CN107186193B - 真空炉离心铸造工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空炉离心铸造工艺及其设备。本发明采用一种真空铸造和离心铸造结合的新的铸造方法来制造压缩机内的一体化机架，压缩机的上缸盖部分与壳体部分的内壁面同时进行加工铸造的方式，可以保证上缸盖和壳体之间的同轴度，从而达到大幅度降低压缩机噪音和振动的目的；其次，创造性地发现了采用真空铸造和离心铸造结合的方式可以使得两者的结合部分能够相互熔合形成互熔区，冷却后能达到冶金结合的目的，具有优良的机械结合的性能；再者，可以防止钢管的氧化，获得的一体化机架的机械性能较好。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造领域，具体涉及一种真空炉离心铸造工艺及其设备。
背景技术
随着空调市场的发展，客户对于噪音的关注越来越高，因此在压缩机的开发中，需要进一步针对压缩机运行过程中产生的噪音和振动问题进行探讨，以期减少其对压缩机整体性能的影响。
传统的转子式压缩机机架主要是将上缸盖与压缩机壳体通过三点或六点焊接进行生产，但该生产工艺不能完全保证上缸盖与壳体的同轴度(一般由于加工精度原因有0.38毫米的同轴度差异)，难免产生偏心问题，而且焊点处由于受热变形，影响壳体圆度。另一方面，电机定子通过壳体定位，转子则是由通过上缸盖定位的曲轴来定位。如果不能保证上缸盖与壳体的同轴度，定转子之间的气隙不均匀，高转速下也易造成噪音问题。此外，由于传统的定子是通过热套工艺放入壳体，热套后壳体与定子间存在大约150MPa的应力。
发明内容
为解决上缸盖部分与壳体部分之间的同轴度以及上缸盖部分与壳体部分之间的结合强度的问题，本发明一方面提供了一种真空炉离心铸造工艺，其包含以下步骤：
(1)获得一体化机架的浇铸模型；
(2)将步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型置于真空环境中；
(3)使所述浇铸模型离心转动，同时将浇铸炉内浇铸的铁水从所述浇铸模型的浇铸口灌注到所述浇铸模型内部的浇铸空间；
(4)待步骤(3)浇铸完成，停止所述浇铸模型的离心转动，冷却所述浇铸模型；
(5)取出一体化机架的铸件。
优选的，在所述步骤(1)中，将下模具固定在底座上，将钢管从上往下嵌套在下模具上，将上模具盖在钢管的上端，从而获得一体化机架的浇铸模型；其中，至少所述钢管的下端部与所述下模具嵌合，所述钢管的上端部内、所述上模具与所述下模具之间形成了铸铁的浇铸空间，所述上模具上开设有与所述浇铸空间连通的浇铸口。
优选的，在所述步骤(2)中，当所述一体化机架的浇铸模型置于真空环境后，对所述钢管进行预加热，使钢管温度达到850℃～900℃。
优选的，所述预加热采用中频加热的方式。
优选的，在所述步骤(2)中，将所述步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型放入准备腔室，并关闭准备腔室与外界之间的第一阀门，从而封闭所述准备腔室；再打开准备腔室与真空腔室之间的第二阀门，将所述浇铸模型从准备腔室送入真空腔室，且放置于转盘上，并关闭所述第二阀门从而封闭所述真空腔室；对所述真空腔室抽真空。
优选的，在所述步骤(4)中，停止所述转盘使得所述浇铸模型停止离心转动后，打开所述真空腔室和冷却腔室之间的第三阀门，将浇铸完成的浇铸模型送入所述冷却腔室，再关闭所述第三阀门。
优选的，在所述步骤(3)中，所述浇铸模型离心转动的转速为14转/秒～23转/秒。
优选的，在所述步骤(3)中，所述浇铸的铁水的浇铸温度为1440～1480℃，铁水的灌注速度为5.0×10-5～5.5×10-5立方米/秒。
本发明另一方面提供了一体化机架的浇铸模型，其中，其包括上模具、钢管、下模具和底座；所述下模具固定在所述底座上，所述钢管从上往下嵌套在所述下模具上，所述上模具盖在所述钢管的上端，其中，至少所述钢管的下端部与所述下模具嵌合，所述钢管的上端部内、所述上模具与所述下模具之间形成了铸铁的浇铸空间，所述上模具上开设有与所述浇铸空间连通的浇铸口。
