CN112247068A - 无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，包括如下步骤：（1）模具造型设计；（2）设置浇铸系统；（3）设置冒口系统；（4）钢水除杂，然后通过所述浇铸系统浇铸到所述铸件成型腔内，固化脱模，得到所述无齿轮电力推进器船体上部铸件。本发明通过两层阶梯式浇道的浇铸系统和冒口系统的设计，能够针对具有型腔的主体结构和法兰结构先后顺序浇铸，保证钢水在不同结构部位的顺序凝固，并提高补缩效果，从而极大地减少甚至消除铸件成型过程中的缺陷，使铸件的致密度大幅度提高。

Description

无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法
技术领域
本发明涉及船用推进器铸造技术领域，特别是涉及一种船用无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法。
背景技术
无齿轮电力推进系统不仅为船舶设计师和造船厂提供更灵活的设计余地，适用于多种船体形状及桨叶，还简化了推进器的安装。单台型推进装置的功率范围在1.6兆瓦至7兆瓦之间，其亦采用了新型混合式冷却系统，能够将电机性能提升高达45%，降低最高可达25%的装机功率。
由于电力推进器的特殊性，所以对每一个部件要求都极高。船体上部铸件是推进器的组成部件之一。船体上部铸件的下部为带腔体的主体结构，其顶部为法兰结构，两者的壁厚、尺寸等都不相同，浇铸成型难度大。现有浇铸工艺在浇铸成型过程中往往采用传统的单层浇铸系统（即浇口在同一水平面进入浇铸型腔），存在钢液进入型腔不畅、缩孔等缺陷。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，能够解决现有浇铸方法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：提供一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，所述无齿轮电力推进器船体上部铸件包括上下布置的主体结构和法兰结构，其中，所述主体结构带有腔体，所述法兰结构一体连接在主体结构的顶部，主体结构与法兰结构内部还共同带有连接筋；包括如下步骤：
（1）模型造型设计：根据无齿轮电力推进器船体上部铸件的结构特征，以树脂砂为原料制备外形和泥芯，所述泥芯位于所述外形的内部，形成铸件成型腔；
（2）设置浇铸系统：所述浇铸系统采用两层阶梯式浇道插入到所述铸件成型腔内；
（3）设置冒口系统：所述冒口系统安装在所述模具的铸件成型腔上；
（4）钢水除杂，然后通过所述浇铸系统浇铸到所述铸件成型腔内固化，清理用于铸件成型的树脂砂，得到所述无齿轮电力推进器船体上部铸件。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述外形和泥芯上设置有所述排气孔。
在本发明一个较佳实施例中，所述排气孔沿所述外形或泥芯的轴向方向布置。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述浇铸系统包括直浇道、底部浇道和顶部浇道，所述底部浇道和顶部浇道呈阶梯式连接在所述直浇道的同侧。
在本发明一个较佳实施例中，所述底部浇道包括底部横浇道和多个底部内浇道，其中，所述底部横浇道与所述直浇道的底部连接，多个所述底部内浇道与所述底部横浇道垂直连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述顶部浇道包括顶部横浇道、连接浇道和2个以上顶部内浇道；其中，所述连接浇道的一端连接所述直浇道，其另一端连接所述顶部横浇道，2个以上所述顶部内浇道竖直设置，其底端与所述顶部横浇道连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述冒口系统包括明冒口、第一暗冒口和第二暗冒口；其中，所述明冒口和第一暗冒口等间距均匀分布，且位于成型后的法兰结构上；所述第二暗冒口位于成型后的连接筋上。
在本发明一个较佳实施例中，所述明冒口的数量为2个，对称分布在所述第一暗冒口之间。
在本发明一个较佳实施例中，所述钢水除杂的方法为：将钢水在浇铸包内吹氩气，然后静置去除钢水内的气体和杂质。
在本发明一个较佳实施例中，所述静置时间为5～15min。
