CN111230062A - 一种薄壁叶轮零件的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄壁叶轮零件的铸造方法,包括以下步骤:采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺,制备出叶轮铸造模壳;将模壳置于钢质圆筒中,圆筒与模壳之间填满40‑70目硅砂,其中模壳的浇口与圆筒的中心同心设置;将圆筒加热至800℃,并保温30min;随后将圆筒通过工装固定在旋转平台中心处;将旋转平台转速调至300‑500转/分,同时将钢水从浇口浇注至模壳中;浇注完成后,继续保持旋转5‑20min,待铸件完全凝固后停止,再冷却10h后,进行正常开箱,将铸件分离;其综合了精密铸造和离心铸造的工艺优势,钢水浇入高速旋转的高温模壳中,零件在离心作用下成型,薄壁叶片成型完整,同时又保证零件的尺寸精度;该方案解决了薄壁叶轮零件成型的工艺难点。
Description
技术领域
本发明涉及工件铸造领域,具体是一种薄壁叶轮零件的铸造方法。
背景技术
叶轮零件是回转体,尺寸精度要求高;近年来随着工业技术的发展,对叶轮性能的要求也进一步提高;叶轮的形状更加复杂,且叶片厚度朝更薄的方向发展;而薄壁叶轮用普通的浇注工艺则会发生浇不足的现象,即使提高浇注温度和铸型温度,也还是有一定限度;而且在铸件凝固冷却时,薄壁叶片的各部位的冷却速度不均匀,引起叶片变形,造成报废;
综上,如何实现叶轮零件的铸造成为了本公司研究人员急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:如何实现叶轮零件的铸造;
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明是一种薄壁叶轮零件的铸造方法,包括以下步骤:
S1:采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺,制备出叶轮铸造模壳;
S2:将模壳置于钢质圆筒中,圆筒与模壳之间填满40-70目硅砂,其中模壳的浇口与圆筒的中心同心设置;
S3:将圆筒加热至800℃,并保温30min;
S4:随后将圆筒通过工装固定在旋转平台中心处;
S5:将旋转平台转速调至300-500转/分,同时将钢水从浇口浇注至模壳中;
S6:浇注完成后,继续保持旋转5-20min,待铸件完全凝固后停止,再冷却10h后,进行正常开箱,将铸件分离;
S1中采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺,是采用压蜡-组焊-涂料-脱蜡流程后制备出叶轮模壳;模壳在高温炉中采用先低温后高温的阶梯加热方式焙烧,保温烧结60-100min,完成合格模壳3制作。
S2中圆筒与模壳之间采用干燥硅砂填实,提高了模壳的强度,抵抗叶轮的叶片冷却不均匀产生变形;此外,将浇口与圆筒中心同心设置;如果浇口与圆筒中心偏心设置,在钢水浇注过程中,模壳转动,注入进模壳的钢水会从浇口中甩出,影响浇注质量。
S5中模壳在高温状态,在离心力的作用下,大幅提升浇注时钢水的充型能力,解决叶片过薄导致浇注不足,冷隔等缺陷。
为了防止钢水在转动过程中飞溅伤人,本发明采用模壳顶面高度高于浇口顶面高度;
也就是说钢水液面低于模壳顶面高度,模壳内侧面可以起到一定的阻挡作用,防止钢水在转动过程中飞溅伤人。
为了防止硅砂进入模壳内,进而影响零件的成型质量,本发明采用模壳顶面高度高于硅砂顶面高度;
也就是说,模壳外侧壁高于硅砂顶面,模壳外侧壁能够起到阻挡硅砂进入模壳内的作用。
为了进一步防止在浇注过程中,杂质进入模壳内,本发明采用圆筒上加盖有防护罩,防护罩上开设有与浇口同心设置有通孔;
在防护罩开设通孔的作用是方便钢水直接通过浇口进入至模壳内,加盖防护罩既防止杂质进入模壳内,又防止钢水飞溅。
本发明的有益效果:本发明是一种薄壁叶轮零件的铸造方法,其综合了精密铸造和离心铸造的工艺优势,钢水浇入高速旋转的高温模壳中,零件在离心作用下成型,薄壁叶片成型完整,同时又保证零件的尺寸精度;该方案解决了薄壁叶轮零件成型的工艺难点,大幅度提高了该类零件的工艺成品率,保证质量的同时,降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明叶轮铸件的结构示意图;
