CN104759594A - 一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，包括上砂箱、砂型、底座、砂芯，上砂箱的底部固定于急冷块的上表面，急冷块的底部固定于底座的上表面，上砂箱填砂造型后而形成砂型，砂芯通过芯头与冷型内孔定位，形成破碎壁的内腔结构，型砂设有浇注通道及冒口，浇注通道上端延伸至与外界相通，浇注通道向下延伸至砂芯，端口与破碎壁的成型部贯通；冒口贯通破碎壁的成型部与外界；急冷块的内壁对应于破碎壁成型部的重要工作部位外壁；冷型形成通水槽，此通水槽的外壁正对于破碎壁成型部的下端部。本发明高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置能保证破碎壁在铸造过程中获得晶粒细小且无缩孔、缩松、无夹渣缺陷的铸造组织。

Description

一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种高锰钢破碎壁铸件快速与顺序凝固装置。

背景技术

圆锥破碎机是冶金、化工、建材、水电、矿山、交通建设等工业部门对不同硬度的各种矿石或岩石进行破碎或细碎的一种机械设备，其具有结构可靠、运转平稳、生产效率高、调整方便、产品粒度均匀等特点。其工作原理如图1所示，其中:标号1’为轧臼壁、标号2’为破碎壁、标号3’为锥齿轮、标号4’为偏心摆动机构。

在破碎机中，轧臼壁与破碎壁是设备运转过程中的两个关键部件，破碎机工作时，这两个工件受到破碎物料的挤压、冲击与磨损，从而迅速失效，故其工作寿命决定设备的品质质量与工作效率。提高轧臼壁与破碎壁的制作质量，特别是提高其耐磨性，可以提高破碎机的工作寿命，提高工作效率，降低设备损耗。

轧臼壁的结构如图2a、2b所示，A部是重要工作部位,轧臼壁在使用过程中需要具有良好的抗冲击性能及抗磨损性能。因此，常用高锰钢材料进行铸造的方法生产破碎壁，但高锰钢是一种本质粗晶粒金属材料，且因热处理过程无相变，无法通过热处理细化晶粒，所以高锰钢铸件除要求铸件无缩孔、缩松、夹杂物等铸造缺陷外，铸造原始组织中的晶粒度大小对铸件抗冲击性能及抗耐磨性能产生重要的影响，对于破碎壁铸件来说，获得晶粒细小、无缩孔缩松和夹渣等缺陷的铸造组织，是铸造生产过程中的一道难题。

现有破碎壁铸造工艺方案中，最常用是采用砂型铸造技术，其铸造方案如图3a、3b所示，有两种工艺方案，图3a中，浇注系统1a、补缩冒口2a、型砂3a、破碎壁(铸件)4a、上砂箱5a、下砂箱6a，轧臼壁铸造时的方位与工作时相同，工作部位在铸件下部，但由于工作部位铸件比较厚，铸件上部较薄，在凝固时铸件上部先凝固，下部后凝固，下部后凝固时由于得不到上部金属的补缩，必定在铸件下部工作部位产生缩孔缩松。因此，铸件工作部位不可避免地存在缩孔缩松的缺陷，影响工作性能及使用寿命。

图3b中，浇注系统1b、补缩冒口2b、型砂3b、破碎壁(铸件)4b、上砂箱5b、下砂箱6b，铸件工作部位朝上，利用冒口对铸件工作部位进行补缩，可以实现铸件从下至上的顺序凝固，避免铸件产生缩孔缩松缺陷，但由于铸件工作部位在上且与冒口接触，根据金属凝固原理，凝固过程中夹杂物向上浮动，及夹杂物最后凝固部位聚集这一特性。则铸件工作部位夹杂物比较多，此时，铸件的重要工作部位在铸件上部，属于最后凝固部位，铸件凝固时间比较长，因而晶粒粗大。因此，铸件工作部位可能无缩孔缩松缺陷，但因晶粒粗大，夹杂物多，铸件工作时的抗冲击性能与抗磨损性能必定较差，不是一种好的工艺方案。

从以上分析可知，单纯的砂型铸造难以获得高质量的高锰钢破碎壁铸件。

发明内容

为解决上述铸造难题，本发明提供了一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其能保证破碎壁特别是破碎壁的重要工作部位在铸造过程中获得晶粒细小且无缩孔、缩松、无夹渣缺陷的铸造组织。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，包括上砂箱、砂型、底座、砂芯，上砂箱的底部固定于急冷块的上表面，急冷块的底部固定于底座的上表面，上砂箱填砂造型后而形成砂型，砂芯通过芯头与冷型内孔定位，形成破碎壁的内腔结构，型砂设有浇注通道及冒口，浇注通道上端延伸至与外界相通，浇注通道向下延伸至砂芯，端口与破碎壁的成型部贯通；冒口贯通破碎壁的成型部与外界；急冷块的局部内壁对应于破碎壁成型部的重要工作部位外壁；冷型形成通水槽，此通水槽的外壁正对于破碎壁成型部的下端部。

