CN108160936A - 一种小型涡壳铸造模具及铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型涡壳铸造模具及铸造方法，属于金属铸造技术领域。该模具包括分别具有以涡壳厚度中部为分型面的相应三个涡壳外形型腔的上、下模仁，所述上、下模仁相应的三个涡壳外形型腔分别以涡壳进气法兰朝向相邻涡壳外形型腔的位置呈品字形均布，且其中部为通过内浇道型腔分别与三个涡壳外形型腔相通的浇冒口型腔，所述下模仁的内浇道型腔与涡壳外形型腔交接处的内浇口设有垂直于浇道方向的凸起卡槽模仁。本发明以合理的布局设计和巧妙的结构设置，可以同时妥善抑制夹杂且避免疏松，从而显著提高铸件质量。

Description

一种小型涡壳铸造模具及铸造方法

技术领域

本发明涉及一种铸造模具，尤其是一种小型涡壳铸造模具，同时还涉及铸造方法，属于金属铸造技术领域。

背景技术

涡轮增压器的核心零件——涡轮壳具有较高的气密性和铸件表面质量要求。将常规涡轮壳的铸造工艺应用于重量小于4kg的小涡壳很难有效同时解决铸件表面夹杂和内部缩松问题，因为对于小涡壳而言，抑制铸造夹杂希望减小内浇口的尺寸和截面积，而避免铸造缩松则希望增加内浇口的截面积和尺寸，两者相互矛盾，很难确定平衡两种铸造缺陷的理想内浇口的截面积及尺寸。

发明目的

本发明的目的在于：给出一种可以同时妥善抑制夹杂且避免疏松的小型涡壳铸造模具，同时给出相应的铸造方法，从而确保产品的铸造质量。

为了达到上述目的，本发明小型涡壳铸造模具包括分别具有以涡壳厚度中部为分型面的相应三个涡壳外形型腔的上、下模仁，所述上、下模仁相应的三个涡壳外形型腔分别以涡壳进气法兰朝向相邻涡壳外形型腔的位置呈品字形均布，且其中部为通过内浇道型腔分别与三个涡壳外形型腔相通的浇冒口型腔，所述下模仁的内浇道型腔与涡壳外形型腔交接处的内浇口设有垂直于浇道方向的凸起卡槽模仁。

采用本发明小型涡壳铸造模具进行铸造时包括以下步骤：

第一步、制作砂型和泥芯——借助型腔与小型涡壳外形相配的铸造模具制出上砂型和具有内浇口卡槽的下砂型，分别置于上、下砂箱；并借助形状与小型涡壳内腔形状相配的泥芯模具制出泥芯；

第二步、制作滞流金属片——采用与涡壳同材质制作局部阻挡内浇口的滞流金属片，并将其插置在下砂型的内浇口卡槽中；

第三步、下泥芯合箱浇注——在下砂型内放置泥芯，盖上上砂型后，从浇冒口进行浇注；

第四步、冷却完成铸造——浇注后冷却，去除砂型和泥芯，取出铸件。

本发明不仅以合理的布局设计使得流道通畅、散热均匀，易于保证铸造质量，降低砂铁比而降低生产成本；并且采用本发明后，由于滞流金属片在浇注前期使内浇口的实际截面积减小，因此浇注冒口部位得以快速充满浇注液，利于夹杂物漂浮在铁水表面、避免进入涡壳铸件型腔，从而起到抑制或消除铸件夹杂缺陷的作用；当浇注液完全充满后，滞流金属片因较长时间经受浇注液的高温冲击将铸件融化，使内浇口截面积复原，完全打开补缩通道，从而从冒口对铸件进行充分补缩，避免铸件缩松。

由此可见，本发明以合理的布局设计和巧妙的结构设置，可以同时妥善抑制夹杂且避免疏松，从而显著提高铸件质量。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的剖视结构示意图。

图3是采用图1实施例制成的上砂型结构示意图。

图4是采用图1实施例制成的下砂型结构示意图。

图5是图4的剖视结构示意图。

图6是本发明上、下砂型合箱后的结构示意图。

图7是图6的剖视结构示意图。

图8是采用本发明铸造出的铸件结构示意图。

图9是图8的剖视结构示意图。

具体实施方式

本实施例的小型涡壳铸造模具如图1、2所示，整个模具5包括分别具有以涡壳厚度中部为分型面的，上、下模仁4、4’分别具有相应的三个涡壳外形型腔4-1，且三个涡壳外形型腔4-1分别以涡壳进气法兰朝向相邻涡壳外形型腔的位置呈品字形均布。上模仁4和下模仁4’的型腔外分别具有对应的凹、凸围槽结构4-4，以便使制出的上、下砂型对合后可以形成相互嵌合的凹凸防火槽，保证浇注过程中分型面不漏铁水。各涡壳外形型腔4-1对应进气法兰处延伸出泥芯支撑头4-5，用于使制出的砂型形成支撑泥芯芯头的支撑腔。

