CN108723296A - 一种船用动力推进中段的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种船用动力推进中段制造方法，它采用熔模铸造工艺完成铸件的生产过程，并配合修磨机设备和卡板检具实现对铸造毛坯件的修磨，从而得到符合产品技术要求的船用动力推进中段产品，具体操作步骤如下：a、毛坯结构设计；b、复杂型芯结构设计；c、蜡件模具设计；d、蜡件成型；e、制壳；f、浇注；g、铸造毛坯件的修整。本发明对船用动力推进中段的制造工艺进行了优化设计，达到了提高工作效率、保证铸件产品质量的目的。

Description

一种船用动力推进中段的制造方法

技术领域

本发明涉及一种精密铸造工艺方法，尤其是一种船用动力推进中段制造过程中的精密铸造工艺方法，属于精密铸造技术领域。

背景技术

一种船用动力推进中段，其结构示意图和剖面结构示意图如附图1、图2是船用动力推进核心的零件之一，其材质为奥氏体铸造不锈钢。该船用动力推进中段外形简单，但内部分布着多条围绕圆锥形基体中心和空间位置不断变化螺旋叶片,外部由T型圆柱外壳和圆锥形基体组成了船用动力推进中段的增压流道；进水口由多条特殊的端面螺旋叶组成逐渐增大螺旋通道与出水口逐渐减小的锥形螺旋逐渐变小的通道是通过一个三角形通道口相连通；船用推进动力中段的产品结构特殊、形状特殊，使精密铸造的蜡件无法采用抽芯的方法和一般的水溶性芯完成内部流道的制造，复杂流道的形状结构制约了一般的整体的水溶性芯和陶瓷芯的制造工艺的局限性；同样复杂流道形状结构的船用动力推进中段在硅溶胶精密铸造中使的制壳沾浆、熔炼浇注、后处理的清壳工艺性差、废品率相当高、内流道内部质量无法检验和控制。

发明内容

本发明旨在于提供一种船用动力推进中段的制造方法、通过熔模铸造过程中铸造毛坯结构设计及蜡件的模具结构设计达到提高生产效率，降低废品率和生产成本的目的。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种船用动力推进中段的制造方法，它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并借助于医学内视镜铸件复杂内流道的铸件质量进行检查，借助后于内流道特制扁铲清除流道中心部位残留砂壳，从而得到合格的船用动力推进中段产品，具体操作步骤如下：

a、毛坯结构设计，根据船用动力推进中段产品结构特征设计铸件毛坯结构,船用动力推进中段内部复杂流道蜡件制造采用复杂分体再组合装配水溶芯工艺技术特征、分型面设计在进水复杂圆型螺旋流道与复杂锥形螺旋流道的三角形通道的结合部(见附图1)；

b、复杂型芯结构设计，根据船用动力推进中段产品结构特征,船用动力推进中段工艺芯子包括由一组数量与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂进水口水溶芯、与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂出水口水溶芯、第一钢芯、中芯、第二钢芯、第一活芯、第二活芯和第三活芯组成，第一钢芯通过外径的槽、外圆和底部的环形槽的对进水口水溶芯定位；在第一钢芯端面有工艺孔对出水口水溶芯位置和高度定位；进水口水溶芯和出水口水溶芯在头部三角形通道的结合部分别设有键槽相互定位，确定进水口水溶芯、出水口水溶芯相互对应位置和精度；第二钢芯通过燕尾槽与第一活芯、第二活芯、第三活芯的燕尾相配合，用上模板、活芯螺钉、第二钢芯螺钉、圆柱销组成上模板组件，第二钢芯端面与出水口水溶芯的端面槽配合；

c、蜡件模具设计，根据船用动力推进中段产品结构特征设计蜡型模具,在下模板上装有第一钢芯，并通过下模板螺钉把第一钢芯与下模板连接，下模与下模板连接，上模与下模连接，下模与上模的模体形成船用动力推进中段的外型，下模与上模中装有与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂的进水口水溶芯、多块复杂的出水口水溶芯，进水口水溶芯与出水口水溶芯之间有定位机构；进水口水溶芯与出水口水溶芯相对位置通过第一钢芯的工艺孔和定位槽控制,铸件外圆上两个凸出的圆柱体在模具上设计了活块、定位钉的结构形式，上模板上装有带有多个燕尾槽的第二钢芯与第一活芯、第二活芯、第三活芯通过燕尾与第二钢芯相配合组成上模板组件(见附图2～附图4)；

