CN109396345A - 一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法 - Google Patents

一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法 Download PDF

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李永生
杨小建
巩红涛
张怀章
杨军
杨国超
高磊
王剑
李丰
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    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Abstract

本发明公开了一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，首先，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组，在模组上涂料制壳，完成制壳过程，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳，之后在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，即完成模壳的局部激冷。本发明的方法不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。

Description

一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法
技术领域
本发明属于熔模铸造技术领域，具体涉及一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法。
背景技术
对于铸件热节，砂型铸造中，通常合理设置冒口与冷铁来解决铸件中的热节的补缩问题，从而得到合格的产品。而熔模铸造生产中，完成制模、制壳后，将金属液浇入高温焙烧的模壳中，因此很难放置冷铁，热节处往往是设置一尺寸较大的冒口。对于较大的单件浇注的产品，铸造工艺一般多为冒口顶注式。产品较大热节处需要的补缩量大，往往是设计很大的冒口对其进行补缩，且凝固时间很长，冷却速度低，造成该位置内部组织晶粒粗大，通过热处理也很难细化晶粒，而且很容易出现缩松、缩孔等内部缺陷，同时大大降低了铸件工艺出品率。
中国专利公开了《一种熔模铸造冷铁局部冷方法》(申请号：201310105462.5，申请日：2013.03.28)，按照正常的熔模铸造工艺制作蜡模；根据铸件热节处的外表面形状设计冷铁以及与冷铁形状、尺寸相同的蜡块,设计的冷铁和蜡块的内表面与铸件热节处的外表面形状贴合,并使冷铁和蜡块带有定位台,然后制作冷铁和蜡块；将蜡块固定于蜡模上需要局部激冷的部位,并与蜡模表面严密贴合；在蜡模表面制壳,使蜡块的定位台一部分裸露于型壳之外；将型壳脱蜡；将型壳进行高温焙烧；将冷铁固定于型壳开口处,通过定位台定位；型壳预热后进行浇注,冷铁处形成局部的激冷效果。通过以上步骤,可以增强铸件热节处的换热,形成激冷效果,从而达到减少铸件缩孔缩松缺陷的目的，采用该方法时，需要增加冷铁蜡块和放置冷铁定位台的制模制壳流程，冷铁与铸件模壳需要严密配合，对于复杂形状的铸件激冷部位，还需要制作随型冷铁，对冷铁及蜡块尺寸精度要求较高，操作难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，能改善铸件较大热节处的补缩效果，防止出现缩松、缩孔的铸造缺陷。
本发明所采用的技术方案是，一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；
步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；
步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；
步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；
步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；
步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。
本发明的特点还在于，
步骤1中，利用ProCAST软件进行仿真分析，得到铸件的热节处需要激冷的位置与厚度。
步骤5中，间隙大小为30～50mm。
步骤5中，钢丸为S400～S030的高碳钢丸。
本发明的有益效果是，
与现有技术相比，本发明提供的熔模铸造模壳局部激冷方法，不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，对复杂的铸件结构，不需要制造加工出随型冷铁，而且可以重复利用，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。
附图说明
图1是本发明实施例中涡轮毛坯三维模型；
图2是本发明实施例中涡轮毛坯三维模型剖视图；
图3是本发明实施例中涡轮毛坯的浇冒口的结构示意图；
图4是本发明实施例中涡轮铸件与冒口的模壳；
图5是本发明实施例中与模壳连接的外部工装图；
图6是本发明实施例中与模壳连接的外部工装的剖视图；
图7是本发明实施例中模壳与外部工装组合图；
图8是本发明实施例中模壳与外部工装组合的剖视图。
图中，1.涡轮毛坯较大热节处，2.涡轮毛坯的浇冒口，3.钢丸填充口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；事例性的，利用ProCAST软件进行仿真分析，得到铸件的热节处需要激冷的位置与厚度；
步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；
步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；
步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；
步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；
模壳与外部工装的端面相连接时，可通过在模壳与外部工装相连接的端面上设置凹槽，且该端面上还可设置有钢丸填充口，用以填充钢丸，模壳一端通过凹槽与外部工装相连，凹槽的内径不小于模壳端部的外径，模壳与凹槽连接处内间隙中充满钢丸；
外部工装还可套接在需要局部冷却的模壳外部，且套接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；
间隙的大小为30～50mm；
钢丸为S400～S030的高碳钢丸；
步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。
实施例
某大型涡轮，尺寸为Φ425×298mm，有均布的8个叶片，毛坯重量为65Kg，材质为不锈钢，如图1所示；
首先分析该涡轮铸件结构，选用冒口顶注式浇注系统，如图1所示，涡轮上端面需要进行摩擦焊接，因此该位置内部组织要求较高，因此浇冒口位置不能设在此处，只能选择图2下端面作为浇冒口面，如图3所示，冒口尺寸为Φ120×100mm，如图4所示，涡轮铸件与冒口的模壳。
图2中位置是图1的较大热节处，在金属液凝固过程中，该位置凝固较慢，得不到金属液的充分补缩，该处补缩效果较差；因此，在该铸件模壳位置设计一个外部工装，如图5及图6所示，可以加速铸件该位置的冷却速度，使得下端较大热节位置优先冷却，从而使该涡轮铸件能够从下往上顺序凝固，与模壳连接的外部工装，尺寸为Φ320×120mm，外部工装的上端与模壳下端位置连接，如图7及图8所示，可以加速模壳连接位置的金属液的冷却，工装整体同时可以对该模壳起到固定作用；金属液熔炼完成后，将焙烧的模壳放置在工装上，填充钢丸，模壳固定后，然后将金属液浇注到模壳中，金属液冷却后得到合格的毛坯铸件。
与现有技术相比，本发明提供的熔模铸造模壳局部激冷方法，不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，对复杂的铸件结构，不需要制造加工出随型冷铁，而且可以重复利用，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。

Claims (4)

1.一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；
步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；
步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；
步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；
步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；
步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。
2.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，所述步骤1中，利用ProCAST软件进行仿真分析，得到铸件的热节处需要激冷的位置与厚度。
3.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，所述步骤5中，间隙大小为30～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，所述步骤5中，钢丸为S400～S030的高碳钢丸。
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