本发明再一方面提供了一种真空炉离心铸造设备，其中，依工艺次序，该真空炉离心铸造设备包括准备腔室和真空腔室，所述准备腔室与外界之间设有可开合的第一阀门，所述准备腔室与真空腔室之间设有可开合的第二阀门；所述真空腔室的上方设有浇铸炉，所述浇铸炉具有能够插入所述真空腔室内的浇铸液流出口；以及所述真空腔室内设有转盘。
优选的，所述真空炉离心铸造设备还包括位于所述真空腔室下游的冷却腔室，所述真空腔室与所述冷却腔室之间设有可开合的第三阀门。
优选的，所述真空炉离心铸造设备还包括设置在所述真空腔室内的加热装置。
本发明采用一种真空铸造和离心铸造结合的新的铸造方法来制造压缩机内的一体化机架，首先，压缩机的上缸盖部分与壳体部分的内壁面同时进行加工铸造的方式，可以保证上缸盖和壳体之间的同轴度，可以更好地定位电机的定子和转子，降低了定子转子之间的气隙的偏移率，从而达到大幅度降低压缩机噪音和振动的目的；其次，上缸盖部分的铸铁材料与壳体部分的碳钢材料是两种完全不同的金属材料，两者的熔点存在差异，两者的固定连接有难度；本发明的发明人创造性地发现了采用真空铸造和离心铸造结合的方式可以解决这个难题，可以使得两者的结合部分能够相互熔合形成互熔区，冷却后能达到冶金结合的目的，具有优良的机械结合的性能；再者，现有技术中，通常要对作为壳体部分的钢管进行防氧化处理的操作，但防氧化材料的存在会影响上缸盖部分和壳体部分之间铸造结合的效果；然而，本发明采用在真空环境下铸造的方式可以防止钢管的氧化，省略了防氧化处理，获得的一体化机架的机械性能较好。
附图说明
图1为根据本发明实施例1的工艺流程图；
图2为根据本发明实施例1的一体化机架的浇铸模型；
图3为本发明实施例1的真空炉离心铸造设备的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
实施例1
如图1所示，本实施例的工艺流程图，一种真空炉离心铸造工艺，其包含以下步骤：
(1)获得一体化机架的浇铸模型；
(2)将步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型置于真空环境中；
(3)使所述浇铸模型离心转动，同时将浇铸炉内浇铸的铁水从所述浇铸模型的浇铸口灌注到所述浇铸模型内部的浇铸空间；
(4)待步骤(3)浇铸完成，停止所述浇铸模型的离心转动，冷却所述浇铸模型；
(5)取出一体化机架的铸件。
如图2所示，本实施例的一体化机架的浇铸模型，其包括底座1、下模具2、上模具3和钢管4。
其中，下模具2固定在底座1上，钢管4从上往下嵌套在下模具2上，上模具3盖在钢管4的上端，至少钢管4的下端部与下模具2嵌合，钢管4的上端部内、上模具3与下模具2之间形成了铸铁的浇铸空间P；上模具3上开设有与浇铸空间P连通的浇铸口E。
优选的，在本实施例中，钢管4为20#无缝钢管。
优选的，所述上模具3和下模具2的材质可以为覆膜砂。
在本发明的一个替代实施例中，上模具3和下模具2的直径等尺寸可以改变，以制造不同壳体直径的压缩机机架。
如图3所示，本实施例的真空炉离心铸造设备，依工艺次序，其包括准备腔室10和真空腔室20，准备腔室10与外界之间设有可开合的第一阀门A1，准备腔室10与真空腔室20之间设有可开合的第二阀门A2；真空腔室20的上方设有浇铸炉40，浇铸炉40具有能够插入所述真空腔室内的浇铸液出口41；以及真空腔室20内设有转盘。
优选的，真空炉离心铸造设备还包括位于真空腔室20下游的冷却腔室30，真空腔室20与冷却腔室30之间设有可开合的第三阀门A3。
更优选的，真空腔室20内还设有用于给钢管4进行加热的加热装置(图中未示出)。加热装置可以为中频加热装置。
本实施例的真空炉离心铸造工艺，其用于制造压缩机内的一体化机架，其可以采用图2所示的浇铸模型以及图3所示的真空炉离心铸造设备，该工艺的流程图参见图1。
步骤(1)：获得一体化机架的浇铸模型。
在本实施例中，可以在步骤(1)中将下模具2固定在底座1上，将钢管4从上往下嵌套在下模具2上，将上模具3盖在钢管4的上端，从而形成图2所示的一体化机架的浇铸模型；其中，钢管4的下端部与下模具2嵌合，钢管4的上端部内、上模具3与下模具2之间形成了铸铁的浇铸空间P，上模具3上开设有与浇铸空间P连通的浇铸口E。
