铜水上冲至第二道冲冒口内浇口下8-12mm处停浇，然后从第四浇杯处冲冒口至满，立即在保温发热板处盖上保温发热剂；
e．浇注后满20小时松开箱体紧固件释放部份应力，满24小时后开箱即出成品连体式铜合金桨毂。
打泥芯时注意开出气通道；所有冷铁必将表面清理干清，不得有任何污垢，锈迹。因砂型比较厚实，配箱前先用煤气烘烤，合箱后再用大于140度的热风机进行12小时烘烤。浇杯为安有拔塞的挡板式浇杯，拔塞下正对直浇道，拔塞后，铜水经直浇道、集渣包、钢板过虑网、辅助横浇道、陶瓷过滤网、环形浇道、八个内浇道进入型腔。
本发明的熔炼炉型：5吨中频电炉。熔炼工艺流程：烘料→下料→预热→熔化→升温→炉前检验→除气→升温→除渣→强熔→出炉→除气→含气试样检验→镇静。
本发明采用两道四次过滤，传统工艺一般只有一道一次过滤，本工艺采用两道四次过滤，第一道第一次钢板过滤，采用的是自制钢板打孔式滤网，目的是减压，可缓冲直浇道下来的压力，同时在过滤网的上方设有集渣包，可有效的集渣，第一道第二次陶瓷滤网，主要目的过滤掉第一次过滤没有完全而剩下的氧化渣，是完全可以把浇注过程中产生的二次氧化渣。
传统工艺一般是一次成型，少数使用冲冒口，就算冲冒口也是从一个地方进水。
本发明采用两次冲冒口，每次从不同的高度不同的地方分散冲冒口，先冲下再冲上，分多个内浇口温度分布均匀，冲冒口时机和温度：铸件本体浇注完毕后往上再浇100-120mm，停浇，从炉内出高温铜水，温度大于1300摄取氏度进行补浇冒口，达到了冒口温度大于铸件本体温度，冒口上面温度大于冒口下温度，冒口等高度处温度一致的效果，从而达到了冒口补缩的最佳效果。
作为优选，所述的第一浇杯、第二浇杯浇注的铜水温度为1170-1178℃。
作为优选，所述的第一浇杯内的铜水依次经过第一直浇道、第一集渣包、第一钢板过滤网、第一横浇道、第一陶瓷过滤网、第一环形浇道、内浇口后进入铸件本体型腔。
作为优选，所述的第二浇杯内的铜水依次经过第二直浇道、第二集渣包、第二钢板过滤网、第二横浇道、第二陶瓷过滤网、第二环形浇道从四个暗冒口外分散进入型腔。
因此，本发明具有结构合理，等特点。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图；
附图2是本发明铸件成品的一种结构示意图；
附图3是本发明的工艺流程图。
图中零部件、部位及编号：上箱1、第一中箱2、第二中箱3、下箱4、型腔5、主泥芯6、芯头7、第一浇杯8、第二浇杯9、第三浇杯10、第四浇杯11、第一石墨拔塞12、第二石墨拔塞13、第一直浇道14、第一横浇道15、第一环形浇道16、内浇口17第二直浇道18、第二横浇道19、第二环形浇道20、出气孔21、第一集渣包22、第二集渣包23、第一钢板过滤网24、第一陶瓷过滤网25、第二钢板过滤网26、第二陶瓷过滤网27、第一冷铁28、第二冷铁29、第三冷铁30、第四冷铁31、第五冷铁32、第六冷铁33、第七冷铁34、保温发热板35、暗冒口36、冒口发热套37、保温发热剂38、连体式铜合金桨毂39。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的连体式铜合金桨毂铸造设备，如图1，包括箱体，箱体由上箱1、第一中箱2、第二中箱3、下箱4组成，箱体内设有型腔5，型腔内设有主泥芯6，主泥芯形成桨毂内壁形状，主泥芯靠4个芯头7定位在型腔内，上箱上设有第一浇杯8、第二浇杯9、第三浇杯10、第四浇杯11，第一浇杯、第二浇杯上分别设有第一石墨拔塞12、第二石墨拔塞13，第一浇杯通过第一直浇道14、第一横浇道15、第一环形浇道16、内浇口17通到型腔底部，第二浇杯通过第二直浇道18、第二横浇道19、第二环形浇道20、通到型腔中部，第三浇杯、第四浇杯分别通过浇道连通型腔上部，主泥芯内出气通道用软管通过四个芯头引出砂箱外，主泥芯顶部设有出气孔21通往上箱外。