CN106583663B - 一种涡轮壳铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种涡轮壳铸造方法，所述涡轮壳内部设置有隔板，所述铸造工艺包括如下步骤：S1、将冒口(6)放置于涡轮壳模仁的边缘，并使所述冒口(6)与涡轮壳模仁连接；S2、在模具中设置横浇道和阻流道(4)，所述横浇道上具有多个入水口(7)，多个入水口(7)间隔连接于所述涡轮壳模仁的周围，所述阻流道(4)的一端与所述横浇道连接，另一端与冒口(6)连接；S3、向砂型中注入浇注液，并对浇注液进行过滤；S4、经过滤后的浇注液通过多个入水口(7)和阻流道(4)分别进入涡轮壳型腔，完成浇注，制得涡轮壳。本发明能够消除涡轮壳隔板冷隔和铸件表面渣眼缺陷，提高涡轮壳内部质量和成品率。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮增压器领域，尤其涉及一种涡轮壳铸造方法。
背景技术
涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20％—30％。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。
随着涡轮增压器行业的发展，对涡轮增压器中的核心零件涡轮壳的隔板位置质量也提出了更高的要求。对于一些常规结构涡轮壳，通过传统的铸造工艺完全可以实现涡轮壳隔板位置无冷隔和铸件表面渣眼轻微化，完全满足客户的质量要求。
但对于一些特殊结构的涡轮壳，即该种结构涡轮壳隔板相对薄且尺寸较长，另外铸件没有设计浇注凸台，通过传统的铸造工艺不能够彻底消除铸件隔板位置冷隔和铸件表面渣眼问题。在传统的铸造工艺下，涡轮壳在充型过程中，由于铸件隔板细长，需较高的浇注温度才能消除隔板位置的冷隔。因在生产过程中每炉铁水需要浇注40箱左右，随着时间的延长，铁水温度会逐步降低，末箱的浇注温度低于设计的浇注温度，会导致铸件隔板位置出现冷隔，严重影响铸件质量。
因此，有必要提供一种新的技术方案。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种涡轮壳铸造方法，其能够消除涡轮壳隔板冷隔和铸件表面渣眼缺陷，提高涡轮壳内部质量和成品率。
为实现上述目的，本发明的一种涡轮壳铸造方法，所述涡轮壳内部设置有隔板，所述铸造工艺包括如下步骤：
S1、将冒口放置于涡轮壳模仁的边缘，并使所述冒口与涡轮壳模仁连接；
S2、在模具中设置横浇道和阻流道，所述横浇道上具有多个入水口，将多个入水口间隔连接于所述涡轮壳模仁的周围，将所述阻流道的一端与所述横浇道连接，另一端与冒口连接，制得砂型；
S3、向砂型中注入浇注液，并对浇注液进行过滤；
S4、经过滤后的浇注液通过多个入水口和阻流道分别进入涡轮壳型腔，完成浇注，制得涡轮壳。
进一步地，步骤S1之前还包括：将模具分为两个腔体，每个腔体内对应放置一个涡轮壳模仁，两个腔体内的涡轮壳模仁呈正反面设置，所述冒口设置于两涡轮壳模仁之间，且所述冒口分别与两涡轮壳模仁连接。
进一步地，步骤S2中，
所述模具中还包括直浇道，所述直浇道、横浇道和多个入水口依次连通，所述横浇道自两涡轮壳模仁一侧环绕或半环绕两铸件，多个入水口自所述横浇道的一侧间隔连接于所述涡轮壳模仁的周围，所述阻流道一端与直浇道连接，另一端与冒口连接。
进一步地，步骤S3中，通过直浇道向砂型的横浇道注入浇注液，由过滤系统和集渣包对浇注液进行过滤；
步骤S4中，经过滤后的浇注液一部分进入横浇道内，再通过多个入水口分别进入涡轮壳型腔，另一部分经阻流道阻流后进入冒口，通过冒口(6)进入涡轮壳型腔(9)。