本发明的有益效果是：本发明一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，通过两层阶梯式浇道的浇铸系统和冒口系统的设计，能够针对具有型腔的主体结构和法兰结构先后顺序浇铸，保证钢水在不同结构部位的顺序凝固，从而提高铸件的成型后的致密度，并提高补缩效果，从而极大地减少甚至消除铸件成型过程中的缺陷，使铸件的致密度大幅度提高。
附图说明
图1是本发明一种无齿轮电力推进器船体上部铸件一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是所示本发明一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的浇铸方法浇铸完成后铸件未去除浇铸系统和冒口系统的结构示意图；
图3是图2的侧视结构示意图；
图4是图2的俯视结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1.主体结构，2.法兰结构，3.连接梁，4.直浇道，5.底部浇道，6.顶部浇道，7.明冒口，8.第一暗冒口，9.第二暗冒口，51.底部横浇道，52.底部内浇道，61.顶部横浇道，62.连接浇道，63.顶部内浇道。
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1-4，本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其中，所述无齿轮电力推进器船体上部铸件包括上下布置的主体结构1和法兰结构2，所述主体结构1带有上宽下窄的腔体，所述法兰结构2一体连接在主体结构1的顶部，法兰结构2内部还带有连接筋3；
上述结构无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，包括如下步骤：
（1）模型造型设计：根据无齿轮电力推进器船体上部铸件的结构特征，设计模具包括外形和泥芯，并以树脂砂为原料制备外形和泥芯，所述泥芯位于所述外形的内部，形成铸件成型腔；
并在成型后的模型的外形和泥芯上沿轴向方向分别开设上下连通的排气孔，通过排气孔的设计，当钢水浇注到模型腔内，钢水的高温使得树脂砂受热分解产生的气体沿轴向分布的排气孔及时排出，防止这些气体渗入到尚未固化的钢水铸件内产生气孔缺陷，从而提高铸件的质量；
（2）设置浇铸系统：所述浇铸系统包括直浇道4、底部浇道5和顶部浇道6，所述底部浇道5和顶部浇道6呈阶梯式连接在所述直浇道的同侧，并插入到所述铸件成型腔内，其中，底部横浇道5浇铸成型所述主体结构1，顶部浇道6浇铸成型所述法兰结构2及连接梁3；具体地，所述底部浇道5包括底部横浇道51和4个底部内浇道52，其中，所述底部横浇道51与所述直浇道4的底部连接，4个所述底部内浇道52与所述底部横浇道51等间距垂直连接；通过多个底部内浇道将钢水沿主体结构1的长度方向均匀浇铸到铸件成型腔内，有助于缩短浇铸时间，保证铸件成型腔的不同位置有钢水平稳进入，提高铸件质量；
所述顶部浇道6包括顶部横浇道61、连接浇道62和2个顶部内浇道63；其中，所述连接浇道62水平设置，其一端连接所述直浇道4，其另一端连接所述顶部横浇道61，2个所述顶部内浇道63竖直设置，其底端与所述顶部横浇道61连接，其浇口插入到铸件成型腔内，浇铸形成法兰结构2和连接梁3。通过顶部浇道6的设计，一方面使法兰结构与主体结构同时成型，提高成型效率，另一方面，有助于钢水平稳的浇注到法兰结构的成型腔内，保证钢水的顺序凝固，从而提高法兰结构的致密度，提高成型质量。
（3）设置冒口系统：所述冒口系统安装在所述模具的铸件成型腔上；具体地，所述冒口系统包括明冒口7、第一暗冒口8和第二暗冒口9；其中，所述明冒口7有2个，所述第一暗冒口8有4个，明冒口7和第一暗冒口8等间距均匀分布，且位于成型后的法兰结构2上，明冒口7对称分布在所述第一暗冒口8之间；所述第二暗冒口9有2个，位于成型后的连接筋3上。通过明冒口7、第一暗冒口8和第二暗冒口9的设计，能够满足铸件不同位置处的补缩需求，使成型后的铸件无缩孔，致密度高，质量稳定。
（4）将熔炼后的钢水在浇铸包内吹8min的氩气，以去除钢水内夹杂的气体和固体杂质，使钢水得到净化，然后将净化后的钢水通过所述浇铸系统的直浇道4、底部浇道5和顶部浇道6，浇注到整个模型型腔，浇铸完成后，等待铸件冷却固化，同时冒口补缩和固化，然后清理用于成型的树脂砂，得到所述无齿轮电力推进器船体上部铸件。
上述方法浇铸得到的无齿轮电力推进器船体上部铸件，经测试，其性能如下：
