CN111318683A - 一种大型船用锚唇的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型船用锚唇的生产方法，其方法步骤为：（1）根据需要选择锚唇的造型方式和设置冒口、冷铁；（2）模型制作：将内腔4个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离；将外型按11.25度进行分割，共做32个分半样板，样板之间由螺栓紧固；（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.5～2分钟后加入粘结剂；混合后进行造型制芯，并按工艺设计要求放置冒口、冷铁；（4）浇注：将型芯组合干燥后进行浇注，钢水的浇注温度为1550℃；（5）落砂：铸件冷却到400℃～450℃时进行落砂，割冒口时温度≥250℃；即可得到锚唇粗品。本方法在保证锚唇质量的前提下，提高了生产效率，降低了生产成本，钢水利用率提高了3%。

Description

一种大型船用锚唇的生产方法
技术领域
本发明属于铸钢技术领域，尤其是一种大型船用锚唇的生产方法。
背景技术
铸造成型是装备部件毛坯的重要生产方法，是制造业的基础，代表着一个国家基础装备工业水平。大型船用锚唇的特点是轮廓尺寸大，曲面形状复杂，壁厚变化大，铸造过程中易产生变形，且尺寸精度很难控制。我国每年生产的锚唇铸钢件占全球的三分之一（29.5%），但在整体技术水平方面与发达国家相比仍有较大差距，主要表现在服役性较差，工艺出品率低和返修率高，随着时间统一市场的形成和发展，铸造企业面临着激烈的竞争和严峻的挑战，需持续提高产品质量、工作效率，降低生产成本、试制费用。
锚唇是位于锚链筒外板出口处，承受锚的碰撞力和磨擦并使锚稳定服贴地椭圆形环状结构，整体厚度由曲面放样而成，曲面形状极其复杂，壁厚差异较大，由于铸造过程及凝固过程收缩易变形，产品外形尺寸的精确控制是行业共性技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产过程不易变形的大型船用锚唇的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：（1）采用组芯方式进行造型，并设计有冒口和随型拉筋；
（2）模型制作：将内腔4～6个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离；将外型分割成32～36个分半样板，分半样板之间由螺栓紧固；
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.5～2分钟后加入粘结剂；混合后进行造型制芯，并按工艺设计要求放置冒口和冷铁；
（4）浇注：将型芯组合干燥后进行浇注，钢水的浇注温度为1550～1560℃；
（5）落砂：铸件冷却到400℃～450℃时进行落砂，割冒口时温度≥250℃；即可得到锚唇粗品。
本发明所述固化剂采用有机酯固化剂，加入量为自硬砂总重的1.6%。
本发明所述粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂总重的2.9%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明模型制作时采用芯盒组芯代替实样，结合内部拉筋设置保证尺寸精度；通过调整造型过程中粘结剂及固化剂，提高砂型强度及可使用时间，避免撞制的砂型因强度不足产生变形；控制浇注温度范围，提高冒口补缩效率；规定落砂、割冒口温度，防止由于应力产生裂纹。本发明保证了锚唇质量的稳定性，产品合格率达100%，工艺出品率提高，焊接维修率大幅下降，推进了铸造行业节能环保技术发展；在保证锚唇质量的前提下，提高了生产效率，降低了生产成本，钢水利用率提高了3%。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中锚唇模型的结构示意图；
图2是本发明中锚唇模型的左视图；
图3是本发明中锚唇样板的主视图。
图中：1为冒口；2为芯盒；3为芯盒分界线；4为芯盒外轮廓；5为分半样板。
具体实施方式
本大型船用锚唇的生产方法采用下述工艺：（1）铸造工艺设计：根据锚唇的结构特点选择造型方式为组芯造型，活件上方设置4个冒口，并在内腔设计8～10处50～60mm厚随型拉筋防止变形。用铸造仿真软件对充型和凝固进行模拟，通过仿真模拟观察金属液体流动过程、温度场和应力场，得到钢水流动过程是否有紊流，确认凝固时按工艺设想顺序凝固，保证活件没有缩孔、缩松。
（2）锚唇模型制作：将内腔4～6个芯盒组成一体，芯盒采用木质材质；芯头用胶合板隔离，保证强度和刚度要求，确保连续生产，同时节约原材料；所述芯子形状与铸件形状相反，芯头是芯子端面多出来的部分，用来固定砂芯。
