CN108380839B - 一种铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法。此方法适用于所有壁厚比大于1.5的铸钢件，在薄壁与厚壁过渡区域采用补贴式防裂拉筋，可同时起到防裂与补缩的作用；本发明采用的拉筋的设计技术方案为：a、计算铸钢件薄壁与厚壁连接处热节的模数M；b、根据此处模数M计算补缩距离D；c、根据模数M与补缩距离D确定拉筋的位置；d、根据铸钢件薄壁与厚壁过渡区域长度确定拉筋的尺寸及两个拉筋间的距离。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，解决了铸钢件在薄壁与厚壁接触部位易产生裂纹缺陷的情况；且保证铸钢件整体壁厚均匀补缩，提升了铸件的整体质量。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法。
背景技术
铸钢件在铸造过程中薄壁与厚壁过渡区域由于凝固过程中会产生很强的应力，使得在过渡区域产生裂纹，导致铸件出现严重的质量问题，并且裂纹存在部位内部组织较差，在后期返修过程中易造成反复出现新的缺陷，严重影响铸钢件质量和生产周期。
由于一些铸钢件尺寸较大，并且由于铸件各部位不同的装配用途，即会产生薄壁与厚壁的区别。传统工艺设计在薄壁与厚壁过渡区域设置防裂拉筋，防裂拉筋尺寸较小，厚度为20~35mm之间，每个拉筋之间间隔为50~60mm，由此需要在铸钢件上设置数量较多的防裂拉筋，如图1所示；在造型过程中设计过多的防裂拉筋会影响砂型的强度与表面质量，铸钢件浇注温度较高，为1570~1575℃，砂型表面受到高温烘烤后易出现烧结现象；过多的防裂拉筋易导致砂型强度降低，且数量多间隙小，造成铸件在此部位产生烧结、粘砂的现象，加大后续清理难度。另外，在工艺设计过程中，在薄壁与厚壁处设置尺寸较大的补贴打通补缩通道，补贴之间使用冷铁进行分区减少尺寸较大补贴的数量；由于铸钢件实际生产过程中受到外部环境、原辅材料等因素的影响，工艺补缩无法达到预期目的，从而易产生缺陷，影响铸钢件质量；且清理铸件时需要去除补贴，增加了清理及机械加工的工作量，提高铸件成本，同时影响补贴部位的外观质量。
发明内容
本发明的目的是针对在铸钢件薄壁与厚壁过渡区域设置防裂拉筋的传统工艺存在的上述问题，提供一种铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法，所述的方法适用于所有壁厚比大于1.5的铸钢件，在薄壁与厚壁过渡区域采用补贴式防裂拉筋，替代传统工艺中小尺寸拉筋及较大补贴的使用，可同时起到防裂与补缩的作用；为了达到上述目的，本发明采用的拉筋的设计技术方案为：
a、计算铸钢件薄壁与厚壁连接处热节的模数M；
b、根据此处模数M计算补缩距离D；
c、根据模数M与补缩距离D确定拉筋的位置；
d、根据铸钢件薄壁与厚壁过渡区域长度确定拉筋的尺寸及两个拉筋间的距离。
进一步的，所述模数M，计算方法为M=V/S，V-热节圆体积，S-散热表面积；
进行模数M的计算，已知热节圆的直径为d，即M（cm）=（d*d）/4d。
进一步的，所述补缩距离D，根据验证按照模数M的1.1倍的补缩梯度进行计算，即D=1.1M。
进一步的，所述拉筋的位置，根据模数M与补缩距离D确定，拉筋位置起始点为厚壁边沿处，终止点为薄壁与厚壁过渡圆角根部向上延伸D值+10mm处的位置，可继续向上延伸。
进一步的，所述拉筋的设计要求两头薄、中间厚，中间部分截面形状为梯形结构，下底尺寸为上底尺寸的1.2倍；根据具体情况，上底尺寸可选为150～200mm，下底尺寸可选为180～240mm；并且在与铸件接触部位设计半径10～15mm圆角，防止拉筋与铸件接触部位产生裂纹缺陷。
进一步的，所述拉筋间的距离为300～350mm，且将拉筋等间距均匀设置在铸件薄厚壁过渡区域外侧。
进一步的，所述拉筋在模具制作过程中拉筋使用木质材料制作，以保证拉筋强度和尺寸的准确性。
