CN105458173B - 一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铸造技术领域内一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，按如下方法造型：以铸件的法兰面为分型面，分上下两箱造型，铸件主体型模XYZ方向采用不同的缩放尺寸；铸件的砂型包括用于形成铸件外轮廓的下箱砂型，用于形成铸件内轮廓的上箱砂型，用于形成气道槽一的砂芯一和用于形成气道槽二的砂芯二；其中砂芯一采用三点定位芯头+平衡梁支撑，解决了砂芯装配尺寸偏差导致铸件气道槽壁厚尺寸不满足技术要求的问题；形成气道槽二的砂芯二采用整体芯头+三点定位凸台，解决了砂芯结构单薄，容易变形及砂芯装配尺寸的偏差问题；主体型模结构中设置活动堵板下箱造型后抽出堵板，以便于造上箱砂型时堵板的空腔形成上箱砂型的吊胎芯头，便于合箱定位。

Description

一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法。
背景技术
如图1所示的蒸汽轮机铸件，其外形尺寸为2325×1860×1125mm，壁厚较薄，平均壁厚为50mm，铸件尺寸公差为CT11级，对于铸件砂型尺寸要求十分严格。该铸件的具体结构如图1，铸件壁上分别设有气道一和端部开放的气道槽二，其气道槽的最小宽度仅有50mm，生产过程中，容易在气道槽内部产生粘砂、烧结等现象。
现有技术中生产类似铸件时，铸件模具在各个方向采用统一缩尺设计，砂芯采用两点定位设计，对气道槽无防粘砂措施。这种造型方法生产出的铸件在落砂打箱后，常常出现张口变形，轮廓尺寸不满足技术要求；铸件气道槽壁厚尺寸存在较大偏差，气道槽内部粘砂严重，后续处理困难，并且气道槽内壁表面质量差等诸多问题。
发明内容
本发明针对现有技术中蒸汽轮机铸件铸造工艺技术存在的问题，提供一种可避免铸件气道槽粘砂、烧结等问题，并且明显提高铸件表面质量的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法。
本发明的目的是这样实现的，一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，所述铸件为半圆弧形，沿铸件的弧形壁内部设有弧形气道槽一，铸件的端面设有与气道槽一平行的开放的气道槽二，铸件还设有与轴向端面垂直的法兰面，其特征在于，所述铸件按如下方法造型：1）造型方案设计：以铸件的法兰面为分型面，采用实体对撞造型，法兰面水平向上设置，分上下两箱造型，铸件主体型模采用缩尺寸设计，尺寸缩放比例为：沿X方向放大1.2%，Y方向放大2.0%，Z方向放大1.8%；铸件的砂型包括用于形成铸件外轮廓的下箱砂型，用于形成铸件内轮廓的上箱砂型，用于形成气道槽一的砂芯一和用于形成气道槽二的砂芯二；2）砂芯一的结构设计：砂芯一包括用于形成气道槽一轮廓的半圆弧形砂芯，所述半圆弧形砂芯的两端及弧形中间分别设有用于安装定位的芯头一、芯头二和芯头三，所述弧形砂芯的两开口端之间设有平衡梁；3）砂芯二的结构设计：砂芯二包括弧形砂芯主体和与弧形砂芯主体侧向一体的半圆形芯头，所述半圆形芯头的外周设有三个定位凸台；4）铸件主体型模设计：铸件主体型模包括铸件本体模型、芯头结构和铸件轴向两端设置的半圆形堵板，所述芯头结构流砂造型后形成的芯头空腔与砂芯一和砂芯二的芯头分别配合安装，所述堵板与铸件本体模型分体设置以便于下箱造型结束后抽出； 5）造型：分别砂流造型砂芯一和砂芯二，再流砂造型下箱砂型和上箱砂型。
