CN108672658B - 一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，它将熔模精密铸造的蜡件分体成型后组装在一起；制壳过程采用浇浆和撒砂结合方法完成；为实现模壳的焙烧过程，还将焙烧炉设备进行改造，使炉门口加大；浇注过程采用大型的双浇口和“王”字形主浇道的浇注系统；具体操作步骤如下：a、铸造毛坯件结构设计；b、蜡件结构设计；c、中段蜡件成型模具设计；d、蜡件成型；e、蜡件焊接及修整；f、制壳；g、浇注；h、铸造毛坯件的修整。本发明能够适应现有射蜡机射蜡量、制壳沾桨设备工艺参数和型壳焙烧炉结构特点，保证了蜡件成型过程中抽芯开模操作的顺利进行，达到了降低生产成本、提高产品质量的目的。

Description

一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法

技术领域

本发明涉及一种精密铸造工艺方法，尤其是一种适用于船用推进动力进水端部件精密铸造的工艺方法，属于精密铸造技术领域。

背景技术

如附图1、图2所示，一种船用推进动力进水端部件1，其材质为奥氏体316铸造不锈钢，是船用动力推进系统核心零部件之一。该船用动力进水端部件1一端为进水口1-1，另一端为出水口1-2，在出水口1-2一侧内腔中设置一组形状结构复杂、厚度尺寸和空间位置不断变化的螺旋叶片1-3，由于该船用动力进水端部件1结构具有特殊性、工艺性较差，适宜于熔模精密铸造方法生产制造。但该船用动力进水端部件1的重量及外形尺寸较大，采用常规的中温蜡熔模精密铸造工艺，会受到射蜡机的射蜡量、制壳沾桨设备工艺参数和型壳焙烧炉结构的限制；特别是螺旋叶片1-3的结构特征，使得蜡件成型过程中的抽芯开模操作非常困难。因此需要创新设计一种适用于船用推进动力进水端部件精密铸造的工艺方法，为船用推进动力进水端部件生产制造提供可靠的技术支持。

发明内容

本发明提供一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，以适应现有射蜡机射蜡量、制壳沾桨设备工艺参数的约束和型壳焙烧炉结构特点，保证蜡件成型过程中抽芯开模操作的顺利进行，达到降低生产成本、提高产品质量的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，它将熔模精密铸造的蜡件分体成型后组装在一起；制壳过程采用浇浆和撒砂结合方法完成；为实现模壳的焙烧过程，还将焙烧炉设备进行改造，使炉门口加大；浇注系统采用大型的双浇口和“王”字形主浇道；具体操作步骤如下：

a、铸造毛坯件结构设计，根据船用推进动力进水端部件产品结构特征设计铸造毛坯件，在铸造毛坯件进水口端面、出水口端面及内孔位置预留加工余量，船用推进动力进水端部件产品两端面上的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，均通过对铸造毛坯件机加工的方式实现；

b、蜡件结构设计，根据铸造毛坯件结构特征设计蜡件，并将蜡件分成前段、中段和后段三部分，分别注蜡成型；

c、中段蜡件成型模具设计，根据蜡件的结构特征设计蜡件成型模具，特别是在蜡件中段成型模具中设置下模组件、上模组件和顶出机构，通过上模组件与下模组件配合形成蜡件中段型腔，在上模组件中设置一组与船用推进动力进水端部件上螺旋叶片数量及形状匹配的上模块，上模块与下模组件中下模体配合形成开模抽芯结构，所述顶出机构与下模组件配装；

d、蜡件成型, 通过注蜡工艺完成蜡件前段、中段和后段的成型，在蜡件中段成型过程中通过射蜡机在蜡件中段型腔中注射糊状蜡料，经保压冷却后完成蜡件中段成型，然后以上下抽芯方式将上模组件拆除后将蜡件中段取出；