第一直浇道14与第一横浇道15之间、第二直浇道18与第二横浇道19之间分别设有第一集渣包22、第二集渣包23。第一横浇道15上分别设有第一钢板过滤网24、第一陶瓷过滤网25；第二横浇道19上分别设有第二钢板过滤网26、第二陶瓷过滤网27。主泥芯中部的凹槽处设有第一冷铁28，芯头7的颈部设有第二冷铁29，芯头的下部设有第三冷铁30，型腔的底面的外沿环设有多个第四冷铁31，型腔的底端面设有第五冷铁32，型腔底部的凹槽处环设有第七冷铁34，第七冷铁的上方设有第六冷铁33。型腔的上部设有保温发热板35。型腔中部连通有暗冒口36，暗冒口内表面包覆有冒口发热套37。
本例的连体式铜合金桨毂铸造方法，如图3，本件浇注重量2800KG，其步骤为：
a．将主泥芯6安装到箱体内，配箱前先进行烘烤，合箱后再用大于140度的热风机进行长时间烘烤；
b．将第一石墨拔塞12塞住准备好，1170-1178℃的铜水浇满第一浇杯8，拔开第一石墨拔塞，铜水经第一直浇道14、第一集渣包22、第一钢板过滤网24、第一横浇道15、第一陶瓷过滤网25、第一环形浇道16、内浇口17后进入铸件本体型腔5，待铜液流至两个第一中箱2、第二中箱3之间的分型线下8-12mm时停浇第一浇注系统；
c．浇包转向第二浇注系统，第二石墨拔塞13塞住准备好，1170-1178℃的铜水浇满第二浇杯9，拔开第二石墨拔塞，铜水经第二直浇道18、第二集渣包23、第二钢板过滤网26、第二横浇道19、第二陶瓷过滤网27、第二环形浇道20从四个暗冒口35外分散进入型腔5，待铜水浇至产品上方90-110mm处停浇；
d．从中频电炉内出大于1300℃的高温铜水从第三浇杯10处冲第一次冒口，铜水上冲至第二道冲冒口内浇口下8-12mm处停浇，然后从第四浇杯11处冲冒口至满，立即在保温发热板34处盖上保温发热剂38；
e．浇注后满20小时松开箱体螺丝释放部份应力，满24小时后开箱即出连体式铜合金桨毂39，连体式铜合金桨毂如图2所示。
连体式铜合金桨毂铸件的技术要求：
机械性能Rm≥590Mpa；Re≥245Mpa；A≥16%；化学成份：Cu77-82%，Al7.0-11.0%，Mn0.5-4.0%，Zn≦1.0%，Fe2.0-6.0%，Ni3.0-6.0%，Sn≦0.1%，Pb≦0.03%。
成品进行着色探伤；
内部需经0.5MPa压力测试，历时15min；其中油缸部份经6.7MPa压力测试，历时30min，不得有渗漏现象。产品成品需经中国船级社检验。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种连体式铜合金桨毂铸造设备，包括箱体，其特征在于所述的箱体由上箱（1）、第一中箱（2）、第二中箱（3）、下箱（4）组成，箱体内设有型腔（5），型腔内设有主泥芯（6），主泥芯形成桨毂内壁形状，主泥芯靠4个芯头（7）定位在型腔内，上箱上设有第一浇杯（8）、第二浇杯（9）、第三浇杯（10）、第四浇杯（11），第一浇杯、第二浇杯上分别设有第一石墨拔塞（12）、第二石墨拔塞（13），第一浇杯通过第一直浇道（14）、第一横浇道（15）、第一环形浇道（16）、内浇口（17）通到型腔底部，第二浇杯通过第二直浇道（18）、第二横浇道（19）、第二环形浇道（20）通到型腔中部，第三浇杯、第四浇杯分别通过浇道连通型腔上部，主泥芯内出气通道用软管通过四个芯头引出砂箱外，主泥芯顶部设有出气孔（21）通往上箱外。
