CN104384451B - 用于u型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统 - Google Patents
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Abstract
用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，它包括侧浇冒口、直浇冒口、主浇道和浇口杯，侧浇冒口和直浇冒口的底部均与扩散器蜡件相连，侧浇冒口和直浇冒口的顶面平齐，侧浇冒口和直浇冒口的顶部分别与长方体状的平放的主浇道的底面相连，所述主浇道的顶面连接浇口杯。本发明防止铸件出现缩孔、粘砂、金属刺等铸造缺陷，提高了产品合格率，降低了生产成本，适用于内部结构、形状复杂、壁厚差大、制造精度要求高，复杂的三维多条螺旋环绕轮的叶轮，特别是壁厚差较大的闭式水利、化工等液体高压输送设备零部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸件的浇注系统，尤其是一种用于增压扩散器铸件的浇注系统，属于铸造技术领域。
背景技术
U型螺旋增压扩散器是U型多级螺旋超高压泵的核心部件，材料为奥氏体铸造不锈钢，U型叶片组成了该产品的核心技术，叶片的形状为多条厚2mm的U型环状螺旋环绕设置，如图1所示，中间为多条壁厚2mm的U型环状螺旋环绕叶片与壁厚60mm出口和壁厚19mmU型外环组成了U型螺旋环状密闭水道。由于产品的结构特殊，形状复杂，目前一般采用熔模精密铸造的方式进行扩散器铸件的生产。扩散器铸件的结构如图2所示，铸件带有阶梯孔，其中阶梯孔孔径最大的一侧的端面为具有大平面的叶片起始端面。熔模精密铸造一般包括制作蜡件、组数、沾浆、制壳、脱蜡、焙烧、浇注、碎壳和清理步骤，扩散器蜡件的结构与扩散器铸件产品结构相同。
在组数步骤中，首先将扩散器蜡件平放，其中叶片起始端面朝上，之后将浇注系统设置在蜡件的上部，完成组合装配。扩散器体螺旋环绕水道叶片2mm厚度，叶片与内外环的19mm的厚度差，在铸件生产过程中，使用合适铸件的浇注系统就显得尤为重要。若浇注系统设计的不合适，在铸件浇注过程中若浇注温度低，水道叶片出现冷隔、浇不足等缺陷；若浇注温度高，铸件叶片根部容易产生缩孔、出现漏壳和金属刺或断齿等缺陷。浇注速度快时，铸件叶片发生破损、断裂、漏壳，铸件叶片根部缩孔；浇注速度慢时叶片浇不足。因此铸件的产品合格率低，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，防止铸件出现缩孔、粘砂、金属刺等铸造缺陷，提高了产品合格率，降低了生产成本。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，它包括侧浇冒口、直浇冒口、主浇道和浇口杯，所述直浇冒口设置在扩散器蜡件的大平面上，直浇冒口为一柱体，所述柱体的横截面为一段圆弧，所述圆弧由两段与扩散器蜡件均同心的弧线和连接两段弧线同侧的两段等长的相互平行的直线组成，所述侧浇冒口设置在扩散器蜡件的外缘，所述侧浇冒口由上部与直浇冒口外形相应的圆环柱体和下部的随高度下降外侧边缘向内侧边缘不断靠近的倾斜的锥体组成，所述锥体的横截面形状与直浇冒口的横截面形状相应。
侧浇冒口和直浇冒口的底部均与扩散器蜡件相连，侧浇冒口和直浇冒口的顶面平齐，侧浇冒口和直浇冒口的顶部分别与长方体状的平放的主浇道的底面相连，所述主浇道的顶面连接浇口杯。
上述用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，所述侧浇冒口和直浇冒口均设置两个，两个侧浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的外缘；两个直浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的大平面上，两个侧浇冒口的中心连线和两个直浇冒口的中心连线相重合。
