CN110270661A - 船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，包括如下步骤：（1）控制铸件合金的配方构成；（2）树脂砂造型；（3）设置冒口；（4）浇铸；（5）热处理。本发明一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，在配方设计的基础上，通过树脂砂模、底注式浇注模型系统和浇铸工艺的设计，极大地减少甚至消除了铸件成型过程中的缺陷，制备出的齿轮箱壁厚均匀，质地均匀，致密度提高，表面无缺陷，且力学性能优异，满足使用要求，市场前广阔。

Description

船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法
技术领域
本发明涉及船用配件制备技术领域，特别是涉及一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法。
背景技术
全回转推进器是一种特殊的集推进合操纵装置于一体的特种船舶推进器，因螺旋桨在 360 度范围内旋转，可发出全方位的推力，使船舶具有特别灵敏的操纵性。齿轮箱是全回转推进器的重要部件之一，主要用于大型船舶的离港离码头和进码头的优越性和便推性，也便于船舶在应变回转时起到重要作用。
全回转推进器的齿轮箱由于结构复杂，体积较大，扭矩大，输出功率又大，对铸造工艺要求极高。现有技术制备的全回转推进器的齿轮箱，存在壁厚较薄且厚度不均匀，及由收缩导致的缩孔、砂眼及局部结构疏松等缺陷，影响齿轮箱的使用寿命及使用效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，能够解决现有技术制备的齿轮箱存在的上述不足之处。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，包括如下步骤：
（1）树脂砂造型：在刚性铸钢砂箱内，以树脂砂为砂芯原料，利用造型机造型出所述齿轮箱形状的树脂砂模；
（2）设置冒口：采用底注式浇注模型系统，并在所述树脂砂模的法兰端的顶部以及三通件顶部的热节点处设置有明冒口，在所述法兰端和三通件之间的筒状体两侧设置有暗冒口；
（3）熔炼并调整钢水化学成分，各组元质量百分含量控制在：C 0.16~0.22%、Si 0.45～0.55%、Mn 1.10～1.50%、P≤0.020%、S≤0.020%，其余为Fe；
（4）浇铸：将步骤（3）中配方组分的钢水，通过所述底注式浇注模型系统平稳浇铸到所述树脂砂模的型腔内，使钢水充分流动填充至各个部位；然后冷至一定温度，清砂并气割所述明冒口和暗冒口，得半成品齿轮箱；
（5）热处理：将步骤（4）中制得的半成品齿轮箱进行正火，再进行低温回火，得到所述成品齿轮箱。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述底注式浇注模型系统按钢水流动方向依次包括浇口杯、主直浇道、主横浇道和多个分横浇道；所述分横浇道从所述主横浇道的两侧均匀分布。
在本发明一个较佳实施例中，每个所述分横浇道靠近所述树脂砂模的一端分别对应设置有一个浇口。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，位于所述树脂砂模的法兰端的顶部的明冒口的数量为2个。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，位于所述三通件顶部的热节点处的明冒口的数量为3个。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，位于所述筒状体两侧的暗冒口的数量为4个以上。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述浇铸的温度为1550～1560℃，所述保温的时间为48h以上。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述浇铸的钢水的质量为所述齿轮箱质量的2倍以上。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述正火的工艺条件为：先以最大的速率加热到910±10℃，然后恒温保持1h/25mm，再出炉冷却。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述回火的工艺条件为：在600±10℃的条件下，恒温保持1.2h/25mm，然后随炉冷却至室温。
本发明的有益效果是：本发明一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，在配方设计的基础上，通过树脂砂模、底注式浇注模型系统和浇铸工艺的设计，极大地减少甚至消除了铸件成型过程中的缺陷，制备出的齿轮箱壁厚均匀，质地均匀，致密度提高，表面无缺陷，且力学性能优异，满足使用要求，市场前广阔。
附图说明
图1是本发明一种船用件全回转推进器齿轮箱一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是所示底注式浇注模型系统的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1.法兰端，2.三通件，3.筒状体，4.浇口杯，5.主直浇道，6.主横浇道，7.分横浇道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，包括如下步骤：
（1）树脂砂造型：在刚性铸钢砂箱内，以树脂砂为砂芯原料，利用造型机造型出所述齿轮箱形状的树脂砂模；
（2）设置冒口：采用底注式浇注模型系统，并在所述树脂砂模的法兰端1的顶部以及三通件2顶部的热节点处设置有明冒口，在所述法兰端和三通件之间的筒状体3两侧设置有暗冒口；
具体地，所述底注式浇注模型系统按钢水流动方向依次包括浇口杯4、主直浇道5、主横浇道6和多个分横浇道7；所述分横浇道7从所述主横浇道6的两侧均匀分布；每个所述分横浇道7靠近所述树脂砂模的一端分别对应设置有一个浇口。
位于所述树脂砂模的法兰端1的顶部的明冒口的数量为2个。
位于所述三通件2顶部的热节点处的明冒口的数量为3个。
位于所述筒状体3两侧的暗冒口的数量为4个以上；
（3）熔炼并调整钢水化学成分，各组元质量百分含量控制在：C 0.16%、Si 0.45%、Mn1.10%、P 0.020%、S 0.020%，其余为Fe；该配方组分的铸造合金熔炼后的钢水，杂质少，流动性更好，更有利于提高齿轮箱的成型质量，减少缺陷；