2.根据权利要求1所述的连体式铜合金桨毂铸造设备，其特征在于所述的第一直浇道（14）与第一横浇道（15）之间、第二直浇道（18）与第二横浇道（19）之间分别设有第一集渣包（22）、第二集渣包（23）。
3.根据权利要求1所述的连体式铜合金桨毂铸造设备，其特征在于所述的第一横浇道（15）上分别设有第一钢板过滤网（24）、第一陶瓷过滤网（25）；第二横浇道（19）上分别设有第二钢板过滤网（26）、第二陶瓷过滤网（27）。
4.根据权利要求1所述的连体式铜合金桨毂铸造设备，其特征在于所述的主泥芯（6）中部的凹槽处设有第一冷铁（28），芯头（7）的颈部设有第二冷铁（29），芯头的下部设有第三冷铁（30），型腔（5）的底面的外沿环设有多个第四冷铁（31），型腔的底端面设有第五冷铁（32），型腔底部的凹槽处环设有第七冷铁（34），第七冷铁的上方设有第六冷铁（33）。
5.根据权利要求1所述的连体式铜合金桨毂铸造设备，其特征在于所述的型腔（5）的上部设有保温发热板（35）。
6.根据权利要求1所述的连体式铜合金桨毂铸造设备，其特征在于所述的型腔（5）中部连通有暗冒口（36），暗冒口内表面包覆有冒口发热套（37）。
7.一种连体式铜合金桨毂铸造方法，其特征在于所述的方法包括：
a．将主泥芯（6）安装到箱体内，配箱前先进行烘烤，合箱后再用大于140度的热风机进行长时间烘烤；
b．将第一石墨拔塞（12）塞住准备好，铜水浇满第一浇杯（8），拔开第一石墨拔塞，铜水经第一直浇道（14）、第一横浇道（15）、第一环形浇道（16）、内浇口（17）进入铸件本体型腔（5），待铜液流至两个第一中箱（2）、两个第二中箱（3）之间的分型线下8-12mm时停浇第一浇注系统；
c．浇包转向第二浇注系统，第二石墨拔塞（13）塞住准备好，铜水浇满第二浇杯（9），拔开第二石墨拔塞，铜水经第二直浇道（18）、第二横浇道（19）、第二环形浇道（20）从四个暗冒口（36）外分散进入型腔（5），待铜水浇至产品上方90-110mm处停浇；
d．从中频电炉内出大于1300℃的高温铜水从第三浇杯（10）处冲第一次冒口，铜水上冲至第二道冲冒口内浇口下8-12mm处停浇，然后从第四浇杯（11）处冲冒口至满，立即在保温发热板（35）处盖上保温发热剂（38）；
e．浇注后满20小时松开箱体紧固件释放部份应力，满24小时后开箱即出成品连体式铜合金桨毂。
8.根据权利要求7所述的连体式铜合金桨毂铸造方法，其特征在于所述的第一浇杯（8）、第二浇杯（9）浇注的铜水温度为1170-1178℃。
9.根据权利要求7所述的连体式铜合金桨毂铸造方法，其特征在于所述的第一浇杯（8）内的铜水依次经过第一直浇道（14）、第一集渣包（22）、第一钢板过滤网（24）、第一横浇道（15）、第一陶瓷过滤网（25）、第一环形浇道（16）、内浇口（17）后进入铸件本体型腔（5）。
10.根据权利要求7所述的连体式铜合金桨毂铸造方法，其特征在于所述的第二浇杯（9）内的铜水依次经过第二直浇道（18）、第二集渣包（23）、第二钢板过滤网（26）、第二横浇道（19）、第二陶瓷过滤网（27）、第二环形浇道（20）从四个暗冒口（36）外分散进入型腔（5）。
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