CN105312504A - 一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统及制造方法，浇注系统包括铸件型壳和浇道型壳，铸件型壳的顶部设有多个冒口，多个冒口彼此分开设置，浇道型壳位于冒口的上方，浇道型壳设有位于顶部的浇口杯，浇口杯底部的周围呈放射状设有分流浇道，分流浇道连接有引流浇道，引流浇道与冒口一一对应，引流浇道的底部周缘设有挡板，挡板遮挡于冒口的顶部开口。冒口之间不连接，因此在冒口收缩时不会影响铸件的形状，避免对铸件产生收缩应力，造成变形或裂纹，提高铸件合格率和工艺出品率，浇注型壳通过分流浇道和引流浇道将钢水注入冒口内，浇道只起到为钢水引流的作用，浇道内并不存钢水，节省金属材料。

Description

一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统及制造方法

技术领域

本发明属于熔模制造技术领域，特别是涉及一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统及制造方法。

背景技术

薄壁环型铸件通常可采用离心浇注或重力浇注工艺，而高温合金铸件采用重力浇注居多，以往的浇注工艺设计都是以设置很多的冒口并与浇口用多条浇道连接，大量冒口需要消耗很多金属材料，工艺出品率很低，且钢水在浇注时会存在浇道中，造成钢水的浪费，而且由于错综复杂的浇注系统产生较大的收缩应力，冒口、浇道与环型铸件的环型周壁相连接，在冒口或浇道收缩时会造成铸件变形或裂纹。

因此，有必要设计一种更好的浇注系统，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可以省去大多数冒口，且冒口之间不相连，避免对铸件产生收缩应力的高温合金薄壁环型铸件浇注系统及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统，包括铸件型壳和浇道型壳，所述铸件型壳的顶部设有多个冒口，多个所述冒口彼此分开设置，所述浇道型壳位于所述冒口的上方，所述浇道型壳设有位于顶部的浇口杯，所述浇口杯底部的周围呈放射状设有分流浇道，所述分流浇道连接有引流浇道，所述引流浇道与所述冒口一一对应，所述引流浇道的底部周缘设有挡板，所述挡板遮挡于所述冒口的顶部开口。

进一步，所述冒口为楔形，其底部尺寸小于顶部尺寸。

进一步，所述铸件型壳包括内环壳和外环壳，所述内环壳的顶壁设有内环冒口，所述外环壳的顶壁设有外环冒口，所述内环冒口和所述外环冒口分别均匀分布于所述内环壳和所述外环壳的圆周上

进一步，所述外环壳的侧壁设有凸耳，部分所述外环冒口的外侧向下延伸有补缩通道连接于所述凸耳。

进一步，所述凸耳具有上凸耳和下凸耳重叠设置，所述上凸耳和所述下凸耳之间通过小冒口连接。

进一步，所述分流浇道的中部向下延伸有内引流浇道与所述内环壳相对应，所述分流浇道的末端向下延伸有外引流浇道与所述外环壳相对应。

进一步，所述分流浇道的直径大于所述引流浇道的直径。

进一步，所述挡板的边缘向上凸设有翻边，所述翻边的底缘尺寸小于或等于所述冒口的顶部开口尺寸，所述翻边的顶缘尺寸大于或等于所述冒口的顶部开口尺寸。

一种基于上述高温合金薄壁环型铸件浇注系统的制造方法,包括：

步骤一：利用熔模的方法制作所述铸件型壳和所述浇注型壳；

步骤二：将所述铸件型壳与所述浇注型壳组合到一起，使所述挡板与所述冒口一一对应，并遮挡于所述冒口的顶部开口；

步骤三：浇注，将钢水从所述浇口杯注入所述浇注型壳，钢水由所述分流浇道流入所述引流浇道，再流入所述冒口，最终于所述铸件型壳内充型；

步骤四：浇注完成后，型壳慢速下移，然后取出铸件。

进一步，步骤一中，先设计所述冒口和浇道的尺寸，并制造模具，然后压制出带冒口的铸件蜡模和浇注蜡模，在所述铸件蜡模和所述浇注蜡模外分别涂料，熔蜡后即可得到所述铸件型壳和所述浇注型壳。

本发明的有益效果：

铸件型壳的顶部设有多个冒口，彼此分开设置，使得冒口之间不连接，因此在冒口收缩时不会影响铸件的形状，避免对铸件产生收缩应力，造成变形或裂纹；浇注型壳通过分流浇道和引流浇道将钢水注入冒口内，浇道只起到为钢水引流的作用，浇道内并不存钢水，节省金属材料，且采用本发明的浇注系统可以设置数量较少的冒口，不仅可以减少材料的使用，还可以有效的减少铸造应力，减少铸件变形、裂纹、疏松等缺陷，提高铸件合格率和工艺出品率。

