CN106583657A - 一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体为一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法，解决了现有复杂环形薄壁铸钢件铸造时存在易产生缩松、易缩孔及裂纹缺陷的问题。a、制作铸钢件砂型型腔；b、铸钢件砂型型腔上制作环状横浇道及直浇道，环状横浇道上表面设置有集渣筒，集渣筒与铸钢件砂型型腔外壁之间均设置有缝隙内浇道，铸钢件砂型型腔的上部设置有补缩副浇口和顶冒口，每个顶冒口与补缩副浇口之间均设置有缝隙副浇道；c、浇注时，金属液的结膜浇注温度为1500℃‑1520℃；d、当金属液液面到达顶冒口上部时，直浇道停止金属液浇注，金属液由补缩副浇口进入铸钢件砂型型腔直至浇注完成。本发明使得整个充型过程平稳，无扰动，杜绝气孔及夹渣缺陷现象的产生。
Description
技术领域
本发明涉及有X射线探伤要求的铸钢件铸造方法，具体为一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法。
背景技术
复杂环形薄壁铸钢件的生产是铸造产品中较难的一类，由于合金特性及结构特征，在铸件成形过程中质量控制难度大，主要体现在以下两方面：
1、复杂薄壁壳体铸钢件的薄壁、均厚部位易产生缩松缺陷。
铸钢件浇注温度高，是一种体收缩较大的合金，一般采取顺序凝固的工艺设计原则。普通铸钢件在控制凝固过程中，大多采用冒口补缩和配以冷铁的工艺,实现铸件顺序凝固达到铸造组织致密。但是对于薄壁、均厚、结构复杂且有特殊使用要求的铸钢件，仅采用冒口配以冷铁的补缩工艺来控制凝固过程，达不到应有的效果，铸件的薄壁、均厚部位处于一种 “准同时凝固”的状态，即边浇注、边凝固的状态,工艺中无法设置冒口及冷铁。而忽视对铸件薄壁、均厚部位凝固收缩后的补缩，在该部位就会产生缩松缺陷,无法满足探伤要求。
2. 复杂薄壁壳体铸钢件的薄壁、均厚部位易产生气缩孔和裂纹缺陷。
复杂薄壁壳体铸钢件的薄壁、均厚部位凝固过程中散热快，凝固速度比一般铸件要快很多，在金属液的快速充型流动过程中, 铸件的薄壁、均厚部位极易造成 “补缩”和“排气”困难，在后续凝固过程中若得不到金属液的有效焊合，在其薄壁、均厚部位就会产生气缩孔及裂纹缺陷。
发明内容
本发明为了解决现有复杂环形薄壁铸钢件铸造时存在易产生缩松、缩孔及裂纹缺陷的问题，提供了一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法，采用如下步骤：a、制作复杂环形薄壁壳体铸钢件的铸钢件砂型型腔，铸钢件砂型型腔内腔局部厚大的凸台热节上设置冷铁，铸钢件砂型型腔内腔靠近顶部的凸台设计补贴；b、铸钢件砂型型腔上制作浇注系统，浇注系统包括位于铸钢件砂型型腔外侧的环状横浇道，环状横浇道外侧设置有与其连通的直浇道，环状横浇道上表面设置有若干与其连通且以铸钢件砂型型腔中心为圆心均布设置的集渣筒，每个集渣筒与铸钢件砂型型腔外壁之间均设置有与两者连通且与铸钢件砂型型腔等高的缝隙内浇道，铸钢件砂型型腔的上部中心设置有补缩副浇口，补缩副浇口外侧设置有若干以其中心为圆心分布且与铸钢件砂型型腔上表面连通的顶冒口，每个顶冒口与补缩副浇口之间均设置有与两者连通的缝隙副浇道；c、浇注时，金属液的结膜浇注温度为1500℃-1520℃，金属液由直浇道依次进入环状横浇道、集渣筒、缝隙内浇道及铸钢件砂型型腔，且充型过程中集渣筒的液面高度始终高于铸钢件砂型型腔的液面高度；d、当铸钢件砂型型腔金属液液面到达顶冒口上部一定高度时，直浇道停止金属液浇注，金属液由补缩副浇口依次进入缝隙副浇道、顶冒口及铸钢件砂型型腔直至浇注完成。
该凝固补缩方法中底返式浇注系统的结构设置使金属液在整个充型过程平稳，无扰动，杜绝气孔及夹渣缺陷现象的产生；环状横浇道使金属液均匀进入铸钢件砂型型腔，型腔温度场分布均匀，减少温差造成的裂纹等应力缺陷的问题；缝隙内浇道既是整个铸件的浇注系统，同时是壳体薄壁、均厚部位的补缩系统，形成了壳体薄壁、均厚部位边浇注、边凝固、边补缩的良好凝固充型状态，避免了壳体薄壁、均厚部位因凝固收缩快，使得金属液无法及时焊合凝固缺陷的问题；充型过程中集渣筒的液面高度始终高于铸钢件砂型型腔的液面高度，这样既可以起到集渣的作用，又可以保持缝隙内浇道具有一定的充型压力，也就具有了一定的对壳体薄壁、均厚部位的补缩压力，增强补缩效果；补缩副浇口的设计可以很好的调整铸钢件砂型型腔温度场,利于顶冒口对整个铸件的补缩，同时也避免缝隙内浇道由于金属液过流量大而过热，造成缝隙内浇口与铸件连接部位过热而产生热裂纹缺陷的问题；结膜浇注温度的设计是通过大量反复试验得出的，铸钢件浇注温度过高则使铸件产生收缩缺陷的倾向大，而浇注温度过低，金属液流动性降低，薄壁铸件又会产生冷隔，浇不足等缺陷。结膜浇注温度既能保证薄壁铸件的完整充型,又克服了现有复杂环形薄壁铸钢件铸造时存在易产生缩松、缩孔及裂纹缺陷的问题。