所述锚唇样板采用下述结构：在锚唇模型外面制作锚唇样板。将锚唇的外型按预设角度进行分割，共做32～36个分半样板，由螺栓紧固组成一体式的锚唇样板；由于采用32～36个分半样板，所以锚唇样板可进行拉伸，这样用来检验铸件尺寸时解决了由于活件尺寸偏差大活件无法测量的问题；所述分半样板与锚唇内腔型值尺寸吻合，检验铸件时往往由于尺寸相差较多，无法卡紧，把样板从型值高点向下分开成两半。
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂利用锚唇样板进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.5～2分钟后加入粘结剂，混合后卸料使用，并按工艺设计要求放置冒口、拉筋。固化剂采用有机脂，最好采用三醋酸甘油酯；加入量为粘结剂重量的1.6～1.8%，24小时强度可达到0.55MPa以上；粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂重量的2.7～2.9%，其可使用时间达到50分钟及以上。
（4）浇注：将型芯组合干燥后等待浇注，当钢水温度冷却到1550～1560℃时进行浇注，浇注前钢水需进行精炼和抽真空，浇注时用2个Ø60包孔进行开放式浇注。
（5）落砂：铸件冷却后，温度降低到400℃～450℃时进行落砂，割冒口时确保温度≥250℃。
（6）热处理：在台式炉中进行正回火。
（7）精整：根据模型制作的样板对活件进行修整。
实施例1：本大型船用锚唇的生产方法采用下述具体工艺。
（1）铸造工艺设计：根据锚唇的结构特点选择造型方式为组芯造型，活件上方设置4个冒口，并在内腔设计9处50mm厚随型拉筋防止变形。用铸造仿真软件对充型和凝固进行模拟，通过仿真模拟观察金属液体流动过程、温度场和应力场，得到钢水流动过程是否有紊流，确认凝固时按工艺设想顺序凝固，保证活件没有缩孔、缩松。
（2）模型制作：将内腔4个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离，保证强度和刚度要求，确保连续生产，同时节约原材料。将外型按预设角度进行分割，共做32个分半样板，样板为一体式，由螺栓紧固，可进行拉伸，解决了由于活件尺寸偏差大活件无法测量的问题。
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.5分钟后加入粘结剂，混合后卸料使用，并按工艺设计要求放置冒口、拉筋。固化剂采用三醋酸甘油酯，加入量为粘结剂的1.6%，24小时强度可达到0.55MPa以上；粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂的2.7%，其可使用时间达到50分钟。
（4）浇注：将型芯组合干燥后等待浇注，当钢水温度冷却到1550℃℃时进行浇注，浇注前钢水需进行精炼和抽真空，浇注时用2个Ø60包孔进行开放式浇注。
（5）落砂：铸件冷却后，温度降低到450℃时进行落砂，割冒口时温度280℃。
（6）热处理：在台式炉中进行正回火。
（7）精整：根据模型制作的样板对活件进行修整。
实施例2：本大型船用锚唇的生产方法采用下述具体工艺。
（1）铸造工艺设计：根据锚唇的结构特点选择造型方式为组芯造型，活件上方设置4个冒口，并在内腔设计8处60mm厚随型拉筋防止变形。用铸造仿真软件对充型和凝固进行模拟，通过仿真模拟观察金属液体流动过程、温度场和应力场，得到钢水流动过程是否有紊流，确认凝固时按工艺设想顺序凝固，保证活件没有缩孔、缩松。
（2）模型制作：将内腔6个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离，保证强度和刚度要求，确保连续生产，同时节约原材料。将外型按预设角度进行分割，共做36个分半样板，样板为一体式，由螺栓紧固，可进行拉伸，解决了由于活件尺寸偏差大活件无法测量的问题。
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂2分钟后加入粘结剂，混合后卸料使用，并按工艺设计要求放置冒口、拉筋。固化剂采用三醋酸甘油酯，加入量为粘结剂1.8%，24小时强度可达到0.55MPa以上；粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂的2.9%，其可使用时间达到50分钟。
（4）浇注：将型芯组合干燥后等待浇注，当钢水温度冷却到1555℃时进行浇注，浇注前钢水需进行精炼和抽真空，浇注时用2个Ø60包孔进行开放式浇注。
（5）落砂：铸件冷却后，温度降低到400℃时进行落砂，割冒口时温度250℃。