上述用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，主浇道设置两条，两条主浇道底部分别与扩散器蜡件阶梯孔同侧的相邻的侧浇冒口和直浇冒口相连接，两条主浇道的顶部搭接一中心线与主浇道中心线位于同一竖直面内的平板，所述浇口杯垂直设置在平板的上端面，所述平板长度方向的两端分别设置一底部与主浇道相连的平板模头。
上述用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，所述直浇冒口的内侧的弧线半径小于阶梯孔的最大孔径；外侧的弧线与叶片之间的距离大于四倍叶片的厚度。
上述用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，所述侧浇冒口的上部的内侧弧线半径小于扩散器蜡件的外缘半径；侧浇冒口的下部的内侧弧线与扩散器蜡件的外缘重合；侧浇冒口(2)的下部的外侧弧线与内侧弧线之间的距离大于叶片的厚度。
本发明的有益效果在于：
本发明适用于内部结构、形状复杂、壁厚差大、制造精度要求高，复杂的三维多条螺旋环绕轮的叶轮，特别是壁厚差较大的闭式水利、化工等液体高压大流量输送设备零部件。
使用本发明解决了铸件缩孔问题，侧浇冒口与直浇冒口的位置设计方便控制钢水的流向，使钢水在浇注时分别从外壁沿圆环切向和顶部垂直方向流入铸型，两个方向的钢水相汇与叶片处，减弱了钢水对叶片的直接冲击，防止叶片破损和过热，避免叶片与内外圆环的交汇处出现缩孔、粘砂、漏壳、金属刺等铸造缺陷。
侧浇冒口的外侧弧线与内侧弧线之间的距离大于叶片的厚度，防止叶片与外缘结合部缩孔，避免了在铸件浇注时高温冲击使叶片处漏壳，提高了铸件的合格率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是扩散器叶片的结构示意图；
图2是U型螺旋增压扩散器铸件的结构示意图；
图3是本发明的等轴视图；
图4是本发明的主视图；
图5是图4的A向视图。
图中各标号清单为：1、扩散器蜡件，2、侧浇冒口，3、直浇冒口，4、主浇道，5、浇口杯，6、平板模头。
具体实施方式
一种用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，所述浇注系统设置在扩散器蜡件1的上部，浇注系统的结构参看图3-图5，它包括侧浇冒口2、直浇冒口3、主浇道4、浇口杯5和平板模头6。所述侧浇冒口2、直浇冒口3和平板模头6均设置两个，所述主浇道4设置两条。两个侧浇冒口、两个直浇冒口、两条主浇道4和两个平板模头6的中心连线均与扩散器蜡件1的径向位于同一竖直面内。
两个侧浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的外缘；两个直浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的大平面上，两个侧浇冒口的中心连线和两个直浇冒口的中心连线相重合。侧浇冒口2和直浇冒口3的底部均与扩散器蜡件相连，侧浇冒口2和直浇冒口3的顶面平齐，位于同一水平面内。所述主浇道4为一长方体结构，两条主浇道水平放置，主浇道的长度方向与两个侧浇冒口的中心连线相平行。主浇道底部分别与扩散器蜡件阶梯孔同侧的相邻的侧浇冒口和直浇冒口相连接，两条主浇道之间留有空隙，在两条主浇道的空隙上架设一长方体结构的平板，所述平板的长度方向的中心线与主浇道中心线位于同一竖直面内，平板的两端搭接在主浇道的顶面，平板的长度小于两条主浇道外侧的距离。所述浇口杯5垂直设置在平板的上端面，所述平板长度方向的两端分别设置平板模头6，所述平板模头6的底部与主浇道相连。