e、蜡件焊接及修整，以焊接方式将蜡件前段、中段和后段组装在一起，并对蜡件表面进行修整，得到与铸造毛坯件形状特征相匹配的蜡件；

f、制壳，在蜡件表面上浇浆、撒砂、干燥、浇口杯处理后再通过脱模和焙烧过程制成内腔与铸造毛坯件形状特征一致的型壳；

g、浇注，采用大型的双浇口和“王”字形主浇道的浇注系统完成向型壳中浇注钢液的过程，经冷却后，破壳获取铸造毛坯件；

h、铸造毛坯件的修整，通过去冒口、研磨浇口、清除表面氧化皮操作对铸造毛坯件进行修整，再通过机加工方式将铸造毛坯件预留的加工余量去除，加工出船用推进动力进水端部件产品两端面上设置的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，完成船用推进动力进水端部件的制造过程。

上述船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，在步骤c中，所述下模组件包括下模板、下模体和下模，下模组件通过下模板与模具的支座装配，在下模板上安装下模和下模体，所述下模为套装在下模体外面的筒状结构，所述下模体与船用推进动力进水端部件上螺旋叶片形状匹配；所述上模组件还设有上模和上模板，上模板为分体式结构，上模板数量与上模块数量一致，上模块固定在对应位置的上模板上形成组合体，所述上模为套装在上模块外面的环状结构，模具处于合模状态时，上模与下模扣合装配，上模块与下模体之间空隙形成螺旋叶片的型腔。

上述船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，在步骤d中，借助于撬杠逐个将上模块与上模板的组合体拆除，再通过顶出机构将蜡件中段从下模组件中顶出。

上述船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，在步骤e中，首先去除蜡件前段、中段、后段装配面的腊边，清除蜡屑，在装配配合面上涂一薄层凡士林，然后以中段为基准定位组装，再用电烙铁按工艺要求在结合部点焊，用刮刀修平焊点，即完成船用推进动力进水端部件熔模铸造蜡件的加工过程。

上述船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，在步骤f中，采用尺寸大于蜡件外形尺寸的容器和平板车等辅助工具，将蜡件的浇冒口向下放在容器中间，将浆液搅拌机搅拌合格的浆液从蜡件的中间倒入，浆液超过蜡件叶片上平面后，调整蜡件姿态，待蜡件表面全部粘附浆液后，将蜡件从容器中取出，同样浇冒口朝下放到铺有一层符合工艺要求的沙子上，用毛刷处理挂浆不均匀位置处，然后在符合工艺要求的筛子中放入沙子，对准蜡件中间部位晃动筛子，在蜡件外表面撒砂，使经筛选后的砂子均匀粘附在浆面上，调整蜡件姿态，重复上述撒砂过程，当蜡件表面粘附在浆面上的砂层符合工艺要求后，清除蜡件周围散砂，将蜡件运送至风干室干燥，再经过浇口杯处理、脱模和焙烧，完成制壳工艺过程。

上述船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，在步骤g中，浇注前在浇口和“王”字形主浇道外面包裹缠绕保温棉。

本发明为一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，为了适应现有射蜡机射蜡量、制壳沾桨设备工艺参数和型壳焙烧炉结构特点，它在工艺设计阶段采用了将熔模精密铸造过程中的蜡件分体成型后焊接装配的技术方案；为解决蜡件螺旋叶片成型过程中的抽芯开模困难问题，本发明在蜡件中段成型模具结构中，其下模组件的下模体及上模组件的上模块均设置了与船用推进动力进水端部件上螺旋叶片形状匹配的轮廓曲线，上模块与下模体之间空隙形成螺旋叶片的型腔，同时使得上模块与下模体配合形成开模抽芯结构，从而保证了抽芯开模操作的顺利进行；本发明还针对船用推进动力进水端部件体积大、浇注过程中易产生的浇不足、残缺、气孔、夹渣、冷隔、裂纹、缩孔和穿透性缺陷的问题，在浇注系统中设置了大型的双浇口和“王”字形主浇道，并在浇注前在浇口和“王”字形主浇道外面包裹缠绕保温棉，从而保证了铸造毛坯件的浇注质量。总之，本发明能够适应现有射蜡机射蜡量、制壳沾桨设备工艺参数和型壳焙烧炉结构特点，保证了蜡件成型过程中抽芯开模操作的顺利进行，达到了降低生产成本、提高产品质量的目的。