本发明所述的凝固补缩方法使得整个充型过程平稳，无扰动，杜绝气孔及夹渣缺陷现象的产生，而且型腔温度场分布均匀，减少因温差造成裂纹等应力缺陷的问题，形成了壳体薄壁、均厚部位边浇注、边凝固、边补缩的良好凝固充型状态，避免了薄壁部位特有薄壁气缩孔缺陷,具有工艺流程简化、操作方便且成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2图1的俯视示意图。
图中：1-冷铁，2-补贴，3-环状横浇道，4-直浇道，5-集渣筒，6-缝隙内浇道，7-补缩副浇口，8-顶冒口，9-缝隙副浇道。
具体实施方式
一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法，采用如下步骤：a、制作复杂环形薄壁壳体铸钢件的铸钢件砂型型腔，铸钢件砂型型腔内腔局部厚大的凸台热节上设置冷铁1，铸钢件砂型型腔内腔靠近顶部的凸台设计补贴2；b、铸钢件砂型型腔上制作浇注系统，浇注系统包括位于铸钢件砂型型腔外侧的环状横浇道3，环状横浇道3外侧设置有与其连通的直浇道4，环状横浇道3上表面设置有若干与其连通且以铸钢件砂型型腔中心为圆心均布设置的集渣筒5，每个集渣筒5与铸钢件砂型型腔外壁之间均设置有与两者连通且与铸钢件砂型型腔等高的缝隙内浇道6，铸钢件砂型型腔的上部中心设置有补缩副浇口7，补缩副浇口7外侧设置有若干以其中心为圆心分布且与铸钢件砂型型腔上表面连通的顶冒口8，每个顶冒口8与补缩副浇口7之间均设置有与两者连通的缝隙副浇道9；c、浇注时，金属液的结膜浇注温度为1500℃-1520℃，金属液由直浇道4依次进入环状横浇道3、集渣筒5、缝隙内浇道6及铸钢件砂型型腔，且充型过程中集渣筒5的液面高度始终高于铸钢件砂型型腔的液面高度；d、当铸钢件砂型型腔金属液液面到达顶冒口8上部一定高度时，直浇道4停止金属液浇注，金属液由补缩副浇口7依次进入缝隙副浇道9、顶冒口8及铸钢件砂型型腔直至浇注完成。
具体实施过程中，铸钢件砂型型腔金属液液面到达顶冒口8上部一定高度为80%高度，且薄壁壳体铸钢件缝隙式浇注系统各组元主要尺寸设计见表1。
表1
| 铸件壁厚(mm) | 缝隙内浇口厚度a（mm） | 集渣筒直径D（mm） | 直角道直径(mm) | 环状横浇道：直浇道截面积比 |
| 6～10 | 18～22 | 110(D≈4a) | 60 | 1：1.2 |
| 10～15 | 24～28 | 120(D≈4a) | 80 | 1：1.2 |
Claims (1)
1.一种复杂环形薄壁壳体铸钢件的凝固补缩方法，其特征在于：采用如下步骤：a、制作复杂环形薄壁壳体铸钢件的铸钢件砂型型腔，铸钢件砂型型腔内腔局部厚大的凸台热节上设置冷铁（1），铸钢件砂型型腔内腔靠近顶部的凸台设计补贴（2）；b、铸钢件砂型型腔上制作浇注系统，浇注系统包括位于铸钢件砂型型腔外侧的环状横浇道（3），环状横浇道（3）外侧设置有与其连通的直浇道（4），环状横浇道（3）上表面设置有若干与其连通且以铸钢件砂型型腔中心为圆心均布设置的集渣筒（5），每个集渣筒（5）与铸钢件砂型型腔外壁之间均设置有与两者连通且与铸钢件砂型型腔等高的缝隙内浇道（6），铸钢件砂型型腔的上部中心设置有补缩副浇口（7），补缩副浇口（7）外侧设置有若干以其中心为圆心分布且与铸钢件砂型型腔上表面连通的顶冒口（8），每个顶冒口（8）与补缩副浇口（7）之间均设置有与两者连通的缝隙副浇道（9）；c、浇注时，金属液的结膜浇注温度为1500℃-1520℃，金属液由直浇道（4）依次进入环状横浇道（3）、集渣筒（5）、缝隙内浇道（6）及铸钢件砂型型腔，且充型过程中集渣筒（5）的液面高度始终高于铸钢件砂型型腔的液面高度；d、当铸钢件砂型型腔金属液液面到达顶冒口（8）上部一定高度时，直浇道（4）停止金属液浇注，金属液由补缩副浇口（7）依次进入缝隙副浇道（9）、顶冒口（8）及铸钢件砂型型腔直至浇注完成。
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