本发明的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法的有益效果为：根据铸件的结构和壁厚分布特点,在铸件型模的不同设方向，设计不同比例的缩尺，可以避免浇注凝固时张口变形；形成铸件气道槽一和砂芯一，采用三点定位芯头+平衡梁支撑，解决了砂芯装配尺寸偏差导致铸件气道槽壁厚尺寸不满足技术要求的问题；形成气道槽二的砂芯二采用整体芯头+三点定位凸台，解决了砂芯结构单薄，容易变形及砂芯装配尺寸的偏差问题；主体型模结构中设置活动堵板下箱造型后抽出堵板，在堵板位置形成下箱芯头空腔，造型上箱时，该空腔位置流砂形成与上箱砂型一体的吊胎芯头，在合箱时起定位作用，使上箱与下箱装配尺寸准确。因此本发明的方法终生产出的铸件，尺寸精度高，变形小，铸件外观质量良好。
为避免气道槽一的内壁粘砂，所述砂芯一内埋设有金属软管，所述金属软管在砂型合箱后延伸至砂箱外部以便于与压缩气源连接。本结构中在砂芯一内埋设金属软管用于浇注后，将该金属软管连接压缩气源，以加快气道槽一周围钢水的冷却速度，从而减少气道槽一气壁粘砂的机率。
为便于平衡梁的连接，所述砂芯一的平衡梁为金属方钢制成，所述砂芯一的两端设有用于安装平衡梁的预埋螺栓。
作为本发明的进一步改进，所述砂芯一和砂芯二采用80%铬矿砂+20%钢丸砂打制。
作为本发明的优选，造型下箱砂型时，将铸件主体型模法兰面朝下固定放置，开始填砂并将堵板固定在型模两端防止型砂进入型模内腔，流砂振实后放置24小时翻箱，取出堵板，放置上砂箱及冒口模具，开始流砂造型上箱砂型，流砂振实结束24小时后开箱，取出铸件主体型模，再对型腔、砂芯一和砂芯二分别进行刷涂、下芯、合箱。
附图说明
图1为本发明的汽轮机气缸铸件的结构示意图。
图2为铸件型模的缩尺方向示意图。
图3为砂芯一的结构示意图。
图4为砂芯二的结构示意图。
图5为砂芯二另一个角度的结构示意图。
图6为铸件主体型模的结构示意图。
图7为铸件砂型的合箱示意图。
其中，1气道槽一；2气道槽二；3法兰面；4上砂型；5下砂型；6砂芯一；61弧形砂芯；62芯头一；63芯头二；64芯头三；65平衡梁；66金属软管；7芯头二；71弧形砂芯主体；72半圆形芯头；73定位凸台；8铸件本体模型；9堵板；10A芯头结构一；10B芯头结构二。
具体实施方式
本发明蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，该蒸汽轮机气缸铸件结构如图1所示，主体为半圆弧形，沿铸件的弧形壁内部设有弧形气道槽一1，铸件的端面设有与气道槽一1平行的开放的气道槽二2，铸件还设有与轴向端面垂直的法兰面3，该铸件按如下方法造型：1）造型方案设计：以铸件的法兰面3为分型面，采用实体对撞造型，法兰面3水平向上设置，分上下两箱造型，铸件主体型模采用缩尺寸设计，根据铸件的尺寸分布，为避免铸形张口及变形，型模设计时各方向采用不同的尺寸缩放比例：如图2所示，沿X方向放大1.2%，Y方向放大2.0%，Z方向放大1.8%；铸件的砂型如图7所示，包括用于形成铸件外轮廓的下箱砂型5，用于形成铸件内轮廓的上箱砂型4，用于形成气道槽一1的砂芯一6和用于形成气道槽二2的砂芯二7；2）砂芯一的结构设计：如图3所示砂芯一6包括用于形成气道槽一1轮廓的半圆弧形砂芯61，半圆弧形砂芯61的两端及弧形中间分别设有用于安装定位的芯头一62、芯头二63和芯头三64，弧形砂芯61的两开口端之间设有平衡梁65；为便于该平衡梁65的连接，砂芯一61的平衡梁65为金属方钢制成，砂芯一61的两端预埋有用于安装平衡梁65的预埋螺栓，以便于砂芯一制成后安装连接平衡梁65；为防止气道槽一内壁浇注时发生粘砂、烧结现象，砂芯一内埋设有金属软管66，该金属软管66在砂型合箱后延伸至砂箱外部以便于与压缩气源连接，浇注后，以便于压缩气源对金属软管吹压缩空气加快气道槽一周围钢水的冷却速度，从而减少气道槽一气壁粘砂的机率；3）砂芯二的结构设计：如图4和图5砂芯二7包括弧形砂芯主体71和与弧形砂芯主体侧向一体的半圆形芯头72，该半圆形芯头72的外周设有三个径向的定位凸台73；本发明的砂芯二结构，弧形砂芯主体71形成铸件活块部位，在气道槽二的开口侧设计半圆形芯头72，与并弧形砂芯主体一体连接，可以防止主体芯变形，并且定位安装更加准确，半圆形芯头72对半圆形主体芯起支撑和定位作用；4）铸件主体型模设计：如图6所示本发明的铸件主体型模包括铸件本体模型8、芯头结构和铸件轴向两端设置的半圆形堵板9，芯头结构包括芯头结构一10A和芯头结构二10B，两芯头结构流砂造型后分别形成的与砂芯二的芯头配合的空腔和砂芯一6芯头配合的空腔，堵板9与铸件本体模型8分体设置以便于下箱造型结束后抽出，流砂造上箱砂型时，形成上箱砂型的芯头吊胎，以便于合箱定位；5）造型：分别砂流造型砂芯一和砂芯二，再流砂造型下砂箱和上箱砂型。