附图说明

图1为本发明高温合金薄壁环型铸件浇注系统的结构示意图；

图2为本发明带冒口的铸件型壳的结构示意图；

图3为本发明浇道型壳的结构示意图；

图4为本发明另一个角度浇道型壳的结构示意图；

图中，1—铸件型壳、11—内环壳、12—外环壳、13—凸耳、131—上凸耳、132—下凸耳、2—冒口、21—内环冒口、22—外环冒口、23—补缩通道、24—小冒口、3—浇道型壳、31—浇口杯、32—分流浇道、33—引流浇道、331—内引流浇道、332—外引流浇道、34—挡板、341—翻边。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1，本发明提供一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统，包括铸件型壳1和浇道型壳3，铸件型壳1的顶部设有多个冒口2，多个冒口2彼此分开设置，浇道型壳3位于冒口2的上方，浇注时，钢水从浇道型壳3注入冒口2，并流入铸件型壳1内充型，浇道型壳3只起到为钢水引流的作用，不存钢水，节省了钢水的用量，且多个冒口2彼此分开设置，使得冒口2之间不连接，因此在冒口2收缩时不会影响铸件的形状，避免对铸件产生收缩应力，造成变形或裂纹。

如图2，铸件型壳1包括内环壳11和外环壳12，内环壳11和外环壳12之间连接有支板，外环壳12的侧壁设有凸耳13，凸耳13具有上凸耳131和下凸耳132重叠设置。

如图2，冒口2成楔形，其底部尺寸小于顶部尺寸，斜角为8～15度，高度为内环壳11或外环壳12顶壁厚度的3～10倍，中心弧长由铸件周长尺寸和冒口2的数量而定。对应铸件的形态，冒口2包括内环冒口21和外环冒口22，内环冒口21设于内环壳11的顶壁，外环冒口22设于外环壳12的顶壁，内环冒口21和外环冒口22分别均匀分布于内环壳11和外环壳12的圆周上，其中对应凸耳13设置的外环冒口22的外侧向下延伸有补缩通道23连接于凸耳13，由于上凸耳131和下凸耳132重叠设置，故上凸耳131与下凸耳132之间通过小冒口24连接，延续外环冒口22对下凸耳132的补缩。内环冒口21与外环冒口22的顶面位于同一水平面上。采用本发明的浇注系统可以设置数量较少的冒口2，不仅可以减少材料的使用，还可以有效的减少铸造应力，减少铸件变形、裂纹、疏松等缺陷，提高铸件合格率和工艺出品率。

如图1、图3及图4，浇道型壳3设于冒口2的上方，并与冒口2相接。浇道型壳3包括位于顶部的浇口杯31，浇口杯31口径根据浇注设备和所需浇注的钢水量而定，一般为 浇口杯31底部的周围呈放射状设有分流浇道32，分流浇道32的长度要与铸件的直径相适合，横截面的设计需要考虑蜡模的强度和钢水的流量，与长度有关，一般为数量可以根据铸件的尺寸和结构而定，一般为3～12个并均匀分布于浇口杯31底部圆周，分流浇道32连接有引流浇道33，引流浇道33根据环型铸件的环数而定，一般每层为3～12个并均匀分布，与分流浇道32的数量相适应，引流浇道33的截面直径小于分流浇道32的截面直径，一般为也就是说，分流浇道32的直径大于引流浇道33的直径，使得浇道蜡模的强度足够且钢水流动更顺畅。在本实施例中，分流浇道32的中部向下延伸有内引流浇道331与内环壳11相对应，分流浇道32的末端向下延伸有外引流浇道332与外环壳12相对应，使得引流浇道33与冒口2一一对应，即内引流浇道331与内环冒口21一一对应，外引流浇道332与外环冒口22一一对应，以将钢水引入冒口2中。引流浇道33的底部周缘设有挡板34，挡板34遮挡于冒口2的顶部开口，挡板34的边缘向上凸设有翻边341，翻边341的底缘尺寸小于或等于冒口2的顶部开口尺寸，翻边341的顶缘尺寸大于或等于冒口2的顶部开口尺寸，使得挡板34完全遮盖住冒口2。

如图1，上述浇注系统采用引流式浇注工艺，适用于K4169、K4648、K4191、K438等高温合金，采用上述浇注系统制造铸件的方法如下：

步骤一：利用熔模的方法制作出铸件型壳1和浇注型壳3，具体的为，首先设计引流式浇注系统，即根据铸件形状等特征，设计出冒口2和浇道的形状、数量、尺寸等参数。然后设置带冒口的铸件蜡模，在铸件浇注时摆放位置的上部设置冒口2，一般应选择环型铸件较厚的壁设置冒口2，如两端尺寸相近，则可取任一端，冒口2的高度为铸件环型顶壁厚度的3～10倍，冒口2的顶面应在同一水平面上。