步骤(2)：将步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型置于真空环境中。
在本实施例中，将步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型放入准备腔室10，并关闭准备腔室10与外界之间的第一阀门A1，从而封闭准备腔室10；打开准备腔室10与真空腔室20之间的第二阀门A2，将浇铸模型从准备腔室10送入真空腔室20，且放置于转盘21上，并关闭第二阀门A2从而封闭真空腔室20；对真空腔室20抽真空；
在本实施例中，可以在步骤(2)中，当一体化机架的浇铸模型置于真空环境后，对钢管4进行预加热，使钢管温度达到850℃～900℃。优选的，预加热采用中频加热的方式。
步骤(3)：使所述浇铸模型离心转动，同时将浇铸炉40内浇铸的铁水从所述浇铸模型的浇铸口E灌注到所述浇铸模型内部的浇铸空间P。
在本实施例中，通过转动转盘21，使得浇铸模型随之离心转动，同时浇铸炉40内的浇铸铁水从浇铸液出口41流出，经浇铸口E灌注到浇铸空间P。
在本实施例中，在步骤(3)中，所述浇铸模型离心转动的转速为14转/秒～23转/秒，即转动所述浇铸模型的转盘21的转速为14转/秒～23转/秒。
在本实施例中，在步骤(3)中，所述浇铸的铁水的浇铸温度为1440～1480℃，铁水的灌注速度为5.0×10-5～5.5×10-5立方米/秒。
步骤(4)：待步骤(3)浇铸完成，停止所述浇铸模型的离心转动，冷却所述浇铸模型。
在本实施例中，待步骤(3)浇铸完成，停止转盘21的转动后，打开真空腔室20和冷却腔室30之间的第三阀门A3，将浇铸完成的浇铸模型送入冷却腔室30，再关闭第三阀门A3。
步骤(5)：取出一体化机架的铸件。
在本实施例中，取出上模具3，破坏下模具2，获取浇铸成型的一体化机架。
本发明采用一种真空铸造和离心铸造结合的新的铸造方法来制造压缩机内的一体化机架，可以将钢管和铸铁两种不同金属材料相互熔合形成互熔区，达到冶金熔合，具备更优良的力学性能；并且采用该方法制造的一体化机架应用于压缩机时，可以大大降低压缩机运行时的噪音和振动，可以提高压缩机的性能；另一方面，可以防止钢管氧化。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种真空炉离心铸造工艺，其包含以下步骤：
(1)将下模具固定在底座上，将钢管从上往下嵌套在下模具上，将上模具盖在钢管的上端，从而获得一体化机架的浇铸模型；其中，至少所述钢管的下端部与所述下模具嵌合，所述钢管的上端部内、所述上模具与所述下模具之间形成了铸铁的浇铸空间，所述上模具上开设有与所述浇铸空间连通的浇铸口，获得一体化机架的浇铸模型；
(2)将所述步骤(1)获得的一体化机架的浇铸模型放入准备腔室，并关闭准备腔室与外界之间的第一阀门，从而封闭所述准备腔室；再打开准备腔室与真空腔室之间的第二阀门，将所述浇铸模型从准备腔室送入真空腔室，且放置于转盘上，并关闭所述第二阀门从而封闭所述真空腔室；对所述真空腔室抽真空；
当所述一体化机架的浇铸模型置于真空环境后，对所述钢管进行预加热，所述预加热采用中频加热的方式，使钢管温度达到850℃～900℃；
(3)使所述浇铸模型离心转动，所述浇铸模型离心转动的转速为14转/秒～23转/秒，同时将浇铸炉内浇铸的铁水从所述浇铸模型的浇铸口灌注到所述浇铸模型内部的浇铸空间；所述浇铸的铁水的浇铸温度为1440～1480℃，铁水的灌注速度为5.0×10-5～5.5×10-5立方米/秒；
(4)待步骤(3)浇铸完成，停止所述转盘使得所述浇铸模型停止离心转动后，打开所述真空腔室和冷却腔室之间的第三阀门，将浇铸完成的浇铸模型送入所述冷却腔室，再关闭所述第三阀门；
冷却所述浇铸模型后，所述钢管和铸铁形成互熔区；
(5)取出一体化机架的铸件。
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