CN111889622A - 压缩机机壳的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸造技术领域，特别涉一种压缩机机壳的铸造方法，主要包括：造型设计，将所述压缩机机壳的结合面向上、气管的管口向下进行造型；以所述压缩机机壳的结合面作为上箱和中箱的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱和下箱的分型面；浇注系统设计，将直浇道分流为两根横浇道，每根所述横浇道分流为两根分流道，每根所述分流道与内浇口连通；并在所述横浇道分流点处设置T型集渣浇道。通过合理设计冒口、补贴、冷铁及浇注系统解决热节补缩及浇注产生铸造缺陷的问题，采用实体模具结合组芯的成型方法，解决由于铸件结构复杂造成铸造尺寸偏差严重，模具成本高等问题。

Description

压缩机机壳的铸造方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别涉一种压缩机机壳的铸造方法。
背景技术
压缩机是对气体进行压缩产生气体压缩能的设备，其中压缩机机壳结构特点为匀壁结构，拥有多个气管；铸造质量要求高，根据压缩机机壳的结构特点铸造存在如下难点：由于压缩机机壳铸件的热节较分散，铸件补缩梯度较差，易出现缩松缺陷；拥有多个气管，气管形状上小下大，呈倒锥形，且属于匀壁结构，补缩困难，易出现缩松、冷隔、夹渣、浇不足以及浇注冲砂等铸造缺陷；由于结构复杂，成型方法设计难度大，现有技术中的成型方法易导致铸造尺寸偏差严重，模具成本高等问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种压缩机机壳的铸造方法，通过合理设计冒口、补贴、冷铁及浇注系统解决热节补缩及浇注产生铸造缺陷的问题，采用实体模具结合组芯的成型方法，解决由于铸件结构复杂造成铸造尺寸偏差严重，模具成本高等问题。
一种压缩机机壳的铸造方法，包括以下步骤：
造型设计：将所述压缩机机壳的结合面向上、气管的管口向下进行造型；以所述压缩机机壳的结合面作为上箱和中箱的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱和下箱的分型面；
浇注系统设计：将直浇道分流为两根横浇道，每根所述横浇道分流为两根分流道，每根所述分流道与内浇口连通；并在所述横浇道分流点处设置T型集渣浇道。
其中，压缩机机壳铸件的结合面部位热节集中，为了便于放置冒口和铸造成型，采用结合面向上、气管的管口向下进行造型；且由于压缩机机壳铸件的高度一般超过2m，且拥有倒锥形的气管形状结构，为了便于模具起模以及砂箱翻箱，成型方案采用三箱造型，即以所述压缩机机壳的结合面作为上箱和中箱的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱和下箱的分型面。
在其中一个实施例中，所述铸造方法还包括：冒口设计，在所述压缩壳体的结合面的法兰部位处设置明冒口，在气管的管口部位设置暗冒口，在所述暗冒口处设置内浇口；由于气管壁厚一般为50mm，无法直接放置内浇口进行浇注，因此为了保证铸件整体的进流平稳及整个铸件凝固温度场的均匀性，在气管的管口部位的暗冒口处设置内浇口，内浇口连接采用二分法原则，即将直浇道分流为两根横浇道，每根所述横浇道分流为两根分流道，每根所述分流道与内浇口连通。且在所述横浇道分流点处设置T型集渣浇道；T型集渣浇道可以实现浇注时缓冲钢水在浇注系统内的进流冲击力，以及收集进入浇注系统中的第一股钢液中的渣子，提高浇注质量。
在其中一个实施例中，所述浇注系统设计步骤中，进流口设置在气管的管口底部。由于压缩机机壳铸件的气管的结构特点，浇注系统设计中，浇注时需要从气管的底部进流，这样可以避免从其他区域进流导致钢水倒流对型腔进行冲刷。
在其中一个实施例中，所述铸造方法还包括：采用实体模具与组芯相结合的成型方法。其中，仅采用实样模具无法实现复杂部位成型，针对某些部位需要设计砂芯进行成型。
在其中一个实施例中，所述成型方法设计包括：所述气管包括进气管、出气管一、出气管二，设计用于形成所述进气管的内腔轮廓的砂芯一、用于形成所述出气管一的内腔轮廓的砂芯二、用于形成出气管二的内腔轮廓的砂芯三。设计砂芯四用于形成靠近进气管的管口的铸件的端面；设计砂芯五、砂芯六、砂芯七、砂芯八用于形成气管倒锥的侧面，由于气管的内径为上小下大的倒锥式结构，且斜度较大，结构复杂，因此需要设计砂芯；剩余的轮廓部位通过实样模具实现成型。