然后根据设计的冒口和浇道分别设计并制造模具，并压制出带冒口2的铸件蜡模和浇注蜡模，然后分别在铸件蜡模和浇注蜡模外涂料，涂料过程中需要在涂制每一层完成后将冒口上部、浇口杯上部和翻边处的涂层刮掉，最后在脱蜡时，熔化的蜡料从这些出口流出，翻边外侧这时会脱落，露出内层型壳，然后将型壳焙烧待用。

步骤二：将铸件型壳1与浇注型壳3组合到一起，使挡板34与冒口2一一对应，并遮挡于冒口2的顶部开口。

步骤三：浇注，浇注前型壳需缓慢升温预热，最终预热温度为1050℃～1250℃，保温1～5小时，浇注温度为1400℃～1550℃，浇注的钢水量要控制在铸件加冒口重量的范围内，然后将钢水从所述浇口杯31注入浇注型壳3，钢水由分流浇道32流入引流浇道33，再流入冒口2，最终于铸件型壳1内充型，浇道只起到为钢水引流的作用，不存钢水，避免了金属材料的浪费。

步骤四：浇注完成后，型壳立即以5mm/min～20mm/min慢速下移，直至型壳完全移出加热器，然后破除真空取出型壳，浇注后的浇道型壳3与铸件是分离的，直接拿掉即可，然后取出带冒口2的铸件打箱、清理。最后将带冒口的铸件经清理、吹砂后，进行热处理，然后切除冒口，进行铸件质量检测。

通过本发明的浇注系统及制造方法，可有效减少铸造应力，减少铸件变形、裂纹、疏松等缺陷，显著提高铸件合格率和工艺出品率，缩短生产周期。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种高温合金薄壁环型铸件浇注系统，其特征在于，包括：铸件型壳和浇道型壳，所述铸件型壳的顶部设有多个冒口，多个所述冒口彼此分开设置，所述浇道型壳位于所述冒口的上方，所述浇道型壳设有位于顶部的浇口杯，所述浇口杯底部的周围呈放射状设有分流浇道，所述分流浇道连接有引流浇道，所述引流浇道与所述冒口一一对应，所述引流浇道的底部周缘设有挡板，所述挡板遮挡于所述冒口的顶部开口。

2.根据权利要求1所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述冒口为楔形，其底部尺寸小于顶部尺寸。

3.根据权利要求1所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述铸件型壳包括内环壳和外环壳，所述内环壳的顶壁设有内环冒口，所述外环壳的顶壁设有外环冒口，所述内环冒口和所述外环冒口分别均匀分布于所述内环壳和所述外环壳的圆周上。

4.根据权利要求3所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述外环壳的侧壁设有凸耳，部分所述外环冒口的外侧向下延伸有补缩通道连接于所述凸耳。

5.根据权利要求4所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述凸耳具有上凸耳和下凸耳重叠设置，所述上凸耳和所述下凸耳之间通过小冒口连接。

6.根据权利要求3所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述分流浇道的中部向下延伸有内引流浇道与所述内环壳相对应，所述分流浇道的末端向下延伸有外引流浇道与所述外环壳相对应。

7.根据权利要求1所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述分流浇道的直径大于所述引流浇道的直径。

8.根据权利要求1所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统,其特征在于：所述挡板的边缘向上凸设有翻边，所述翻边的底缘尺寸小于或等于所述冒口的顶部开口尺寸，所述翻边的顶缘尺寸大于或等于所述冒口的顶部开口尺寸。

9.一种基于权利要求1所述的高温合金薄壁环型铸件浇注系统的制造方法,其特征在于，包括：

步骤一：利用熔模的方法制作所述铸件型壳和所述浇注型壳；

步骤二：将所述铸件型壳与所述浇注型壳组合到一起，使所述挡板与所述冒口一一对应，并遮挡于所述冒口的顶部开口；

步骤三：浇注，将钢水从所述浇口杯注入所述浇注型壳，钢水由所述分流浇道流入所述引流浇道，再流入所述冒口，最终于所述铸件型壳内充型；

步骤四：浇注完成后，型壳慢速下移，然后取出铸件。

10.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于：步骤一中，先设计所述冒口和浇道的尺寸，并制造模具，然后压制出带冒口的铸件蜡模和浇注蜡模，在所述铸件蜡模和所述浇注蜡模外分别涂料，熔蜡后即可得到所述铸件型壳和所述浇注型壳。