CN110834067A - 一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法，包括蜡模、浇注系统和冷铁；根据多孔座铸件的特征，采用在孔座处和局部厚大处设置冷铁，并设计成顶注式的浇注系统，不仅解决了铸件疏松，还可以省去大量浇冒口，提高铸件合格率和提高工艺出品率。

Description

一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法

技术领域

本发明涉及熔模铸造领域，特别涉及一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法。

背景技术

一种多孔洞、凸台、多层环壁、壁厚差较大的环型熔模铸件，使用传统的铸造浇注方法需要设置多重浇道对所有厚大或热节部位进行补缩，其结果是不仅热节部位没有得到完全补缩，还由于多重浇道造成铸件其他部位过热而产生严重疏松，同时由于大量冒口需要消耗很多金属材料，铸件合格率和工艺出品率很低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法，具体技术方案如下：

一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，包括蜡模、浇注系统和冷铁；

所述浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道、排气口、环形浇道、内浇口、浇口a和浇口b；

所述蜡模为根据铸件形状压制；

所述横浇道中间设有浇注口，四周呈八爪型，浇注口连接直浇道，各爪下端均设有浇口a和浇口b，爪端头连接在环形浇道上，环形浇道底端均布多处内浇口；

所述直浇道上端设有浇口杯；

所述横浇道上端设有排气口，用于充型和排蜡；

所述直浇道、横浇道、环形浇道、内浇口、浇口a和浇口b相互之间贯通；

根据蜡模特征设置的所述冷铁分为两种，一种放置到带孔凸台中的冷铁要做成与孔相匹配的尺寸，且长度大于孔深，并在露出蜡模的一端做出凹槽；另一种放置在下安装边或无孔厚大部位的冷铁可根据安放部位的特点做成圆型、长方型、扇型或圆腰型，且两端做出凹槽；

将冷铁放置至蜡模相对应的安装口处，放置在孔中的冷铁均将露在外面的部分涂上一层薄蜡，或将放置在底部厚大部分的冷铁需要将一侧粘结在蜡模上，其余部分涂上一层薄蜡；

通过将蜡模全部涂挂耐火材料，再经过干燥、脱除蜡模、焙烧等工序制成型壳，，通过浇口杯倒入钢水，再经过直浇道、横浇道引入钢水进行浇注和补缩形成需要铸件。

所述的一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，其优选方案为所述冷铁a、冷铁b和冷铁c的材料与铸件相同。

所述的一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，其优选方案为所述环形浇道直径与下方的蜡模环形安装边相同；

所述内浇口横截面为倒梯形。

所述的一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，其优选方案为所述冷铁a设有四处，冷铁b设有一处，冷铁c设有八处。

一种制作高温合金多孔座铸件浇注熔模的工艺方法，分为如下步骤：

1)按产品要求设计铸件毛坯图，要点是在需要放置冷铁的部位增加机械加工的余量，然后制造蜡模模具，压制出蜡模；所述蜡模结构为两层或多层环壁，环壁较薄，约为1mm-5mm，有较厚安装边，厚度约为10mm-30mm，环壁上有多个带孔凸台,外轮廓尺寸范围为 (φ350mm-φ850mm)×(150mm-450mm)；

2)根据蜡模的结构和尺寸特征设计和制作冷铁；一种为放置到带孔凸台中的冷铁，另一种为放置到下安装边或无孔厚大部位的冷铁；

3)将制作好的冷铁安放到蜡模中相对应的位置，并将冷铁露出蜡模外边的部分涂蜡；

4)铸件在浇注时易产生过热的地方尽量不安置浇道或冒口，对易产生热节的位置安装冷铁，在蜡模上部厚大部分安放浇冒系统，下半部安放冷铁，下部及内侧尽量不安放冒口和浇道，与局部厚大部位的冷铁相配合，形成顺序凝固与同时凝固相结合的工艺，消除铸件疏松；

5)浇注系统的设计方案以顶注为主，主要分为浇口杯、直浇道、横浇道、内浇口、排气孔，如果是环型铸件，适宜在上部设置环型冒口，由浇口杯通过横浇道将钢水引入环型冒口对铸件上部安装边等厚大部位进行补缩；如果上部的环型壁较多且相邻二环间距较小，则应设置均匀分布的若干独立冒口或浇口，由横浇道引入钢水进行浇注和补缩，为了更好充型和排蜡，在上方适当处安放若干排气口；