1、外观质量好，无气孔、缩孔、缩松、凹凸不平的现象，质地紧密；
2、致密度高，根据EN 12680-1的要求进行无损探伤，符合2级要求；
本发明一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，能够极大地减少甚至消除铸件成型过程中的缺陷，使铸件的致密度大幅度提高，具体优点如下：
1、通过在模型的外形和泥芯上开设沿轴向方向分布的多个排气孔，使得树脂砂自身因钢水温度过高而分解产生的气体能够及时沿轴向分布的排气孔排出，防止这些气体渗入到尚未固化的钢水铸件内产生气孔缺陷，从而提高铸件的质量，提高浇铸件的致密度；
2、通过具有两层阶梯式浇道的浇铸系统的设计，使钢水从底部和顶部先后顺序浇注到型腔内，一方面能够有效缩短浇铸时间，减小从底部到顶部的浇铸时间差；另一方面，可以针对不同结构特征的部位保证顺序凝固，从而提高铸件的成型后的致密度；
3、通过冒口系统的设计，使铸件充分补缩，防止成型件出现缩孔，提高成型质量。
上述部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规试验方法获知。
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)

1.一种无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，所述无齿轮电力推进器船体上部铸件包括上下布置的主体结构和法兰结构，其中，所述主体结构带有腔体，所述法兰结构一体连接在主体结构的顶部，主体结构与法兰结构内部还共同带有连接筋；其特征在于，包括如下步骤：
（1）模型造型设计：根据无齿轮电力推进器船体上部铸件的结构特征，以树脂砂为原料制备外形和泥芯，所述泥芯位于所述外形的内部，形成铸件成型腔；
（2）设置浇铸系统：所述浇铸系统采用两层阶梯式浇道插入到所述铸件成型腔内；
（3）设置冒口系统：所述冒口系统安装在所述模型的铸件成型腔上；
（4）钢水除杂，然后通过所述浇铸系统浇铸到所述铸件成型腔内固化，清理用于铸件成型的树脂砂，得到所述无齿轮电力推进器船体上部铸件。
2.根据权利要求1所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述外形和泥芯上设置有所述排气孔。
3.根据权利要求2所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述排气孔沿所述外形或泥芯的轴向方向布置。
4.根据权利要求1所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述浇铸系统包括直浇道、底部浇道和顶部浇道，所述底部浇道和顶部浇道呈阶梯式连接在所述直浇道的同侧。
5.根据权利要求4所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述底部浇道包括底部横浇道和多个底部内浇道，其中，所述底部横浇道与所述直浇道的底部连接，多个所述底部内浇道与所述底部横浇道垂直连接。
6.根据权利要求4所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述顶部浇道包括顶部横浇道、连接浇道和2个以上顶部内浇道；其中，所述连接浇道的一端连接所述直浇道，其另一端连接所述顶部横浇道，2个以上所述顶部内浇道竖直设置，其底端与所述顶部横浇道连接。
7.根据权利要求1所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述冒口系统包括明冒口、第一暗冒口和第二暗冒口；其中，所述明冒口和第一暗冒口等间距均匀分布，且位于成型后的法兰结构上；所述第二暗冒口位于成型后的连接筋上。
8.根据权利要求7所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述明冒口的数量为2个，对称分布在所述第一暗冒口之间。
9.根据权利要求1所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述钢水除杂的方法为：将钢水在浇铸包内吹氩气，然后静置去除钢水内的气体和杂质。
10.根据权利要求9所述的无齿轮电力推进器船体上部铸件的铸造方法，其特征在于，所述静置时间为5～15min。
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