附图说明

图1是船用推进动力进水端部件结构示意图；

图2是船用推进动力进水端部件剖面结构示意图；

图3是船用推进动力进水端部件铸造毛坯件结构示意图；

图4是船用推进动力进水端部件制造过程中蜡件剖面结构示意图；

图5是蜡件中段分型面曲线路径示意图；

图6是蜡件中段成型模具剖面结构示意图；

图7是图6中A-A剖面结构示意图；

图8是浇注系统示意图。

图中各标号清单为：

1、船用推进动力进水端部件，1-1、进水口，1-2、出水口，1-3、螺旋叶片；2、铸造毛坯件

2-1、预留加工余量；3、蜡件，3-1、前段，3-2、中段，3-3、后段；4、蜡件中段成型模具，4-1、支座， 4-2、顶出机构，4-3、下模板，4-4、下模,4-5、下模体，4-6、上模块，4-7、上模，4-8、上模板，4-9、蜡件中段型腔；5、主浇道，6、浇口，7、保温棉。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明为一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，它将熔模精密铸造的蜡件分体成型后组装在一起；制壳过程采用浇浆和撒砂结合方法完成；为实现模壳的焙烧过程，还将焙烧炉设备进行改造，使炉门口加大；浇注系统采用大型的双浇口和“王”字形主浇道；具体操作步骤如下：

a、铸造毛坯件结构设计，参看图1、图2、图3，根据船用推进动力进水端部件1产品结构特征设计铸造毛坯件2，在铸造毛坯件2的进水口端面、出水口端面及内孔位置预留加工余量2-1，船用推进动力进水端部件产品两端面上的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，均通过对铸造毛坯件2机加工的方式实现；

b、蜡件结构设计，参看图3、图4、图5，根据铸造毛坯件2结构特征设计蜡件3 ，并将蜡件3分成前段3-1、中段3-2和后段3-3三部分，分别注蜡成型；

c、中段蜡件成型模具设计，参看图5、图6、图7，根据蜡件3的结构特征设计蜡件成型模具，特别是在蜡件中段成型模具4中设置下模组件、上模组件和顶出机构4-2，通过上模组件与下模组件配合形成蜡件中段型腔4-9；在上模组件中设置上模块4-6、上模4-7和上模板4-8，所述上模块4-6和上模板4-8均为分体式结构，其数量与船用推进动力进水端部件1上螺旋叶片1-3数量匹配，上模块4-6固定在对应位置的上模板4-8上形成组合体，所述上模4-7为套装在上模块4-6外面的环状结构；所述下模组件包括下模板4-3、下模体4-5和下模4-4，下模组件通过下模板4-3与模具的支座4-1装配，在下模板4-3上安装下模4-4和下模体4-5，所述下模4-4为套装在下模体4-5外面的筒状结构，所述下模体4-5与船用推进动力进水端部件1上螺旋叶片1-3形状匹配；上模块4-6与下模组件中下模体4-5配合形成开模抽芯结构，上模块4-6与下模体4-5之间空隙形成螺旋叶片的型腔，上模块4-6上螺旋叶片型腔的分型面路径为图5中标号 “Ⅱ”的虚线，下模体4-5上螺旋叶片型腔的分型面路径为图5中标号 “Ⅰ”的实线；

d、蜡件成型, 通过注蜡工艺完成蜡件前段3-1、中段3-2和后段3-3的成型，在蜡件中段3-2成型过程中通过射蜡机在蜡件中段型腔4-9中注射糊状蜡料，经保压冷却后完成蜡件中段3-2成型，然后借助于撬杠逐个以上下抽芯方式将上模组件拆除，再通过顶出机构4-2将蜡件中段3-2取出；