（4）浇铸：将步骤（3）中配方组分的钢水，通过所述底注式浇注模型系统平稳浇铸到所述树脂砂模的型腔内，使钢水充分流动填充至各个部位；然后冷至一定温度，清砂并气割所述明冒口和暗冒口，得半成品齿轮箱；
所述浇铸的温度为1550℃，所述保温的时间为48h以上；所述浇铸的钢水的质量为所述齿轮箱质量的2倍以上；
（5）热处理：将步骤（4）中制得的半成品齿轮箱进行正火，再进行低温回火，得到所述成品齿轮箱。
具体地，所述正火的工艺条件为：先以最大的速率加热到910±10℃，然后恒温保持1h/25mm，再出炉冷却。
所述回火的工艺条件为：在600±10℃的条件下，恒温保持1.2h/25mm，然后随炉冷却至室温。
实施例2
本发明揭示了一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，包括如下步骤：
（1）树脂砂造型：在刚性铸钢砂箱内，以树脂砂为砂芯原料，利用造型机造型出所述齿轮箱形状的树脂砂模；
（2）设置冒口：采用底注式浇注模型系统，并在所述树脂砂模的法兰端1的顶部以及三通件2顶部的热节点处设置有明冒口，在所述法兰端和三通件之间的筒状体3两侧设置有暗冒口；
具体地，所述底注式浇注模型系统按钢水流动方向依次包括浇口杯4、主直浇道5、主横浇道6和多个分横浇道7；所述分横浇道7从所述主横浇道6的两侧均匀分布；每个所述分横浇道7靠近所述树脂砂模的一端分别对应设置有一个浇口。
位于所述树脂砂模的法兰端1的顶部的明冒口的数量为2个。
位于所述三通件2顶部的热节点处的明冒口的数量为3个。
位于所述筒状体3两侧的暗冒口的数量为4个以上；
（3）熔炼并调整钢水化学成分，各组元质量百分含量控制在：C 0.22%、Si 0.55%、Mn1.50%、P 0.015%、S 0.015%，其余为Fe；该配方组分的铸造合金熔炼后的钢水，杂质少，流动性更好，更有利于提高齿轮箱的成型质量，减少缺陷；
（4）浇铸：将步骤（3）中配方组分的钢水，通过所述底注式浇注模型系统平稳浇铸到所述树脂砂模的型腔内，使钢水充分流动填充至各个部位；然后冷至一定温度，清砂并气割所述明冒口和暗冒口，得半成品齿轮箱；
所述浇铸的温度为1560℃，所述保温的时间为48h以上；所述浇铸的钢水的质量为所述齿轮箱质量的2倍以上；
（5）热处理：将步骤（4）中制得的半成品齿轮箱进行正火，再进行低温回火，得到所述成品齿轮箱。
具体地，所述正火的工艺条件为：先以最大的速率加热到910±10℃，然后恒温保持1h/25mm，再出炉冷却。
所述回火的工艺条件为：在600±10℃的条件下，恒温保持1.2h/25mm，然后随炉冷却至室温。
上述方法制备得到的齿轮箱，经测试，其机械性能如下：
抗拉强度≥490MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥22%，0℃平均冲击功≥27J；
齿轮箱表面质量好，没有缩孔、砂眼等缺陷，依次测试齿轮箱内部结构好，无局部疏松或缩孔等缺陷。
本发明一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，在配方设计的基础上，通过树脂砂模、底注式浇注模型系统和浇铸工艺的设计，极大地减少甚至消除了铸件成型过程中的缺陷，制备出的齿轮箱壁厚均匀，质地均匀，致密度提高，表面无缺陷，且力学性能优异，满足使用要求，市场前广阔。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）树脂砂造型：在刚性铸钢砂箱内，以树脂砂为砂芯原料，利用造型机造型出所述齿轮箱形状的树脂砂模；
（2）设置冒口：采用底注式浇注模型系统，并在所述树脂砂模的法兰端的顶部以及三通件顶部的热节点处设置有明冒口，在所述法兰端和三通件之间的筒状体两侧设置有暗冒口；
（3）熔炼并调整钢水化学成分，各组元质量百分含量控制在：C 0.16~0.22%、Si 0.45～0.55%、Mn 1.10～1.50%、P≤0.020%、S≤0.020%，其余为Fe；
（4）浇铸：将步骤（3）中配方组分的钢水，通过所述底注式浇注模型系统平稳浇铸到所述树脂砂模的型腔内，使钢水充分流动填充至各个部位；然后冷至一定温度，清砂并气割所述明冒口和暗冒口，得半成品齿轮箱；
（5）热处理：将步骤（4）中制得的半成品齿轮箱进行正火，再进行低温回火，得到所述成品齿轮箱。
2.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述底注式浇注模型系统按钢水流动方向依次包括浇口杯、主直浇道、主横浇道和多个分横浇道；所述分横浇道从所述主横浇道的两侧均匀分布。
3.根据权利要求2所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，每个所述分横浇道靠近所述树脂砂模的一端分别对应设置有一个浇口。
4.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（2）中，位于所述树脂砂模的法兰端的顶部的明冒口的数量为2个。
5.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（2）中，位于所述三通件顶部的热节点处的明冒口的数量为3个。
6.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（2）中，位于所述筒状体两侧的暗冒口的数量为4个以上。
7.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述浇铸的温度为1550～1560℃，所述保温的时间为48h以上。
8.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述浇铸的钢水的质量为所述齿轮箱质量的2倍以上。
9.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述正火的工艺条件为：先以最大的速率加热到910±10℃，然后恒温保持1h/25mm，再出炉冷却。
10.根据权利要求1所述的船用件全回转推进器齿轮箱的铸造方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述回火的工艺条件为：在600±10℃的条件下，恒温保持1.2h/25mm，然后随炉冷却至室温。
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