6)根据铸件蜡模尺寸结构特征按顶注浇注系统方案设计出可以对铸件补缩的浇道图并设计和制造浇道模具，压制出浇道蜡模；

7)将浇道蜡模按设计好的方案焊接到铸件蜡模上，粘结要牢固，不要有焊缝，一种高温合金多孔座铸件浇注熔模制作完成。

本发明的有益效果：本发明可有效解决铸件疏松等缺陷，显著提高铸件合格率和工艺出品率，缩短了生产周期。此项技术已在生产中运行，合格率提高了50％，工艺出品率提高二倍，每年可创造效益 300余万元。各类燃机、航空发动机的轴承座、内机匣、涡轮机匣、扩散机匣、涡轮壳等多为高温合金多孔座铸件，该技术应用前景广阔。

附图说明

图1为一种制作高温合金多孔座铸件浇注熔模的工艺方法的航空发动机轴承座蜡模主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为一种制作高温合金多孔座铸件浇注熔模的工艺方法的航空发动机轴承座铸件浇注系统熔模；

图4为图3剖面图；

图5为孔座处冷铁分布位置示意图；

图6为底部安装边冷铁分布位置示意图。

图中，1-浇口杯、2-直浇道、3-横浇道、4-排气口、5-环形浇道、 6-内浇口、7-浇口a、8-浇口b、9-冷铁a、10-冷铁b、11-冷铁c、 12-上半部外层环壁安装边、13-上半部中层环壁安装边、14-上半部内层环壁安装边、15-蜡模。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1-6所示的图1为一种制作高温合金多孔座铸件浇注熔模的工艺方法的一种航空发动机轴承座铸件熔模，材料为K4169合金，其结构是上半部分三层环壁，环壁的壁厚为2mm，上部两个进气环，其安装边厚度约为20mm，下半部为出气口，向上延伸至进气口内部，有安装边，且厚度为25mm，出气口向下呈喇叭口形，内侧有三层喇叭口形短环，出口安装边较厚大，厚度为20mm，各环壁有多个孔洞和带孔凸台，铸件外廓尺寸为φ500mm×400mm。

按产品要求设计铸件毛坯图，如图1，在相对形成较大热节的孔座处留出放置冷铁的孔洞，如图处的虚线处，然后制作蜡模模具，压制出蜡模15；

根据图1的铸件蜡模特征，冷铁制成两种，一种是放置带孔凸台中的冷铁a9和冷铁b10，一种是放置在下安装边厚大部位的冷铁c11；放置到带孔凸台中的冷铁要做成与孔相匹配的尺寸，长度要大于孔深，并在露出蜡模15的一端做出凹槽；如图2所示，放置在下安装边厚大部位的冷铁c11制作成扇型或圆腰型，并两端做出凹槽，且冷铁a9、冷铁b10、冷铁c11的材料均为K4169合金；

将制作好的冷铁安放到蜡模15中的相对应位置，放置在孔中的冷铁a9和冷铁b10需要将露出部分均匀涂抹上一层薄蜡；放置在底部厚大部分的冷铁需要将冷铁c11的一侧粘结在蜡模上，然后将其余部分均匀涂上一层薄蜡；

本技术要点是在铸件的浇注时易产生过热的地方尽量不安置浇道和冒口，对易产生热节的位置用冷铁代替冒口，所以将浇注系统设计成顶注形式；在蜡模15上部的外层安装边上设计换环形浇道5，浇道粗为φ35mm，环形直径与下方的环形安装边相同，为φ500mm；环形浇道5下连接内浇口，内浇口6截面为倒梯形，上底与环形浇道 5尺寸相同，为φ35mm；下底根据安装边尺寸设计成20mm，数量与安装边凸台相同，共计十二个，长度与安装边凸台相适应，为 25mm-40mm不等；浇口杯1上口直径为φ100mm，下口直径与下方的直浇道2相同为φ60mm，直浇道2上部与浇口杯1底部相连，下部侧方连接横浇道3，横浇道3为40mm×40mm，内端与直浇道2 相连，外端与环形浇道5相连，直浇道2在横浇道3的下方留出10mm-20mm长，作为浇注时钢水的缓冲包，横浇道3将钢水引入环形浇道5，通过内浇口6对铸件上半部外层环壁安装边12进行补缩，分别在内层的上半部中层环壁安装边13和上半部内层环壁安装边14 设置均匀分布的八个独立浇口a7和浇口b8，截面分别为20mm× 20mm和20mm×10mm；下边与环型壁安装边相连，上边与横浇道相连，由横浇道直接引入钢水对内层的两个安装边进行浇注和补缩，在横浇道的外端部设有四个φ25mm的排气口4，用于辅助排蜡；