（6）热处理：在台式炉中进行正回火。
（7）精整：根据模型制作的样板对活件进行修整。
实施例3：本大型船用锚唇的生产方法采用下述具体工艺。
（1）铸造工艺设计：根据锚唇的结构特点选择造型方式为组芯造型，活件上方设置4个冒口，并在内腔设计10处55mm厚随型拉筋防止变形。用铸造仿真软件对充型和凝固进行模拟，通过仿真模拟观察金属液体流动过程、温度场和应力场，得到钢水流动过程是否有紊流，确认凝固时按工艺设想顺序凝固，保证活件没有缩孔、缩松。
（2）模型制作：将内腔5个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离，保证强度和刚度要求，确保连续生产，同时节约原材料。将外型按预设角度进行分割，共做33个分半样板，样板为一体式，由螺栓紧固，可进行拉伸，解决了由于活件尺寸偏差大活件无法测量的问题。
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.8分钟后加入粘结剂，混合后卸料使用，并按工艺设计要求放置冒口、拉筋。固化剂采用三醋酸甘油酯，加入量为粘结剂1.7%，24小时强度可达到0.55MPa以上；粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂的2.8%，其可使用时间达到50分钟。
（4）浇注：将型芯组合干燥后等待浇注，当钢水温度冷却到1560℃时进行浇注，浇注前钢水需进行精炼和抽真空，浇注时用2个Ø60包孔进行开放式浇注。
（5）落砂：铸件冷却后，温度降低到420℃时进行落砂，割冒口时温度274℃。
（6）热处理：在台式炉中进行正回火。
（7）精整：根据模型制作的样板对活件进行修整。
实施例4：本大型船用锚唇的生产方法采用下述具体工艺。
（1）铸造工艺设计：根据锚唇的结构特点选择造型方式为组芯造型，活件上方设置4个冒口，并在内腔设计9处55mm厚随型拉筋防止变形。用铸造仿真软件对充型和凝固进行模拟，通过仿真模拟观察金属液体流动过程、温度场和应力场，得到钢水流动过程是否有紊流，确认凝固时按工艺设想顺序凝固，保证活件没有缩孔、缩松。
（2）模型制作：将内腔5个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离，保证强度和刚度要求，确保连续生产，同时节约原材料。将外型按预设角度进行分割，共做35个分半样板，样板为一体式，由螺栓紧固，可进行拉伸，解决了由于活件尺寸偏差大活件无法测量的问题。
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂2分钟后加入粘结剂，混合后卸料使用，并按工艺设计要求放置冒口、拉筋。固化剂采用有机脂，加入量为粘结剂1.8%，24小时强度可达到0.55MPa以上；粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂的2.75%，其可使用时间达到50分钟。
（4）浇注：将型芯组合干燥后等待浇注，当钢水温度冷却到1552℃时进行浇注，浇注前钢水需进行精炼和抽真空，浇注时用2个Ø60包孔进行开放式浇注。
（5）落砂：铸件冷却后，温度降低到430℃时进行落砂，割冒口时温度265℃。
（6）热处理：在台式炉中进行正回火。
（7）精整：根据模型制作的样板对活件进行修整。
统计案例：我公司采用本方法前后的生产数据。经统计，采用常规方法6个月共生产了12套，合计84吨，锚唇的交检合格率为92.4%；采用本方法后生产了16套，合计112吨，锚唇的合格率为100%。

Claims (3)

1.一种大型船用锚唇的生产方法，其特征在于，其方法步骤为：（1）采用组芯方式进行造型，并设计有冒口和随型拉筋；
（2）模型制作：将内腔4～6个芯盒组成一体，芯头用胶合板隔离；将外型分割成32～36个分半样板，分半样板之间由螺栓紧固；
（3）造型制芯；根据模型尺寸，采用自硬砂进行造型制芯，在混砂机中加入固化剂1.5～2分钟后加入粘结剂；混合后进行造型制芯，并按工艺设计要求放置冒口和冷铁；
（4）浇注：将型芯组合干燥后进行浇注，钢水的浇注温度为1550～1560℃；
（5）落砂：铸件冷却到400℃～450℃时进行落砂，割冒口时温度≥250℃；即可得到锚唇粗品。
2.根据权利要求1所述的一种大型船用锚唇的生产方法，其特征在于：所述固化剂采用有机酯固化剂，加入量为自硬砂总重的1.6～1.8%。
3.根据权利要求1或2所述的一种大型船用锚唇的生产方法，其特征在于：所述粘结剂采用改性水玻璃，加入量为自硬砂总重的2.7～2.9%。
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