进一步地，所述横浇道的宽*高为20*20mm，所述阻流道的宽*高为20*10mm。
进一步地，进入入水口的浇注液的量与进入冒口的浇注液的量之比为4-5:1。
进一步地，步骤S3还包括：向冒口内注入浇注液，并对进入冒口内的浇注液进行过滤，其中，冒口内浇注液流入涡轮壳型腔的速度小于入水口浇注液流入涡轮壳型腔的速度。
进一步地，所述过滤系统为过滤块(2)，
步骤S3中的过滤具体包括如下步骤：
采用过滤块对浇注液进行过滤，滤除浇注液中的颗粒杂质；
采用集渣包对过滤后的浇注液中的颗粒杂质进行收集。
进一步地，所述过滤块为20ppi，过滤块的长*宽*高为60mm*60mm*22mm。
进一步地，步骤S3之后还包括，将浇注完成后的涡轮壳从砂型中取出，并对涡轮壳冒口位置进行打磨和切削，打磨切削后的涡轮壳成品进入下一工序。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的铸造工艺，其采用一模两腔的正反设计，可以缩小砂型的尺寸，在降低铸造(砂型)成本的同时缩短了横浇道的尺寸，降低浇注时间，保证隔板位置的入水温度，从而降低铸件冷隔的倾向。
(2)本发明的铸造工艺，其采用滤渣和集渣系统的设计，通过过滤系统的设计和过滤块型号的选用，阻挡一部分颗粒较大的渣，从而消除铸件的渣眼缺陷；另外使用集渣系统，将颗粒较小的渣进行收集，防止进入砂型型腔，避免铸件产生渣眼的缺陷。
(3)本发明的涡轮壳铸造方法，其在入水方面设计合理的分流系统和阻流系统，使铁水进入冒口与横浇道的比例分别为20％和80％，利用此系统，保证隔板位置铁水的通过量，从而解决铸件隔板位置的冷隔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明铸造过程中的主视示意图；
图2为图1的左视示意图；
图3为图1中A-A剖视示意图；
图4为本发明铸造过程中的立体示意图；
图5为图2的B-B剖视图。
其中，1-横浇道，2-过滤块，3-直浇道，4-阻流道，5-集渣包，6-冒口，7-入水口，8-隔板，9-涡轮壳型腔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
请参阅图1至图5，图1为本发明铸造过程中的主视示意图；图2为图1的左视示意图；图3为图1中A-A剖视示意图；图4为本发明铸造过程中的立体示意图；图5为图2的B-B剖视图。
如图1至图5所示，本发明提供一种涡轮壳铸造方法，所述涡轮壳内部设置有隔板8，所述铸造工艺包括如下步骤：
S1、将冒口6放置于涡轮壳模仁9的边缘，并使所述冒口6与涡轮壳模仁9连接。
S2、根据铸件形状和模具的结构，在模具中设置横浇道1和阻流道4，所述流道上具有多个入水口7，将多个入水口7间隔连接于所述涡轮壳模仁9的周围，将所述阻流道(4)的一端与所述横浇道1连接，另一端与冒口6连接，制得砂型。
S3、向砂型中注入浇注液，并对浇注液进行过滤。
S4、经过滤后的浇注液通过多个入水口7和阻流道4分别进入涡轮壳型腔，完成浇注，制得涡轮壳。本发明中的浇注液包括但不限于铁水。
步骤S1之前还包括：设计模具时，将模具设计为两个腔体，其中一个腔体正面朝上，另一个腔体背面朝上，从而使得两个腔体内的涡轮壳模仁9一个正面朝上，一个反面朝上，每个腔体内对应放置一个涡轮壳模仁9，所述冒口6放置于两涡轮壳模仁9之间。本发明通过腔体的正反面设计，可以缩小砂型的尺寸，在降低铸造(砂型)成本的同时缩短了横浇道的尺寸，降低浇注时间，保证隔板位置的入水温度，从而降低涡轮壳冷隔的倾向。在其他实施例中，所述模具还可以设计为两个以上的腔体。