优选的，底座包括底座架，冷型形成一圈所述的通水槽，通水槽的槽口朝外；底座架内圈形成一环形台阶，冷型搁于该台阶之上，冷型的上表面与底座架的上表面持平，且冷型的通水槽槽口被底座架的内壁封住。

优选的，冷型与底座架的接触处装入两个密封圈，两个密封圈分别处于通水槽槽口的上下方。

优选的，冷型与底座架之间通过连接螺钉固定连接。

优选的，设一进水管与出水管，进水管从下部穿过底座架后伸入冷型的通水槽而与通水槽连通，出水管从下部穿过底座架后伸入冷型的通水槽而与通水槽连通，进水管与出水管处于相对侧。

优选的，急冷块的下表面搁于冷型及底座架的上表面。

优选的，急冷块与底座架间形成上下相对应的定位孔，定位孔内装入定位销。

优选的，上砂箱下口沿与急冷块的上口沿内圈焊接。

本发明涉及一种圆锥破碎机上重要铸件—破碎壁铸造的工艺装置，该技术方案与现有砂型铸造技术相比，在铸件重要工作部位采用强制冷却技术，使铸件重要部位在凝固过程中获得细晶粒组织的同时，实现了顺序凝固，避免铸件产生缩孔、缩松及夹杂物缺陷，从根本上解决了轧臼壁铸造的品质质量。经试验表明，该发明技术方案生产的轧臼壁，其使用寿命是现有普通砂型铸造方法的1.5－2倍。

附图说明

图1是圆锥破碎机工作原理图。

图2a、2b是破碎壁的结构图。

图3a、3b是破碎壁砂型铸造的两种方案。

图4是整体结构图。

图5是底座结构图。

图6a、6b是底座架的结构图。

图7是冷型的局部结构图。

图8是上砂箱与急冷块的结构图。

图9a、9b是外模结构图。

图10a、10b是上砂型造型图。

图11a、11b是砂芯制作图。

图12a、12b是芯盒结构图。

图4-12b中，1－浇注系统、2－冒口、3－上砂箱、4－型砂、5－破碎壁、6－急冷块、7－冷型、8－定位销、9－连接螺钉、10－密封圈、11－底座架、12－出水管、13－砂芯、14－进水管、15－造型外模、16－芯盒、17－底板、18－夹紧楔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细。

参见图4-12b，本实施例整体装置包括上砂箱3、砂芯13、底座，上砂箱3下口沿与急冷块6的上口沿内圈焊接而呈一体状，急冷块6在铸件凝固初期形成急冷作用，使铸件重要面形成良好的细晶粒组织。上砂箱3与急冷块6焊接成一整体结构如图8所示，B处为焊缝。

如图5所示，底座包括底座架11(图6a、6b)、冷型7(图7)，这两个零件构成了底座的主体。冷型7形成一圈通水槽7-1，通水槽7-1的槽口朝外。底座架11内圈形成一搁置台阶11-1，冷型7搁于该台阶11-1之上，冷型7的上表面与底座架11的上表面持平，且冷型7的通水槽槽口被底座架11的内壁封住。

冷型7与底座架11之间通过连接螺钉9固定连接。进水管14从下部穿过底座架11后伸入冷型7的通水槽7-1而与通水槽7-1连通，出水管12也从下部穿过底座架11后伸入冷型7的通水槽7-1而与通水槽7-1连通，进水管14与出水管12处于相对侧，上述构成了强制冷却系统，促使铸件从下至上依次冷却。

冷型7与底座架11的接触处(至少两处，分别处于通水槽7-1槽口的上下部)装入密封圈10。

急冷块6的下表面搁于冷型7及底座架11的上表面，且急冷块6与底座架11间形成上下相对应的定位孔，定位孔内装入定位销8。

冷型7采用纯铜制作而成，具有良好的导热系数，冷型7在工作过程中通过冷却水的流进流出对铸件下部形成强制冷却作用，冷型7与急冷块6的相互作用，保证铸件获得细晶粒凝固组织的同时，实现铸件从下至上依次凝固，使铸件中的夹杂物进入冒口2中，避免铸件产生缩孔缩松，从而实现破碎壁优质铸造生产控制。