浇道蜡模焊接到铸件蜡模上时要粘结牢固，不要有焊缝，一种航空发动机轴承座铸件熔模制作完成。

Claims (3)

1.一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，其特征在于，包括蜡模、浇注系统和冷铁；

所述浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道、排气口、环形浇道、内浇口、浇口a和浇口b；

所述蜡模为根据铸件形状压制；

所述横浇道中间设有浇注口四周呈八爪型，浇注口连接直浇道，各爪下端均设有浇口a和浇口b，爪端头连接在环形浇道上，环形浇道底端均布多处内浇口；

所述直浇道上端设有浇口杯；

所述横浇道上端设有排气口，用于充型和排蜡；

所述直浇道、横浇道、环形浇道、内浇口、浇口a和浇口b相互之间贯通；

根据蜡模特征设置的所述冷铁分为两种，一种放置到带孔凸台中的冷铁要做成与孔相匹配的尺寸，且长度大于孔深，并在露出蜡模的一端做出凹槽；另一种放置在下安装边或无孔厚大部位的冷铁可根据安放部位的特点做成圆型、长方型、扇型或圆腰型，且两端做出凹槽；

将冷铁放置至蜡模相对应的安装口处，放置在孔中的冷铁均将露在外面的部分涂上一层薄蜡，或将放置在底部厚大部分的冷铁需要将一侧粘结在蜡模上，其余部分涂上一层薄蜡；

通过将浇注熔模全部涂挂耐火材料，再经过干燥、脱除蜡模、焙烧等工序制成型壳。通过浇口杯倒入钢水，再经过直浇道、横浇道引入钢水进行浇注和补缩形成需要的铸件。

2.根据权利要求1所述的一种高温合金多孔座铸件浇注熔模，其特征在于，所述冷铁的材料与铸件相同。

3.根据权利要求1所述的一种制作高温合金多孔座铸件浇注熔模的工艺方法，其特征在于，分为如下步骤：

1)按产品要求设计铸件毛坯图，要点是在需要放置冷铁的部位增加机械加工的余量，然后制造蜡模模具，压制出蜡模；所述蜡模结构为两层或多层环壁，环壁较薄，约为1mm-5mm，有较厚安装边，厚度约为10mm-30mm，环壁上有多个带孔凸台,外轮廓尺寸范围为(φ350mm-φ850mm)×(150mm-450mm)；

2)根据蜡模的结构和尺寸特征设计和制作冷铁；一种为放置到带孔凸台中的冷铁，另一种为放置到下安装边或无孔厚大部位的冷铁；

3)将制作好的冷铁安放到蜡模中相对应的位置，并将冷铁露出蜡模外边的部分涂蜡；

4)铸件在浇注时易产生过热的地方尽量不安置浇道或冒口，对易产生热节的位置安装冷铁，在蜡模上部厚大部分安放浇冒系统，下半部安放冷铁，下部及内侧尽量不安放冒口和浇道，与局部厚大部位的冷铁相配合，形成顺序凝固与同时凝固相结合的工艺，消除铸件疏松；

5)浇注系统的设计方案以顶注为主，主要分为浇口杯、直浇道、横浇道、内浇口、排气孔，如果是环型铸件，适宜在上部设置环型浇道，由浇口杯通过横浇道将钢水引入环型浇道，再通过内浇口对铸件上部安装边等厚大部位进行补缩；如果上部的环型壁较多且相邻二环间距较小，则应设置均匀分布的若干独立冒口或浇口，由横浇道直接引入钢水进行浇注和补缩，为了更好充型和排蜡，在上方适当处安放若干排气口；

6)根据铸件蜡模尺寸结构特征按顶注浇注系统方案设计出可以对铸件补缩的浇道图并设计和制造浇道模具，压制出浇道蜡模；

7)将浇道蜡模按设计好的方案焊接到铸件蜡模上，粘结要牢固，不要有焊缝，一种高温合金多孔座铸件浇注熔模制作完成。

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