在一个实施例中，所述模具中还包括直浇道3，所述直浇道3、横浇道1和多个入水口7依次连通，所述横浇道1自两铸件一侧环绕或半环绕两铸件，多个入水口7自所述横浇道1的一侧间隔连接于所述涡轮壳模仁9的周围。所述直浇道3靠近两腔体的中间，每个入水口7的一端连接于横浇道1上，另一端连接于涡轮壳模仁9。进入直浇道3的浇注液通过横浇道1后再经多个入水口7分别流入涡轮壳型腔，这种通过多个通道使浇注液分流后从铸件不同位置流入涡轮壳型腔中的设计，能够保证铸件内隔板位置浇注液的通过量和及时性，保证了流入涡轮壳隔板位置的铁水温度基本与进入直浇道的铁水的温度一致，从而解决涡轮壳隔板位置的冷隔。
在一个实施例中，步骤S2中，所述阻流道4一端与直浇道3连接，另一端与冒口6连接。步骤S3中，通过直浇道3向砂型的横浇道1注入浇注液，浇注液经过滤后进入横浇道1；步骤S4中，经过滤后的浇注液一部分进入横浇道1内，再通过多个入水口7分别进入涡轮壳型腔，另一部分经阻流道4阻流后进入冒口6，再通过冒口6进入涡轮壳型腔，从而完成浇注，制得涡轮壳。本发明的直浇道3中的浇注液一部分经阻流后进入冒口6，通过对冒口6处浇注液温度的补充，可使得进入冒口6的浇注液温度与直浇道3灌入的浇注液的温度基本保持一致，从而保证涡轮壳中隔板位置的铁水温度和通过量，从而解决涡轮壳隔板位置的冷隔。
其中，进入入水口7的浇注液的量与进入冒口6的浇注液的量之比为4-5:1。在一个优选的实施例中，由直浇道3进入冒口6的铁水与进入入水口7的比例分别为20％和80％。所述横浇道1的尺寸为20*20mm(宽*高)，阻流道4的尺寸为20*10mm(宽*高)，利用此系统，保证隔板位置铁水的通过量，从而解决铸件隔板位置的冷隔。
在另一个实施例中，步骤S3还包括：向直浇道3内灌入浇注液的同时向冒口6内灌入浇注液，其中，冒口6内浇注液流入涡轮壳型腔的速度小于入水口7浇注液流入涡轮壳型腔的速度。通过冒口中的浇注液可防止涡轮壳产生缩孔缩松缺陷。其中，在一个优选的实施例中，所述冒口7内的浇注液经过滤和集渣后进入涡轮壳型腔。
在另一实施例中，为了保证铁水的纯净度，降低涡轮壳铸件渣眼的比例，本发明步骤S3中的过滤包括如下步骤：采用过滤块2对浇注液进行过滤，来初步过滤铁水中颗粒较大的氧化渣；然后采用集渣包5对过滤后的浇注液中的颗粒杂质进行收集，将浇注液中的颗粒较小的渣收集在集渣包5中，防止氧化渣进入涡轮壳型腔，从而避免铸件产生渣眼的缺陷。其中，过滤块2为20ppi,其长*宽*高为60mm*60mm*22mm。
在再一个实施例中，步骤S3之后还包括，将浇注完成后的涡轮壳从砂型中取出，并对涡轮壳冒口位置进行打磨和切削，打磨切削后的涡轮壳成品进入下一工序。
本发明具有如下优点：
(1)本发明的铸造工艺，其采用一模两腔的正反设计，可以缩小砂型的尺寸，在降低铸造(砂型)成本的同时缩短了横浇道的尺寸，降低浇注时间，保证隔板位置的入水温度，从而降低铸件冷隔的倾向。
(2)本发明的铸造工艺，其采用滤渣和集渣系统的设计，通过过滤系统的设计和过滤块型号的选用，阻挡一部分颗粒较大的渣，从而消除铸件的渣眼缺陷；另外使用集渣系统，将颗粒较小的渣进行收集，防止进入砂型型腔，避免铸件产生渣眼的缺陷。
(3)本发明的涡轮壳铸造方法，其在入水方面设计合理的分流系统和阻流系统，使铁水进入冒口与横浇道的比例分别为20％和80％，利用此系统，保证隔板位置铁水的通过量，从而解决铸件隔板位置的冷隔。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (10)