d、蜡件成型，进水口水溶芯、出水口水溶芯分别用相应的模具制造完成后，依次装入蜡件模具后，通过射蜡机在蜡件型腔中注射蜡液，经保压、冷却后完成蜡件的整体成型，抽出中芯、取下上模板和第二钢芯，依次拆除第一活芯、第二活芯、第三活芯，第一钢芯组件，拆下上模、下模取出含有水溶芯的蜡件，放入水中将水溶芯溶掉,填补船用动力推进中段的蜡件中的工艺孔，船用动力推进中段的浇注系统是在毛坯铸件上设有多浇冒口设计，浇冒口的形状为马蹄状，下小上大，尺寸按铸件热节部位设计(见附图5)；

e、制壳，在蜡件表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，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。

f、浇注，利用多浇冒口浇注系统，向型壳中浇注已熔化好的钢液，浇注前要在浇冒口部位缠绕保温棉；

g、铸造毛坯件的修整，船用动力推进中段的精密铸造的铸件浇注后，经一定时间冷却后，通过碎壳、浇冒口切割、表面抛丸、表面处理、高压水力清砂后，借助于医学内视镜检查铸件复杂内流道的铸件质量，如流道内存有粘砂等瑕疵用异形扁铲去除，完成船用动力推进中段制造过程。

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤a中，分型面设计在进水复杂圆型螺旋流道与复杂锥形螺旋流道的三角形通道的结合部。

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤中b，将复杂型芯设计为多个进水口水溶芯、多个出水口水溶芯、第一钢芯、中芯、第二钢芯、第一活芯、第二活芯和第三活芯，第一钢芯外径对多个进水口水溶芯定位；第一钢芯端面有工艺孔与出水口水溶芯位置和高度定位；多个进水口水溶芯和多个出水口水溶芯在头部三角形通道的结合部分别设有键槽相互定位，确定进水口水溶芯、出水口水溶芯相互对应位置和精度。出水口水溶芯与与带有多个活芯的第二钢芯通过端面槽配合连接，在中芯的作用下确定整个的件位置精度。

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤c中，蜡件模具在上模板与下模板之间设有上模与下模，下模与上模中装有的进水口水溶芯与出水口水溶芯之间空隙形成螺旋叶片的型腔，第一钢芯与进水口水溶芯之间空隙形成推进中段进水口的型腔、第二钢芯与第一活芯、第二活芯、第三活芯连接并与出水口水溶芯之间空隙形成推进中段出水口的型腔，上述各型腔连通形成整体式蜡件型腔；

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤d中组装好的蜡模模具由蜡模射蜡机注射蜡液，经保压、冷却后打开蜡模模具取出含有水溶芯的蜡件放入水中将水溶芯溶掉,填补船用动力推进中段的蜡件中的工艺孔后，形成完整的船用动力推进中段蜡件；

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤e中制壳采用11遍砂12遍砂浆的工艺技术；面层、背层经采用七遍锆粉锆砂浆层后用耐火泥将进水口流道端部封严堵死，从流道的出口部位充满充实80-120目的细沙，然后同样用耐火泥将出水口流道端部封严堵死，壳干燥后完成最后加固层的制壳。

上述船用动力推进中段的制造方法，在所述步骤g中利用医学内视镜和异形扁铲完成铸件复杂内流道的检查和修整。

本发明所述的船用动力推进中段制造方法，首先根据船用动力推进中段产品结构特征设计铸造毛坯件及蜡件具体结构，然后对蜡件成型模具进行优化设计，利用上模板与下模板之间装有的上模、下模、钢芯、活芯和进水口水溶芯、出水口水溶芯实现了蜡件的一次性整体成型；在完成铸造毛坯件成型后借助于医学内视镜和异形扁铲对铸造毛坯件螺旋叶片进行修磨，从而保证了船用动力推进中段内部流道的特殊性能。本发明通过对船用动力推进中段制造工艺技术优化设计、实现了复杂型芯结构模具结构设计；采用了多涂层和流道内部填砂的方法、实现了具有高强度的模壳；借助于医学内视镜和异形扁铲保证了内部流道的特殊性能，保证了铸件产品的质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是船用动力推进中段结构示意图；