上、下模仁4、4’的三个涡壳外形型腔4-1中部为浇冒口型腔4-3，浇冒口型腔4-3分别通过等边三角形分布的内浇道型腔4-2与邻近的涡壳外形型腔4-1中间区域相通。下模仁4’的内浇道型腔4-2与涡壳外形型腔4-1交接处的内浇口设有垂直于浇道方向的凸起卡槽模仁6，用于制作下砂型时形成插置制作滞流金属片的内浇口卡槽。

采用本实施例小型涡壳铸造模具进行铸造时的具体包括步骤为：

第一步、制作砂型和泥芯——借助型腔与小型涡壳外形相配的铸造模具5制出图3所示的上砂型7和图4、图5所示具有内浇口卡槽8的下砂型7’，分别置于上、下砂箱，如图6所示；并借助形状与小型涡壳内腔形状相配的泥芯模具制出泥芯；

第二步、制作滞流金属片——采用与涡壳同材质制作局部阻挡内浇口的滞流金属片9，长期反复试验总结出的滞流金属片9与浇冒口的优化结构尺寸关系和经验公式为：长度>内浇口长度，通常取内浇口的长度+6，高度＝(60±5％)内浇口高度，厚度＝1.2mm+(0.1-0.3)mm/kgx小型涡壳重量kg；本实施例的内浇口长x高尺寸为20x20，涡壳重量为4kg，滞流金属片尺寸定为26x12x2(长x高x厚度)，该优化结构尺寸可以保证滞流金属片在理想时刻熔融，从而充分发挥其作用；之后如图7所示，将滞流金属片9插置在下砂型7’的内浇口卡槽8中；

第三步、下泥芯合箱浇注——在下砂型7’内借助支撑头放置泥芯，盖上上砂型7后，从浇冒口进行浇注；

第四步、冷却完成铸造——浇注后冷却，去除砂型和泥芯，取出图8、图9所示的铸件，当割除内浇口3和浇冒口2后，即可得到小型涡壳铸件1。

实践证明，本实施例的一模三腔结构显著提高了工艺出品率，内浇口尺寸将客户预留的浇注凸台全部用完(客户在涡壳设计过程中考虑到铸件补缩，预先留有浇注凸台，本实施例将内浇口设计在浇注凸台上，为了使冒口补缩最大化，内浇口的尺寸和客户预留浇注凸台尺寸尽力相当)，有利于后续浇注冷却过程中冒口对铸件的补缩，以及在模具上内浇口位置设置用来放置滞流金属片的卡槽。独特的滞流金属片在浇注前期使内浇口的实际截面积减小50％以上，有利于浇注冒口的快速充满，夹杂物漂浮在铁水表面，避免进入型腔，从而有效消除了铸件夹杂缺陷；当铁水充满后大约5秒左右，铁片因高温铁水长时间冲击，浇注后期将融化在铁水中，使内浇口截面积恢复，补缩通道完全打开，有利于铁水从冒口对铸件进行补缩，有效避免了铸件出现缩松；从而妥善解决了铸件夹杂和缩松两种矛盾的缺陷。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型涡壳铸造模具，其特征在于：包括分别具有以涡壳厚度中部为分型面的相应三个涡壳外形型腔的上、下模仁，所述上、下模仁相应的三个涡壳外形型腔分别以涡壳进气法兰朝向相邻涡壳外形型腔的位置呈品字形均布，且其中部为通过内浇道型腔分别与三个涡壳外形型腔相通的浇冒口型腔，所述下模仁的内浇道型腔与涡壳外形型腔交接处的内浇口设有垂直于浇道方向的凸起卡槽模仁。

2.根据权利要求1所述的小型涡壳铸造模具，其特征在于：所述浇冒口型腔分别通过等边三角形分布的内浇道型腔与邻近的涡壳外形型腔中间区域相通。

3.根据权利要求2所述的小型涡壳铸造模具，其特征在于：所述上模仁和下模仁的型腔外分别具有对应的凹、凸围槽结构。

4.根据权利要求3所述的小型涡壳铸造模具,其特征在于：所述涡壳外形型腔对应进气法兰处延伸出泥芯支撑头。

5.根据权利要求4所述的小型涡壳铸造模具，其特征在于：所述滞流金属片的高度取内浇口高度的60±5％。

6.根据权利要求5所述的小型涡壳铸造模具，其特征在于：所述滞流金属片的厚度＝1.2±0.1+(0.1-0.3)x小型涡壳重量；式中:1.2±0.1是单位为mm的基础厚度；(0.1-0.3)是单位为mm/kg的换算系数，小型涡壳重量是单位为kg的净重。

7.采用权利要求1至6任一所述的小型涡壳铸造模具进行铸造的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、制作砂型和泥芯——借助型腔与小型涡壳外形相配的铸造模具制出上砂型和具有内浇口卡槽的下砂型，分别置于上、下砂箱；并借助形状与小型涡壳内腔形状相配的泥芯模具制出泥芯；

第二步、制作滞流金属片——采用与涡壳同材质制作局部阻挡内浇口的滞流金属片，并将其插置在下砂型的内浇口卡槽中；

第三步、下泥芯合箱浇注——在下砂型内放置泥芯，盖上上砂型后，从浇冒口进行浇注；

第四步、冷却完成铸造——浇注后冷却，去除砂型和泥芯，取出铸件。