在铸件凝固过程中，铸件在重力作用下，破碎壁5下端端面与冷型7一直紧密接触，因而保证破碎壁5在凝固过程中从冷型7导出热量，保持顺序凝固的进行。

上砂箱3填砂造型后变为砂型4，由外模15构成型腔，外模采用金属模，其模具结构如图9a、9b所示。

工艺所需的冒口2及浇注通道1由相应的保温冒口套及耐火管构成，造型时直接埋入砂型4中，造型操作时直接利用急冷块7定位，其操作过程如图10a、10b所示。

砂芯13形成破碎壁5的内腔结构，并依靠芯头13-1与冷型内孔7-2定位，浇注系统1由耐火管埋入砂芯13中直接构成浇注系统通道，其中直浇道应在砂芯13中的正中央，并与上砂箱3的耐火管位置相对应。

砂芯13由芯盒16填砂造型，芯盒底部由底板17封住，其造型操作如图11a、11b所示。

芯盒结构如图12a、12b所示，芯盒16由两半部构成，两半部形成相对应的两凸角，制芯时两半部相对拼接并采用楔形夹板18夹紧于两半部的相对应凸角。

在底座、砂芯及上砂箱合箱构成型腔后，通过浇注系统浇注金属液，金属液凝固时，破碎壁工作面在急冷块的急冷作用下，工作面快速凝固，形成细晶粒区，但由于工作面为外壁面，温度下降时因收缩使破碎壁的工作面与急冷块形成间隙，冷却效果减弱，因此在破碎壁的下端面设计了由冷却水冷却的冷型，在破碎壁凝固过程中，铸件在重力的作用下，下端面与冷型紧密贴合，冷型在冷却水的作用下，保持较大的冷却能力与散热能力，铸件凝固所产生的热量不断被冷却水带走，促使铸件下端始终保持较低的温度，从而形成从下至上的凝固顺序，使凝固过程中产生的夹渣物进入铸件上部直至冒口，保证铸件底部及外壁工作面获得致密且晶粒细小的凝固组织，保证了铸件获得高品质质量。

采用本发明工艺装置进行破碎壁铸件生产，与传统的砂型铸造技术相比，具有以下优点：

1.铸件工作部位晶粒细小，避免缩孔、缩松缺陷，避免夹杂物在铸件工作部位，因而通过本发明装置生产的铸件质量好，使用寿命长，生产实践表明，其使用寿命为同类型普通砂型铸件寿命的1.5～2倍。

2.本发明装置结构中，底座是永久结构，构成铸件的下箱，铸造造型生产时，只需制作上砂型4与砂芯13即可，所需造型操作简单，型砂使用量少，其型砂使用量只有普通砂型铸造的一半左右。因此，造型费用少，成本低。

3.通过本发明装置可以降低工人的劳动强度，同时铸件精度更高，适合破碎壁的大批量生产。

Claims (8)

1.一种高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，包括上砂箱、砂型、底座、砂芯，其特征在于：上砂箱的底部固定于急冷块的上表面，急冷块的底部固定于底座的上表面，上砂箱填砂造型后而形成砂型，砂芯通过芯头与冷型内孔定位，形成破碎壁的内腔结构，型砂设有浇注通道及冒口，浇注通道上端延伸至与外界相通，浇注通道向下延伸至砂芯，端口与破碎壁的成型部贯通；冒口贯通破碎壁的成型部与外界；急冷块的局部内壁对应于破碎壁成型部的重要工作部位外壁；冷型形成通水槽，此通水槽的外壁正对于破碎壁成型部的下端部。

2.如权利要求1所述的高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其特征是：底座包括底座架；所述的冷型形成一圈所述的通水槽，通水槽的槽口朝外；底座架内圈形成一环形台阶，冷型搁于该台阶之上，冷型的上表面与底座架的上表面持平，且冷型的通水槽槽口被底座架的内壁封住。

3.如权利要求2所述的高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其特征是：冷型与底座架的接触处装入两个密封圈，两个密封圈分别处于通水槽槽口的上下方。

4.如权利要求2所述的高锰钢破碎壁铸件快速凝固装置，其特征是：冷型与底座架之间通过连接螺钉固定连接。

5.如权利要求2-4任一项所述的高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其特征是：设一进水管与出水管，进水管从下部穿过底座架后伸入冷型的通水槽而与通水槽连通，出水管从下部穿过底座架后伸入冷型的通水槽而与通水槽连通，进水管与出水管处于相对侧。

6.如权利要求2-4任一项所述的高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其特征是：急冷块的下表面搁于冷型及底座架的上表面。

7.如权利要求6所述的高锰钢破碎壁铸件快速凝固装置，其特征是：急冷块与底座架间形成上下相对应的定位孔，定位孔内装入定位销。

8.如权利要求1所述的高锰钢破碎壁铸件快速顺序凝固装置，其特征是：上砂箱下口沿与急冷块的上口沿内圈焊接。