其中，为提高砂芯强度，减少铸件气道槽内壁粘砂或烧结，砂芯一6和砂芯二7采用80%铬矿砂+20%钢丸砂打制；造型下箱砂5时，将铸件主体型模9法兰面朝下固定放置，开始填砂并将堵板9固定在型模两端防止流砂时型砂进入型模内腔，流砂振实后放置24小时翻箱，取出堵板，放置上砂箱及冒口模具，开始流砂造型上箱砂型4，流砂振实结束24小时后开箱，取出铸件主体型模9，再对型腔、砂芯一6和砂芯二7分别进行刷涂、下芯、合箱，完成砂型造型。
通过本发明的上述蒸汽轮机气缸铸件造型方法的制得的砂型结构最终生产出的铸件，尺寸精度高，气道槽变形小，内壁铸表面无粘砂烧结等缺陷，表面质量良好。

Claims (5)

1.一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法， 所述铸件为半圆弧形，沿铸件的弧形壁内部设有弧形气道槽一，铸件的端面设有与气道槽一平行的开放的气道槽二，铸件还设有与轴向端面垂直的法兰面，其特征在于，所述铸件按如下方法造型：1）造型方案设计：以铸件的法兰面为分型面，采用实体对撞造型，法兰面水平向上设置，分上下两箱造型，铸件主体型模采用缩尺寸设计，尺寸缩放比例为：沿X方向放大1.2%，Y方向放大2.0%，Z方向放大1.8%；铸件的砂型包括用于形成铸件外轮廓的下箱砂型，用于形成铸件内轮廓的上箱砂型，用于形成气道槽一的砂芯一和用于形成气道槽二的砂芯二；2）砂芯一的结构设计：砂芯一包括用于形成气道槽一轮廓的半圆弧形砂芯，所述半圆弧形砂芯的两端及弧形中间分别设有用于安装定位的芯头一、芯头二和芯头三，所述弧形砂芯的两开口端之间设有平衡梁；3）砂芯二的结构设计：砂芯二包括弧形砂芯主体和与弧形砂芯主体侧向一体的半圆形芯头，所述半圆形芯头的外周设有三个定位凸台；4）铸件主体型模设计：铸件主体型模包括铸件本体模型、芯头结构和铸件轴向两端设置的半圆形堵板，所述芯头结构流砂造型后形成的芯头空腔与砂芯一和砂芯二的芯头分别配合安装，所述堵板与铸件本体模型分体设置以便于下箱造型结束后抽出； 5）造型：分别流砂造型砂芯一和砂芯二，再流砂造型下箱砂型和上箱砂型。
2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，其特征在于，所述砂芯一内埋设有金属软管，所述金属软管在砂型合箱后延伸至砂箱外部以便于与压缩气源连接。
3.根据权利要求1所述的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，其特征在于，所述砂芯一的平衡梁为金属方钢制成，所述砂芯一的两端设有用于安装平衡梁的预埋螺栓。
4.根据权利要求1所述的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，其特征在于，所述砂芯一和砂芯二采用80%铬矿砂+20%钢丸砂打制。
5.根据权利要求1所述的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，其特征在于，造型下箱砂型时，将铸件主体型模法兰面朝下固定放置，开始填砂并将堵板固定在型模两端防止型砂进入型模内腔，流砂振实后放置24小时翻箱，取出堵板，放置上砂箱及冒口模具，开始流砂造型上箱砂型，流砂振实结束24小时后开箱，取出铸件主体型模，再对型腔、砂芯一和砂芯二分别进行刷涂、下芯、合箱。
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