在其中一个实施例中，采用3D打印方式设计砂芯四、砂芯五、砂芯六、砂芯七、砂芯八，且在3D打印砂芯上预设与各砂芯匹配的吊装孔、暗冒口出气孔、砂芯出气孔、冷铁孔。由于砂芯四至砂芯八的结构复杂，采用木模设计芯盒，起模活料多且部分无法起模，且砂芯尺寸无法准确保证，因此采用3D打印方式制作砂芯四至砂芯八，这样可保证砂芯尺寸的准确性，降低芯盒制作的成本，同时可减少合箱时间等操作难度。
在其中一个实施例中，所述冒口设计步骤中，在所述明冒口和/或者所述暗冒口的下方和/或者冒口颈部位设置补贴；这样可满足由冒口向铸件的补缩，避免产生铸造缺陷。
在其中一个实施例中，所述冒口设计步骤中，所述明冒口的模数大于或者等于所述明冒口部位处的热节的模数的1.2倍，所述暗冒口的模数大于或者等于所述暗冒口部位处的热节的模数的1.2倍。
在其中一个实施例中，在明冒口与明冒口中间设置冷铁，在暗冒口与暗冒口中间设置冷铁，这样用于对铸件进行激冷，防止铸件产生缩松缺陷。
本发明提供的一种压缩机机壳的铸造方法，实现了复杂结构的大型离心式压缩机机壳的铸造成型，解决了设置有内径为上小下大的倒锥式结构的气管的铸造补缩问题；浇注系统设计时增加了T型集渣浇道，不仅缓冲了钢液的冲击力，而且收集了第一股钢液中的渣子，提高了浇注质量；采用3D打印方式制作结构复杂的砂芯，这样可保证砂芯尺寸的准确性，降低芯盒制作的成本等。
附图说明
图1为实施例压缩机机壳铸件的气管向上的结构示意图；
图2为实施例压缩机机壳铸件的气管向下的结构示意图；
图3为实施例压缩机机壳铸件的铸造工艺方案示意图；
图4为实施例压缩机机壳铸件的冒口设计示意图；
图5为实施例压缩机机壳铸件的浇注体系设计示意图；
图6为实施例压缩机机壳铸件的成型方法设计示意图；
10-上箱；20-中箱；30-下箱；40-进气管；50-出气管一；60-出气管二；
110-明冒口；120-暗冒口；210-直浇道；220-横浇道；230-内浇口；240-T型集渣浇道；310-砂芯一；320-砂芯二；330-砂芯三；340-砂芯四；350-砂芯五；360-砂芯六；370-砂芯七；380-砂芯八。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合具体实施例并参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
本实施例以某压缩机机壳为例，请参见附图1和2所示，其三维尺寸为2760*2780*1770mm，产品重量13480kg，结构含有多个气管，且铸件缸壁以及管壁均为匀壁结构，壁厚仅为50mm。
一种压缩机机壳的铸造方法，包括以下步骤：
造型设计：请参见附图2所示，将压缩机机壳的结合面向上、气管的管口向下进行造型；请参见附图3所示，以压缩机机壳的结合面作为上箱10和中箱20的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱20和下箱30的分型面。
需要说明的是，压缩机机壳铸件的结合面部位热节集中，为了便于放置冒口和铸造成型，采用结合面向上、气管的管口向下进行造型；且由于压缩机机壳铸件的高度一般超过2m，且拥有倒锥形的气管形状结构，为了便于模具起模以及砂箱翻箱，成型方案采用三箱造型，即以压缩机机壳的结合面作为上箱10和中箱20的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱20和下箱30的分型面。
冒口设计：请参见附图4所示，在压缩壳体的结合面的法兰部位处设置明冒口110，在气管的管口部位设置暗冒口120，在暗冒口120处设置内浇口230；由于气管壁厚一般为50mm，无法直接放置内浇口230进行浇注，因此为了保证铸件整体的进流平稳及整个铸件凝固温度场的均匀性，在气管的管口部位的暗冒口120处设置内浇口230，内浇口230连接采用二分法原则，即将直浇道210分流为两根横浇道220，每根横浇道220分流为两根分流道，每根分流道与内浇口230连通。且在横浇道220分流点处设置T型集渣浇道240；T型集渣浇道240可以实现浇注时缓冲钢水在浇注系统内的进流冲击力，以及收集进入浇注系统中的第一股钢液中的渣子，提高浇注质量。