e、蜡件焊接及修整，首先去除蜡件前段3-1、中段3-2、后段3-3装配面的腊边，清除蜡屑，在装配配合面上涂一薄层凡士林，然后以中段3-2为基准定位组装，再用电烙铁按工艺要求在结合部点焊，用刮刀修平焊点，即完成船用推进动力进水端部件熔模铸造蜡件的加工过程，得到与铸造毛坯件2形状特征相匹配的蜡件3；

f、制壳，由于蜡件3尺寸较大，不能使用传统的挂钩片子沾桨制壳操作方法，因此采用尺寸大于蜡件外形尺寸的容器和平板车等辅助工具，将蜡件3的浇冒口向下放在容器中间，将浆液搅拌机搅拌合格的浆液从蜡件3的中间倒入，浆液超过蜡件叶片上平面高度后，调整蜡件3姿态，待蜡件3表面全部粘附浆液后，将蜡件3从容器中取出，同样浇冒口朝下放到铺有一层符合工艺要求的沙子上，用毛刷处理挂浆不均匀位置处，然后在符合工艺要求的筛子中放入沙子，对准蜡件3中间部位晃动筛子，在蜡件3外表面撒砂，使经筛选后的砂子均匀粘附在浆面上，调整蜡件3姿态，重复上述撒砂过程，当蜡件3表面粘附在浆面上的砂层符合工艺要求后，清除蜡件3周围散砂，将蜡件3运送至风干室干燥、再经过浇口杯处理、脱模和焙烧，完成制壳工艺过程。

g、浇注，参看图8，采用大型双浇口6和“王”字形主浇道5的浇注系统完成向型壳中浇注钢液的过程，并在浇注前在浇口6和“王”字形主浇道5外面包裹缠绕保温棉7，浇注完成后进行冷却，破壳获取铸造毛坯件2；

h、铸造毛坯件的修整，通过去冒口、研磨浇口、清除表面氧化皮操作对铸造毛坯件2进行修整，再通过机加工方式将铸造毛坯件预留的加工余量2-1去除，加工出船用推进动力进水端部件产品两端面上设置的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，完成船用推进动力进水端部件的制造过程。

Claims (4)

1.一种船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，其特征是，它将熔模精密铸造的蜡件分体成型后组装在一起；制壳过程采用浇浆和撒砂结合方法完成；为实现模壳的焙烧过程，还将焙烧炉设备进行改造，使炉门口加大；浇注系统采用大型的双浇口和“王”字形主浇道；具体操作步骤如下：

a、铸造毛坯件结构设计，根据船用推进动力进水端部件（1）产品结构特征设计铸造毛坯件（2），在铸造毛坯件（2）的进水口端面、出水口端面及内孔位置预留加工余量（2-1），船用推进动力进水端部件产品两端面上的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，均通过对铸造毛坯件（2）机加工的方式实现；

b、蜡件结构设计，根据铸造毛坯件（2）结构特征设计蜡件（3），并将蜡件（3）分成前段（3-1）、中段（3-2）和后段（3-3）三部分，分别注蜡成型；

c、中段蜡件成型模具设计，根据蜡件（3）的结构特征设计蜡件成型模具，在蜡件中段成型模具（4）中设置下模组件、上模组件和顶出机构（4-2），通过上模组件与下模组件配合形成蜡件中段型腔（4-9），在上模组件中设置一组与船用推进动力进水端部件（1）上螺旋叶片（1-3）数量及形状匹配的上模块（4-6），上模块（4-6）与下模组件中下模体（4-5）配合形成开模抽芯结构，所述顶出机构（4-2）与下模组件配装；