1.一种涡轮壳铸造方法，所述涡轮壳内部设置有隔板(8)，其特征在于：所述铸造方法包括如下步骤：
S1、将冒口(6)放置于涡轮壳模仁(9)的边缘，并使所述冒口(6)与涡轮壳模仁连接；
S2、在模具中设置横浇道(1)和阻流道(4)，所述横浇道(1)上具有多个入水口(7)，将多个入水口(7)间隔连接于所述涡轮壳模仁(9)的周围，将所述阻流道(4)的一端与所述横浇道(1)连接，另一端与冒口(6)连接，制得砂型；
S3、通过直浇道(3)向砂型的横浇道(1)注入浇注液，由过滤系统和集渣包对浇注液进行过滤；
S4、经过滤后的浇注液通过多个入水口(7)和阻流道(4)分别进入涡轮壳型腔，完成浇注，制得涡轮壳。
2.根据权利要求1所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
步骤S1之前还包括：将模具分为两个腔体，每个腔体内对应放置一个涡轮壳模仁(9)，两个腔体内的涡轮壳模仁呈正反面设置，所述冒口(6)设置于两涡轮壳模仁之间，且所述冒口(6)分别与两涡轮壳模仁连接。
3.根据权利要求2所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
步骤S2中，
所述模具中还包括直浇道(3)，所述直浇道(3)、横浇道(1)和多个入水口(7)依次连通，所述横浇道(1)自两铸件一侧环绕或半环绕两涡轮壳模仁，多个入水口(7)自所述横浇道(1)的一侧间隔连接于所述涡轮壳模仁(9)的周围。
4.根据权利要求3所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
步骤S4中，经过滤后的浇注液一部分进入横浇道(1)内，再通过多个入水口(7)分别进入涡轮壳型腔，另一部分经阻流道(4)阻流后进入冒口(6)，通过冒口(6)进入型腔。
5.根据权利要求3或4所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
所述横浇道(1)的宽*高为20*20mm，所述阻流道(4)的宽*高为20*10mm。
6.根据权利要求4所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
进入入水口(7)的浇注液的量与进入冒口(6)的浇注液的量之比为4－5：1。
7.根据权利要求1所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
步骤S3还包括：向冒口(6)内注入浇注液，并对进入冒口内的浇注液进行过滤，其中，冒口(6)内浇注液流入涡轮壳型腔的速度小于入水口(7)浇注液流入涡轮壳型腔的速度。
8.根据权利要求3所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
所述过滤系统为过滤块(2)，
步骤S3中的过滤具体包括如下步骤：
采用过滤块(2)对浇注液进行过滤，滤除浇注液中的颗粒杂质；
采用集渣包(5)对过滤后的浇注液中的颗粒杂质进行收集。
9.根据权利要求8所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：
所述过滤块(2)为20ppi，所述过滤块(2)的长*宽*高为60mm*60mm*22mm。
10.根据权利要求1所述的涡轮壳铸造方法，其特征在于：步骤S3之后还包括，将浇注完成后的涡轮壳从砂型中取出，并对涡轮壳冒口位置进行打磨和切削，打磨切削后的涡轮壳成品进入下一工序。
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