图2是蜡件成型模具剖面结构示意图；

图3是蜡件成型模具A-A剖面示意图；

图4是蜡件成型模具C-C剖面示意图；

图5是铸造毛坯件浇注示意图。

图中各标号为：1、船用动力推进中段，1-1、螺旋叶片，1-2、圆锥形基体，1-3、外壳，2、蜡件模具，2-1、下模板，2-2、第一钢芯，2-3、进水口水溶芯，2-4、下模，2-5、上模，2-6、出水口水溶芯，2-7、第一活芯，2-8、第二活芯，2-9、第三活芯，2-10、上模板，2-11、活芯螺钉，2-12、第二钢芯螺钉，2-13、第二钢芯，2-14、中芯，2-15、圆柱销，2-16、定位销，2-17、定位套，2-18、下模板螺钉，2-19、蜡件，2-20、工艺孔，2-21、定位槽，2-22、活块，2-23、定位钉，3、浇注系统。

具体实施方式

参看图1～图5，本发明为适用于船用动力推进中段制造方法，采用了熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并借助医学内视镜和内流道特制扁铲检查和清除流道中心部位残留砂壳，从而得到合格的船用动力推进中段产品。

仍参看图1～图5，本发明所述船用动力推进中段的制造方法，按下列步骤操作：

a、毛坯结构设计，根据船用动力推进中段1产品结构特征设计铸件毛坯结构，船用动力推进中段结构为围绕圆锥形基体1-2中心分布着8条空间位置不断变化的螺旋叶片1-1,外部是T型外壳1-3，船用动力推进中段内部复杂流道蜡件制造采用复杂分体再组合装配水溶芯工艺技术特征、分型面设计在进水复杂圆型螺旋流道与复杂锥形螺旋流道的三角形通道的结合部(如附图1所示)；

b、复杂型芯结构设计，根据船用动力推进中段产品结构特征,船用动力推进中段工艺芯子包括进水口水溶芯2-3、出水口水溶芯2-6、第一钢芯2-2、中芯2-14、第二钢芯2-13、第一活芯2-7、第二活芯2-8和第三活芯2-9组成，第一钢芯外径上带有槽和环形槽对进水口水溶芯定位；在第一钢芯端面有工艺孔对出水口水溶芯位置和高度定位；进水口水溶芯和出水口水溶芯在头部三角形通道的结合部分别设有键槽相互定位，确定进水口水溶芯、出水口水溶芯相互对应位置和精度；出水口水溶芯与与带有多个活芯的第二钢芯通过端面槽配合连接，在中芯的作用下确定整个的件位置精度。

c、蜡件模具设计，根据船用动力推进中段产品结构特征设计蜡型模具,蜡型模具分为四部分，下模板2-1、下模2-4、上模2-5和上模板2-10，在下模板与下模、下模与上模、上模与上模板的相匹配的位置装有定位销2-16和定位套2-17，起到蜡型模具各部分的定位作用，在下模板上装有第一钢芯2-2，下模与上模的模体形成船用动力推进中段的外型，下模与上模中装有与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂的进水口水溶芯2-3、多块复杂的出水口水溶芯2-6，进水口水溶芯与出水口水溶芯之间有定位机构；进水口水溶芯与出水口水溶芯相对位置通过第一钢芯的工艺孔2-20和定位槽2-21控制,根据船用动力推进中段精密铸造铸件外圆上两个凸出的圆柱体因没在模具分型面上，设计了活块2-22和定位钉2-23，活块形状为带有旋钮的端部带有与凸出的圆柱体形状相符的凸凹相反的凹坑的长方体，上模在与活块相应的位置开有与活块形状相符的孔，上模板上装有带有多个燕尾槽的第二钢芯2-13与第一活芯2-7、第二活芯2-8、第三活芯2-9通过燕尾与带有多个燕尾槽的第二钢芯相配合，用活芯螺钉2-11、圆柱销2-15与上模板组成上模板组件，第二钢芯2-13端面与出水口水溶芯的端面槽配合确定与出水口水溶芯相互对应位置和精度(见附图2～附图4)；