具体地，在明冒口110和/或者暗冒口120的下方和/或者冒口颈部位设置补贴；这样可满足由冒口向铸件的补缩，避免产生铸造缺陷。明冒口110的模数大于或者等于明冒口110部位处的热节的模数的1.2倍，暗冒口120的模数大于或者等于暗冒口120部位处的热节的模数的1.2倍。在明冒口110与明冒口110中间设置冷铁，在暗冒口120与暗冒口120中间设置冷铁，这样用于对铸件进行激冷，防止铸件产生缩松缺陷。
浇注系统设计：请参见附图5所示，将直浇道210分流为两根横浇道220，每根横浇道220分流为两根分流道，每根分流道与内浇口230连通；并在横浇道220分流点处设置T型集渣浇道240。
具体地，请参见附图6所示，进流口设置在气管的管口底部。由于压缩机机壳铸件的气管的结构特点，浇注系统设计中，浇注时需要从气管的底部进流，这样可以避免从其他区域进流导致钢水倒流对型腔进行冲刷。
成型方法设计：采用实体模具与组芯相结合的成型方法。其中，仅采用实样模具无法实现复杂部位成型，针对某些部位需要设计砂芯进行成型。
气管包括进气管40、出气管一50、出气管二60，设计用于形成进气管40的内腔轮廓的砂芯一310、用于形成出气管一50的内腔轮廓的砂芯二320、用于形成出气管二60的内腔轮廓的砂芯三330。设计砂芯四340用于形成靠近进气管40的管口的铸件的端面；设计砂芯五350、砂芯六360、砂芯七370、砂芯八380用于形成气管倒锥的侧面，由于气管的内径为上小下大的倒锥式结构，且斜度较大，结构复杂，因此需要设计砂芯；剩余的轮廓部位通过实样模具实现成型。
采用3D打印方式设计砂芯四340、砂芯五350、砂芯六360、砂芯七370、砂芯八380，且在3D打印砂芯上预设与各砂芯匹配的吊装孔、暗冒口120出气孔、砂芯出气孔、冷铁孔。由于砂芯四340至砂芯八380的结构复杂，采用木模设计芯盒，起模活料多且部分无法起模，且砂芯尺寸无法准确保证，因此采用3D打印方式制作砂芯四340至砂芯八380，这样可保证砂芯尺寸的准确性，降低芯盒制作的成本，同时可减少合箱时间等操作难度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括：
造型设计：将所述压缩机机壳的结合面向上、气管的管口向下进行造型；以所述压缩机机壳的结合面作为上箱和中箱的分型面，以高度最小的气管的管口法兰面作为中箱和下箱的分型面；
浇注系统设计：将直浇道分流为两根横浇道，每根所述横浇道分流为两根分流道，每根所述分流道与内浇口连通；并在所述横浇道分流点处设置T型集渣浇道。
2.根据权利要求1所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法还包括：冒口设计，在所述压缩壳体的结合面的法兰部位处设置明冒口，在气管的管口部位设置暗冒口，在所述暗冒口处设置内浇口。
3.根据权利要求1所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述浇注系统设计步骤中，进流口设置在气管的管口底部。
4.根据权利要求1所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法还包括：采用实体模具与组芯相结合的成型方法。
5.根据权利要求4所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述成型方法设计包括：所述气管包括进气管、出气管一、出气管二，设计用于形成所述进气管的内腔轮廓的砂芯一、用于形成所述出气管一的内腔轮廓的砂芯二、用于形成出气管二的内腔轮廓的砂芯三。
6.根据权利要求2所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述冒口设计步骤中，在所述明冒口和/或者所述暗冒口的下方和/或者冒口颈部位设置补贴。
7.根据权利要求6所述的压缩机机壳的铸造方法，其特征在于，所述冒口设计步骤中，所述明冒口的模数大于或者等于所述明冒口部位处的热节的模数的1.2倍，所述暗冒口的模数大于或者等于所述暗冒口部位处的热节的模数的1.2倍。
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