所述直浇冒口3为一柱体，所述柱体的横截面形状为一段圆弧，所述圆弧由两段与扩散器蜡件均同心的弧线和连接两段弧线同侧的两段等长的相互平行的直线组成。其中位于内侧的弧线的半径小于扩散器蜡件阶梯孔的最大孔径；位于外侧的弧线与叶片起始端之间的水平距离大于四倍叶片的厚度。
所述侧浇冒口2由上部的圆环柱体的圆环柱体和下部的锥体组成，所述圆环柱体的横截面与直浇冒口外形相对应，其中内侧的弧线半径小于扩散器蜡件的外缘半径。所述锥体的横截面形状与上部的圆环柱体的横截面形状相对应，其中内侧的弧线与扩散器蜡件的外缘重合，外侧的弧线随着高度的下降向内侧的弧线靠拢，其中外侧的弧线与内侧的弧线之间的最小距离大于一个叶片的厚度，形成由外向内的倾斜面。
本发明的装配工艺为：
1)首先将扩散器蜡件1水平放置，使得叶片起始端面朝上。2)粘接侧浇冒口2：使用粘结蜡，将两个侧浇冒口下部锥体的内侧弧线与扩散器的外缘对称粘接，同时保证侧浇冒口的顶面保持水平，两个侧浇冒口与扩散器蜡件中心对称。3)粘接直浇冒口3：根据侧浇冒口的位置，使用粘结蜡，粘接直浇冒口，保证直浇冒口离扩散器叶片起始端的距离大于四倍叶片厚度的工艺要求和位置要求，同时保证直浇冒口的顶面保持水平，直浇冒口的顶面与侧浇冒口的顶面位于同一水平面。4)依次使用粘结蜡粘结主浇道4、带浇口杯5的平板和平板模头6。
Claims (5)
1.用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，其特征是，它包括侧浇冒口（2）、直浇冒口（3）、主浇道（4）和浇口杯（5），
所述直浇冒口（3）设置在扩散器蜡件的大平面上，直浇冒口（3）为一柱体，所述柱体的横截面为一段圆弧，所述圆弧由两段与扩散器蜡件均同心的弧线和连接两段弧线同侧的两段等长的相互平行的直线组成，所述侧浇冒口（2）设置在扩散器蜡件的外缘，所述侧浇冒口（2）由上部与直浇冒口外形相应的圆环柱体和下部的随高度下降外侧边缘向内侧边缘不断靠近的倾斜的锥体组成，所述锥体的横截面形状与直浇冒口（3）的横截面形状相应，
侧浇冒口（2）和直浇冒口（3）的底部均与扩散器蜡件相连，侧浇冒口（2）和直浇冒口（3）的顶面平齐，侧浇冒口（2）和直浇冒口（3）的顶部分别与长方体状的平放的主浇道（4）的底面相连，所述主浇道（4）的顶面连接浇口杯（5）。
2.根据权利要求1所述的用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，其特征是，所述侧浇冒口（2）和直浇冒口（3）均设置两个，两个侧浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的外缘；两个直浇冒口径向对称设置在扩散器蜡件的大平面上，两个侧浇冒口的中心连线和两个直浇冒口的中心连线相重合。
3.根据权利要求2所述的用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，其特征是，主浇道（4）设置两条，两条主浇道底部分别与扩散器蜡件阶梯孔同侧的相邻的侧浇冒口和直浇冒口相连接，两条主浇道的顶部搭接一中心线与主浇道中心线位于同一竖直面内的平板，所述浇口杯（5）垂直设置在平板的上端面，所述平板长度方向的两端分别设置一底部与主浇道相连的平板模头（6）。
4.根据权利要求1所述的用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，其特征是，所述直浇冒口（3）的内侧的弧线半径小于阶梯孔的最大孔径；外侧的弧线与叶片之间的距离大于四倍叶片的厚度。
5.根据权利要求1所述的用于U型螺旋增压扩散器铸件的浇注系统，其特征是，所述侧浇冒口（2）的上部的内侧弧线半径小于扩散器蜡件的外缘半径；侧浇冒口（2）的下部的内侧弧线与扩散器蜡件的外缘重合；侧浇冒口（2）的下部的外侧弧线与内侧弧线之间的距离大于叶片的厚度。
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