d、蜡件成型，进水口水溶芯2-3、出水口水溶芯2-6用分别用相应模具制造完成后，依次把进水口水溶芯蜡模、出水口水溶芯蜡模装入蜡件模具，并把蜡件模具的其它各件安装到位，通过射蜡机在蜡件型腔中注射蜡液，经保压、冷却后完成蜡件的整体成型，打开蜡件模具抽出中芯2-14、松开活芯螺钉2-11整体取出上模板2-10与第二钢芯2-13的组合件，再整体取出下模板2-1与第一钢芯2-2的组合件，依次拆除第一活芯2-7、第二活芯2-8、第三活芯2-9，拆下上模2-5、将含有水溶芯的蜡件2-19从下模2-4取出，放入水中将水溶芯溶掉,填补船用动力推进中段的蜡件中的工艺孔；船用动力推进中段的浇注系统3是在蜡件2-19上设有多浇冒口设计，浇冒口的形状为马蹄状，下小上大，尺寸按铸件热节部位设计，(见附图5)；

e、制壳，在蜡件表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，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；

f、浇注，利用多浇冒口浇注系统，向型壳中浇注已熔化好的钢液，经一定时间冷却后，将耐火材料壳体破碎取出毛坯铸件，浇注前要在浇冒口部位缠绕保温棉；

g、铸造毛坯件的修整，船用动力推进中段的精密铸造的铸件浇注后，经一定时间冷却后，通过碎壳、浇冒口切割、表面抛丸、表面处理、高压水力清砂后，借助于医学内视镜检查铸件复杂内流道的铸件质量，如流道内存有粘砂等瑕疵用异形扁铲去除，完成船用动力推进中段制造过程。

Claims (7)

1.一种船用动力推进中段的制造方法，其特征是：它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并借助于医学内视镜铸件复杂内流道的铸件质量进行检查，借助后于内流道特制扁铲清除流道中心部位残留砂壳，从而得到合格的船用动力推进中段产品，具体操作步骤如下：

a、毛坯结构设计，根据船用动力推进中段(1)产品结构特征设计铸件毛坯结构,船用动力推进中段内部复杂流道蜡件制造采用复杂分体再组合装配水溶芯工艺技术特征、分型面设计在进水复杂圆型螺旋流道与复杂锥形螺旋流道的三角形通道的结合部；

b、复杂型芯结构设计，根据船用动力推进中段(1)产品结构特征,船用动力推进中段工艺芯子包括由一组数量与船用动力推进中段螺旋叶片(1-1)头数一致的多块复杂进水口水溶芯(2-3)、与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂出水口水溶芯(2-6)、第一钢芯(2-2)、中芯(2-14)、第二钢芯(2-13)、第一活芯(2-7)、第二活芯(2-8)和第三活芯(2-9)组成，第一钢芯通过外径的槽、外圆和底部的环形槽的对进水口水溶芯定位；在第一钢芯端面有工艺孔(2-20)对出水口水溶芯位置和高度定位；进水口水溶芯和出水口水溶芯在头部三角形通道的结合部分别设有键槽相互定位，确定进水口水溶芯、出水口水溶芯相互对应位置和精度；第二钢芯通过燕尾槽与第一活芯、第二活芯、第三活芯的燕尾相配合，用上模板(2-10)、活芯螺钉(2-11)、第二钢芯螺钉(2-12)、圆柱销(2-15)组成上模板组件，第二钢芯端面与出水口水溶芯的端面槽配合；

c、蜡件模具设计，根据船用动力推进中段产品结构特征设计蜡型模具,在下模板(2-1)上装有第一钢芯(2-2)，并通过下模板螺钉(2-18)把第一钢芯与下模板连接，下模(2-4)与下模板连接，上模(2-5)与下模连接，下模与上模的模体形成船用动力推进中段的外型，下模与上模中装有与船用动力推进中段螺旋叶片头数一致的多块复杂的进水口水溶芯(2-3)、多块复杂的出水口水溶芯(2-6)，进水口水溶芯与出水口水溶芯之间有定位机构；进水口水溶芯与出水口水溶芯相对位置通过第一钢芯的工艺孔(2-20)和定位槽(2-21)控制,铸件外圆上两个凸出的圆柱体在模具上设计了活块(2-22)、定位钉(2-23)的结构形式，上模板(2-10)上装有带有多个燕尾槽的第二钢芯(2-13)与第一活芯(2-7)、第二活芯(2-8)、第三活芯(2-9)通过燕尾与第二钢芯相配合组成上模板组件；

