CN109822050A - 成型良好的铸造模 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成型良好的铸造模，包括均由呋喃树脂自硬砂制作的上模(1)和下模(2)，上模(1)通过螺柱(11)连接下模(2)，下模(2)的上表面设有与叶轮形状相配合的型腔，型腔内镶嵌有多个冷铁(21)，冷铁(21)的位置对应于叶片(31)的远端，上模(1)内设有主流道(13)，主流道(13)的上端位于上模(1)的上表面，主流道(13)的下端延伸至下模(2)内，主流道(13)的下端连接有多个周向分布的分流道(14)，分流道(14)的端部设有浇口(15)，浇口(15)的位置对应轴套(32)的内壁；本发明具有铸造合格率高、加工成本低、材料成本低、能量转化效率高和制造速度较快的优点。
Description
技术领域
本发明属于铸铁叶轮的铸造模领域，尤其涉及一种成型良好的铸造模。
背景技术
大型的铸铁叶轮(简称叶轮)，如水轮机叶轮，包括转盘和多个叶片，叶片周向分布于转盘上，叶片尺寸精度要求较高，转盘的中间设有与主轴配合的轴套，铸造模具的浇口位置对应于转盘。浇注时，铁水先填充转盘，再填充轴套，最后填充叶片。在铸造过程中，由于叶片长而薄，铁水浇注时叶片所对应的型腔位置内的空气难以排空，铁水填充不完全，叶片成型不完整，叶轮的铸造合格率较低，浇注完成后，叶片处的铁水最先发生凝固，而叶片的具体某处最先发生凝固不可控，通常情况下是从叶片远端开始凝固，再逐渐向叶片连接于转盘的根部凝固，此为最理想状态，然而叶片凝固的过程中体积缩小，叶片外形尺寸会缩小，所以需要扩大叶片所在型腔的尺寸，使铸造得到的叶片尺寸超过叶片实际所需尺寸，然后对叶片边缘进行精密磨削以得到叶片实际所需尺寸，叶片成型复杂，提高了叶轮的加工成本，也偶有情况是叶片与转盘连接的根部或叶片的中部先发生凝固，凝固所形成的铁块将叶片远端与流道隔开，叶片冷凝收缩后，铁水不能及时补充至叶片远端，导致叶片远端的边缘出现缺口，叶片远端的边缘也会出现疏松，铸件不合格，为避免这种情况出现，通常需要加厚叶片，从叶片的远端逐渐加厚至叶片的根部，叶片厚度严重超过叶片实际所需厚度，直接导致叶轮重量增加，不但使材料成本增加，而且使驱动叶轮所需要的功率增加，叶轮的能量转化效率降低。叶轮铸造完毕后存在较大应力，需要消除，由于叶轮体积较大，不适合放入炉内回火消除应力，所以通常依靠自然时效消除应力，至少需要6个月时间，叶轮的制造速度较慢。因此，现有铸造模具铸造的叶轮存在铸造合格率低、加工成本高和制造时间较长的缺陷，或者存在铸造合格率低、材料成本高、能量转化效率低和制造速度较慢的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种成型良好的铸造模。本发明具有铸造合格率高、加工成本低、材料成本低、能量转化效率高和制造速度较快的优点。
本发明的技术方案：成型良好的铸造模，包括均由呋喃树脂自硬砂制作的上模和下模，上模通过螺柱连接下模，下模的上表面设有与叶轮形状相配合的型腔，型腔内镶嵌有多个冷铁，冷铁的位置对应于叶片的远端，上模内设有主流道，主流道的上端位于上模的上表面，主流道的下端延伸至下模内，主流道的下端连接有多个周向分布的分流道，分流道的端部设有浇口，浇口的位置对应轴套的内壁。
前述的成型良好的铸造模中，所述型腔包括与转盘形状相契合的台阶孔，台阶孔的深度大于转盘的厚度，所述上模的底部嵌有下压板，下压板的下部嵌入台阶孔，所述上模的上方设有上压板，上压板通过多根导柱连接下压板，上模上设有与导柱配合的导向孔。
前述的成型良好的铸造模中，所述上压板上固定有振动电机。
前述的成型良好的铸造模中，所述螺柱穿过上模后连接下模，螺柱的下端设有预埋在下模内的螺母。
前述的成型良好的铸造模中，所述分流道的数量有四条，“十”字形分布。
前述的成型良好的铸造模中，所述下模内设有包围型腔的骨架，型腔与骨架之间的距离1-3cm。
与现有技术相比，本发明采用呋喃树脂自硬砂制作上模和下模，从而使上模和下模均具有良好的透气性和钢性，当铁水浇注进型腔后，叶片所对应的型腔内的空气可穿过下模排出，铁水能更好的充满叶片所对应的型腔位置，叶片成型良好完整，叶轮的铸造合格率高。
通过设置冷铁加速叶片远端的冷却速度，保证叶片的远端率先发升凝固，叶片远端与流道始终保持畅通，叶片远端凝固所带来的型腔空缺可以被流道内的铁水补充，保证叶片远端所对应的型腔位置能始终被铁水充满，叶片成型完整，不需要加厚叶片，降低了叶轮重量，即减少了材料成本，也使驱动叶轮所需要的功率降低，叶轮的能量转化效率提高。
铁水浇注完成并开始逐渐凝固时，通过上压板给予下压板压力，铸件在压力作用下压实，避免铸件内部出现疏松，同时叶片对应的型腔位置在压力作用下始终完整填充，不会因叶片冷却而产生空腔，叶片成型后的尺寸精准，只需要将叶片对应的型腔位置尺寸就是叶片实际需要尺寸，成型后的叶片不需要进行精密磨削，降低了叶轮的加工成本。