图2是本发明浇注结构示意图。
图中:1-浇口、2-叶轮铸件、3-模壳、4-硅砂、5-圆筒、6-工装、7-旋转平台、8-防护罩、11-叶片。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
本实施例的叶轮铸件2如图1所示,零件外径最大430mm,高度240mm,材质25GrMo,叶片11转状分布一周,叶片11厚度由中心向两侧减薄,平均厚度5mm,两侧最薄处2mm;用本工艺制作此叶轮的具体步骤如下:
如图1-2所示,步骤1工艺设计:本叶轮铸造工艺采用中温蜡配合硅溶胶熔模铸造制壳工艺,钢水在离心力作用下浇入高温模壳3中的浇注工艺;浇口1位置设在工件中间厚大部位,模壳3顶面到浇口1距离为a,其中a的长度为80mm。
步骤2模壳3制备:按照中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺,经过压蜡-组焊-涂料-脱蜡流程后制备出叶轮铸造模壳3;模壳3在高温炉中采用先低温后高温的阶梯加热方式焙烧,保温烧结60-100min,完成合格模壳3制作。
步骤3铸型准备:模壳3固定放置在钢质圆筒5中部,直浇口1与圆筒5同心,防止旋转时钢水甩出;模壳3外侧用40-70目硅砂4填实,保持浇口1略高于填砂面41。
步骤4模壳3加热:将上述填满硅砂4的圆筒5在炉子中加热至800℃,并保温30min。
步骤5浇注准备:将填满高温模壳3和硅砂4的圆筒5采用工装6固定在可旋转平台7上,在圆筒5上加盖防护罩8,留出浇口1。
步骤6浇注:打开旋转平台7电源,调整转速至300-500转/分。钢水达到出炉温度后,采用慢-快-慢的方式浇注至模壳3浇口1中,钢水在离心力的作用下迅速充满各叶片11;浇注时间10-20秒,浇注后钢水液面应低于浇口1五十毫米,防止钢水飞溅伤人。
步骤7冷却:在浇注后继续保持旋转5-10min后停止,再冷却10h后,可进行正常开箱,将叶轮铸件2清理出来,进行后续处理。
本发明具有如下优点:
1.本发明采用了温蜡配合硅溶胶熔模制壳,尺寸精度可达GB/T 6414的CT4要求,满足回转体高尺寸精度的要求。
2.零件模壳高温状态下,在离心力的作用下浇注,大幅提升浇注时钢水的充型能力,可浇注边缘只有2mm厚度的叶片,解决叶片过薄导致浇不足、冷隔等缺陷。
3.浇注过程中,模壳外侧填实硅砂,提高模壳强度,抵抗叶片冷却不均匀产生变形。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种薄壁叶轮零件的铸造方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺,制备出叶轮铸造模壳(3);
S2:将所述模壳(3)置于钢质圆筒(5)中,所述圆筒(5)与所述模壳(3)之间填满40-70目硅砂(4),其中所述模壳(3)的浇口(1)与所述圆筒(5)的中心呈同心设置;
S3:将所述圆筒(5)加热至800℃,并保温30min;
S4:随后将所述圆筒(5)通过工装(6)固定在旋转平台(7)中心处;
S5:将所述旋转平台(7)转速调至300-500转/分,同时将钢水从所述浇口(1)浇注至所述模壳(3)中;
S6:浇注完成后,继续保持所述旋转平台(7)旋转5-20min,待铸件完全凝固后停止,再冷却10h后,进行正常开箱,将铸件分离。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法,其特征在于:所述模壳(3)顶面高度高于所述浇口(1)顶面高度。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法,其特征在于:所述模壳(3)顶面高度高于所述硅砂(4)顶面高度。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法,其特征在于:所述圆筒(6)上加盖有防护罩(8),所述防护罩(8)上开设有与所述浇口(1)同心设置有通孔。
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