d、蜡件成型，进水口水溶芯(2-3)、出水口水溶芯(2-6)分别用相应的模具制造完成后，依次装入蜡件模具(2)后，通过射蜡机在蜡件型腔中注射蜡液，经保压、冷却后完成蜡件的整体成型，抽出中芯(2-14)、拆除上模(2-5)中第一活芯(2-7)、第二活芯(2-8)、第三活芯(2-9)，拆下上模(2-5)、下模(2-4)取出含有水溶芯的蜡件，放入水中将水溶芯溶掉,填补船用动力推进中段的蜡件中的工艺孔(2-20)，船用动力推进中段的浇注系统(3)是在蜡件(2-19)上设有多浇冒口设计，浇冒口的形状为马蹄状，下小上大，尺寸按铸件热节部位设计；

e、制壳，在蜡件表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，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；

f、浇注，利用多浇冒口浇注系统，向型壳中浇注已熔化好的钢液，浇注前要在浇冒口部位缠绕保温棉；

g、铸造毛坯件的修整，船用动力推进中段的精密铸造的铸件浇注后，经一定时间冷却后，通过碎壳、浇冒口切割、表面抛丸、表面处理、高压水力清砂后，借助于医学内视镜检查铸件复杂内流道的铸件质量，如流道内存有粘砂等瑕疵用异形扁铲去除，完成船用动力推进中段制造过程。

2.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤a中，分型面设计在进水复杂圆型螺旋流道与复杂锥形螺旋流道的三角形通道的结合部。

3.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤中b，将复杂型芯设计为多个进水口水溶芯(2-3)、多个出水口水溶芯(2-6)、第一钢芯(2-2)、中芯(2-14)、第二钢芯(2-13)、第一活芯(2-7)、第二活芯(2-8)和第三活芯(2-9)，第一钢芯外径对多个进水口水溶芯定位；第一钢芯端面有工艺孔(2-20)与出水口水溶芯位置和高度定位；多个进水口水溶芯和多个出水口水溶芯在头部三角形通道的结合部分别设有键槽相互定位，确定进水口水溶芯、出水口水溶芯相互对应位置和精度。出水口水溶芯与与带有多个活芯的第二钢芯通过端面槽配合连接，在中芯的作用下确定整个的件位置精度。

4.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤c中，蜡件模具(2)在上模板(2-10)与下模板(2-1)之间设有上模(2-5)与下模(2-4)，下模与上模中装有的进水口水溶芯(2-3)与出水口水溶芯(2-6)之间空隙形成螺旋叶片的型腔，第一钢芯(2-2)与多个进水口水溶芯之间空隙形成推进中段进水口的型腔、第二钢芯(2-13)与第一活芯(2-7)、第二活芯(2-8)、第三活芯(2-9)连接并与多个出水口水溶芯之间空隙形成推进中段进水口的型腔，上述各型腔连通形成整体式蜡件(2-19)型腔。

5.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤d中组装好的蜡模模具由蜡模射蜡机注射蜡液，经保压、冷却后打开蜡模模具取出含有水溶芯的蜡件放入水中将水溶芯溶掉,填补船用动力推进中段的蜡件中的工艺孔后，形成完整的船用动力推进中段蜡件。

6.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤e中制壳采用11遍砂12遍砂浆的工艺技术；面层、背层经采用七遍锆粉锆砂浆层后用耐火泥将进水口流道端部封严堵死，从流道的出口部位充满充实80-120目的细沙，然后同样用耐火泥将出水口流道端部封严堵死，壳干燥后完成最后加固层的制壳。

7.根据权利要求1所述的船用动力推进中段的制造方法，其特征在于：所述步骤g中利用医学内视镜和异形扁铲完成铸件复杂内流道的检查和修整。