铁水在型腔内完全冷却后，通过振动电机对铸件施加一定的抖动，首先使铸件与型腔壁分离，便于助于铸件从模具内取出，其次，铸件在振动电机的作用下，消除了一部分铸造应力，将铸件后续的老自然时效时间减少至四个月左右，减少了叶轮制造时间。
因此，本发明具有铸造合格率高、加工成本低、材料成本低、能量转化效率高和制造速度较快的优点。
附图说明
图1是本发明的正视图。
图2是分流道的俯视图。
图3是骨架的结构示意图。
图4是叶轮的正视图。
图5是叶轮的俯视图。
附图中的标记为：1-上模，2-下模，3-振动电机，11-螺柱，13-主流道，14-分流道，15-浇口，16-下压板，17-上压板，18-导柱，19-螺母，21-冷铁，22-骨架，31-叶片，32-轴套，33-转盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。成型良好的铸造模，如图1所示，包括均由呋喃树脂自硬砂制作的上模1和下模2，上模1和下模2均是呋喃树脂自硬砂胶粘而成，上模1通过螺柱11连接下模2，下模2的上表面设有与叶轮形状相配合的型腔，型腔内镶嵌有多个冷铁21，冷铁21的位置对应于叶片31的远端，上模1内设有主流道13，主流道13的上端位于上模1的上表面，主流道13的下端延伸至下模2内，主流道13的下端连接有多个周向分布的分流道14，分流道14的端部设有浇口15，浇口15的位置对应轴套32的内壁。
所述型腔包括与转盘33形状相契合的台阶孔，台阶孔的深度大于转盘33的厚度，所述上模1的底部嵌有下压板16，下压板16的下部嵌入台阶孔，所述上模1的上方设有上压板17，上压板17通过多根导柱18连接下压板16，上模1上设有与导柱18配合的导向孔。
所述上压板17上固定有振动电机3，振动电机3的激振力180千牛。
所述螺柱11穿过上模1后连接下模2，螺柱11的下端设有预埋在下模2内的螺母19。
所述分流道14的数量有四条，“十”字形分布。
所述下模2内设有包围型腔的骨架22，型腔与骨架22之间的距离1-3cm，所述的骨架22采用碳钢孔板制作、为筒状、壁厚4mm以上，骨架22用于增强下模2强度，防止下模2在压力下碎裂。
铸造步骤：a、按重量份计，采用2T中频感应电炉熔炼100份QT450-10型铸铁，添加1.2份石墨和0.6份的孕育剂，搅拌均匀，得到铁水，铁水温度1380℃，
b、铁水依次通过主流道13、分流道14、浇口15到达型腔，冷却1-1.5小时或者是型腔内的铁水中有一半以上凝固后，用压力机在上压板17上施加一定的压力直至铁水完全冷却，压力的大小根据叶轮的大小和形状相应变化，越大的叶轮施加的压力越大，具体的压力值以得到的叶片31的尺寸能与叶片31对应的型腔尺寸偏差不超过0.1％为准(偏差不超过0.1％即视为叶片对应的型腔位置尺寸就是叶片尺寸)，压力值通过数次试验即可获得，
c、启动振动电机3，工作3-5小时后停止，
d、松开螺柱11，取出铸件，清理后得到成品。
因此，本发明具有铸造合格率高、加工成本低、材料成本低、能量转化效率高和制造速度较快的优点。
Claims (6)
1.成型良好的铸造模，其特征在于：包括均由呋喃树脂自硬砂制作的上模(1)和下模(2)，上模(1)通过螺柱(11)连接下模(2)，下模(2)的上表面设有与叶轮形状相配合的型腔，型腔内镶嵌有多个冷铁(21)，冷铁(21)的位置对应于叶片(31)的远端，上模(1)内设有主流道(13)，主流道(13)的上端位于上模(1)的上表面，主流道(13)的下端延伸至下模(2)内，主流道(13)的下端连接有多个周向分布的分流道(14)，分流道(14)的端部设有浇口(15)，浇口(15)的位置对应轴套(32)的内壁。
2.根据权利要求1所述的成型良好的铸造模，其特征在于：所述型腔包括与转盘(33)形状相契合的台阶孔，台阶孔的深度大于转盘(33)的厚度，所述上模(1)的底部嵌有下压板(16)，下压板(16)的下部嵌入台阶孔，所述上模(1)的上方设有上压板(17)，上压板(17)通过多根导柱(18)连接下压板(16)，上模(1)上设有与导柱(18)配合的导向孔。
3.根据权利要求2所述的成型良好的铸造模，其特征在于：所述上压板(17)上固定有振动电机(3)。
4.根据权利要求1所述的成型良好的铸造模，其特征在于：所述螺柱(11)穿过上模(1)后连接下模(2)，螺柱(11)的下端设有预埋在下模(2)内的螺母(19)。
5.根据权利要求1所述的成型良好的铸造模，其特征在于：所述分流道(14)的数量有四条，“十”字形分布。
6.根据权利要求1所述的成型良好的铸造模，其特征在于：所述下模(2)内设有包围型腔的骨架(22)，型腔与骨架(22)之间的距离1-3cm。
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