进一步的，所述拉筋在模具制作过程中采用活料设计，在造型过程中可有效的解决砂型损坏和表面质量差的问题。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、解决了铸钢件在薄壁与厚壁过渡区域易产生裂纹缺陷的情况；
2、补贴式防裂拉筋的使用，打通铸钢件补缩的通道，等间距均匀设置补贴式拉筋保证铸钢件整个壁厚均匀补缩，提升了整体质量；
3、补贴式防裂拉筋在造型过程中易取出，解决了传统拉筋在造型过程中难去除、易损坏，造成砂型表面强度降低的缺点；
4、补贴式防裂拉筋的应用，代替传统工艺中大尺寸补贴的使用，提升铸钢件的工艺出品率。
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他的附图。
图1为传统汽机防裂拉筋设计示意图；
图2为汽缸铸钢件轮廓示意图；
图3为汽缸铸钢件热节分析示意图；
图4为汽缸铸钢件特殊拉筋设计示意图；
以下各图中，1、传统防裂拉筋；2、传统补贴；3、厚壁；4、薄壁；5、热节；6、拉筋。
具体实施方式：
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的
实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
本实施例提供如图2所示某汽缸铸钢件的拉筋设计方法，所述汽缸铸钢件壁厚比为4，热节分析示意图如图3所示，其中5为汽缸法兰厚壁与缸壁薄壁过渡区域的热节，计算方法为M=V/S，V-体积，S-散热表面积；进行模数M的计算，已知热节圆的直径为d=17.6cm，即M（cm）=（d*d）/4d=（17.6×17.6）/（4×17.6）=4.4cm；
补缩距离D根据验证按照模数M的1.1倍的补缩梯度进行计算，即D=1.1M=1.1×4.4=4.48cm=44.8mm。
因此拉筋6的起始点为法兰边沿处，终止点为法兰厚壁与缸壁薄壁过渡圆角根部向上延伸44.8mm+10mm处的位置。
根据法兰厚壁与缸壁薄壁过渡区域长度确定拉筋的尺寸及两个拉筋间的距离；拉筋6的设计要求两头薄、中间厚，中间部分截面形状为梯形结构，下底尺寸为上底尺寸的1.2倍；上底尺寸为150mm，下底尺寸为180mm；并且在与铸件接触部位设计半径15mm圆角；拉筋间的距离设置为300mm，并将拉筋等间距均匀设置在法兰厚壁与缸壁薄壁渡区域外侧。汽缸拉筋具体设计如图4所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法，适用于所有壁厚比大于1.5的铸钢件，在薄壁与厚壁过渡区域采用补贴式防裂拉筋；其特征在于：
所述拉筋的位置，根据模数M与补缩距离D确定，拉筋位置起始点为厚壁边沿处，终止点为薄壁与厚壁过渡圆角根部向上延伸D值+10mm处的位置，或者继续向上延伸；
所述模数M的计算方法为M(cm)＝(d*d)/4d，其中d为热节圆的直径；
所述补缩距离D，根据验证按照模数M的1.1倍的补缩梯度进行计算，即D＝1.1M；
所述拉筋的设计要求两头薄、中间厚，中间部分截面形状为梯形结构，下底尺寸为上底尺寸的1.2倍；根据具体情况，上底尺寸为150～200mm，下底尺寸为180～240mm；并且在与铸件接触部位设计半径10～15mm圆角；
所述拉筋间的距离为300～350mm，且将拉筋等间距均匀设置在薄厚壁过渡区域外侧。
2.根据权利要求1所述的铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法，其特征在于：所述拉筋在模具制作过程中使用木质材料制作。
3.根据权利要求1所述的铸钢件薄厚壁过渡区域防裂的铸造方法，其特征在于：所述拉筋在模具制作过程中采用活料设计。
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