所述下模组件包括下模板（4-3）、下模体（4-5）和下模（4-4），下模组件通过下模板（4-3）与模具的支座（4-1）装配，在下模板（4-3）上安装下模（4-4）和下模体（4-5），所述下模（4-4）为套装在下模体（4-5）外面的筒状结构，所述下模体（4-5）与船用推进动力进水端部件（1）上螺旋叶片（1-3）形状匹配；所述上模组件还设有上模（4-7）和上模板（4-8），上模板（4-8）为分体式结构，上模板（4-8）数量与上模块（4-6）数量一致，上模块（4-6）固定在对应位置的上模板（4-8）上形成组合体，所述上模（4-7）为套装在上模块（4-6）外面的环状结构，模具处于合模状态时，上模（4-7）与下模（4-4）扣合装配，上模块（4-6）与下模体（4-5）之间空隙形成螺旋叶片的型腔；

d、蜡件成型, 通过注蜡工艺完成蜡件前段（3-1）、中段（3-2）和后段（3-3）的成型，在蜡件中段（3-2）成型过程中通过射蜡机在蜡件中段型腔（4-9）中注射糊状蜡料，经保压冷却后完成蜡件中段（3-2）成型，然后以上下抽芯方式将上模组件拆除后将蜡件中段（3-2）取出；

e、蜡件焊接及修整，以焊接方式将蜡件前段（3-1）、中段（3-2）和后段（3-3）组装在一起，并对蜡件（3）表面进行修整，得到与铸造毛坯件（2）形状特征相匹配的蜡件（3）；

f、制壳，在蜡件（3）表面上浇浆、撒砂、干燥、浇口杯处理，再通过脱模和焙烧过程制成内腔与铸造毛坯件（2）形状特征一致的型壳；

采用尺寸大于蜡件外形尺寸的容器和平板车辅助工具，将蜡件（3）的浇冒口向下放在容器中间，将浆液搅拌机搅拌合格的浆液从蜡件（3）的中间倒入，浆液超过蜡件叶片上平面高度后，调整蜡件（3）姿态，待蜡件（3）表面全部粘附浆液后，将蜡件（3）从容器中取出，同样浇冒口朝下放到一层符合工艺要求的沙子上，用毛刷处理挂浆不均匀位置，然后在符合工艺要求的筛子中放入沙子，对准蜡件（3）中间部位晃动筛子，在蜡件（3）外表面撒砂，使经筛选后的砂子均匀粘附在浆面上，调整蜡件（3）姿态，重复上述撒砂过程，当蜡件（3）表面粘附在浆面上的砂层符合工艺要求后，清除蜡件（3）周围散砂，将蜡件（3）运送至风干室干燥，再经过浇口杯处理、脱模和焙烧，完成制壳工艺过程；

g、浇注，采用具有大型双浇口（6）和“王”字形主浇道（5）的浇注系统完成向型壳中浇注钢液的过程，经冷却后，破壳获取铸造毛坯件（2）；

h、铸造毛坯件的修整，通过去冒口、研磨浇口、清除表面氧化皮操作对铸造毛坯件（2）进行修整，再通过机加工方式将铸造毛坯件预留的加工余量（2-1）去除，加工出船用推进动力进水端部件产品两端面上设置的螺栓孔、端面槽、内孔环形槽和螺纹孔结构，完成船用推进动力进水端部件的制造过程。

2.根据权利要求1所述的船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，其特征是，在步骤d中，借助于撬杠逐个将上模块（4-6）与上模板（4-8）的组合体拆除，再通过顶出机构（4-2）将蜡件中段（3-2）从下模组件中顶出。

3.根据权利要求1或2所述的船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，其特征是，在步骤e中，首先去除蜡件前段（3-1）、中段（3-2）、后段（3-3）装配面的蜡边，清除蜡屑，在装配配合面上涂一薄层凡士林，然后以中段（3-2）为基准定位组装，再用电烙铁按工艺要求在结合部点焊，用刮刀修平焊点，即完成船用推进动力进水端部件熔模铸造蜡件的加工过程。

4.根据权利要求3所述的船用推进动力进水端部件精密铸造工艺方法，其特征是，在步骤g中，浇注前在浇口（6）和“王”字形主浇道（5）外面包裹缠绕保温棉（7）。

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