CN112338172B - 一种轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置及方法,包括:模套;轴瓦,轴瓦放置于模套内,轴瓦底部开有凹槽;铜合金,铜合金位于模套内侧壁与轴瓦外圆之间;脱水硼砂层,脱水硼砂层设置在铜合金和轴瓦之间,熔融后浸入轴瓦表面;气压加压装置,气压加压装置的出气口与模套的进气口相连通,用于给铜合金施加向下的力;第一冷却水进水‑出水回路,用于给轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;第二冷却水进水‑出水回路,用于将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固。本发明使铜合冷却凝固由下往上,由轴瓦瓦壁向外均匀冷却,保证了结合强度和无损检测零缺陷。
Description
技术领域
本发明属于轴瓦浇铸设备技术领域,尤其涉及一种轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置及方法。
背景技术
传统铜合金双金属轴瓦为内孔浇铸铜合金,采用传统的离心浇铸方法。外圆为铜合金的双金属结构轴瓦则无法使用传统的离心浇铸方法,只能采用静止浇铸法,但普通的静止浇铸法由于冷却不均和补缩不足,导致超声波和着色检测无法达ISO4386-A级标准,从而报废率极高,大大提高了生产成本。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置及方法,以解决现有静止浇铸法由于冷却不均和补缩不足,导致超声波和着色检测无法达ISO4386-A级标准的问题。
为了达到上述目的,本发明实施例所采用的技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,包括:
模套;
轴瓦,所述轴瓦放置于所述模套内,所述轴瓦底部开有凹槽;
铜合金,所述铜合金位于所述模套内侧壁与所述轴瓦外圆之间;
脱水硼砂层,所述脱水硼砂层设置在所述铜合金和所述轴瓦之间,熔融后浸入所述轴瓦表面;
气压加压装置,所述气压加压装置的出气口与所述模套的进气口相连通,用于给铜合金施加向下的力;
第一冷却水进水-出水回路,用于给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;
第二冷却水进水-出水回路,用于将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固。
进一步地,所述气压加压装置包括气源和与所述气源相连通的进气嘴。
进一步地,所述气源为惰性气体。
进一步地,还包括压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶、导杆、底板、固定板和滑动板,至少两根导杆竖直固定在所述底板和固定板之间,所述滑动板滑动套设在所述导杆上,所述千斤顶的两端分别与所述固定板和滑动板相抵接,所述进气嘴安装在所述滑动板上。
进一步地,还包括套设在所述导杆上的弹簧,所述弹簧的上端与滑动板相抵接,所述弹簧的下端与导杆或底板相抵接。
进一步地,所述导杆有四根。
进一步地,所述第一冷却水进水-出水回路包括第一流道,所述第一流道的进水口对准所述轴瓦底部与铜合金的结合面。
进一步地,所述第二冷却水进水-出水回路包括第二流道,所述第二流道的进水口对准轴瓦内部球形凹槽。
第二方面,本实施例还提供一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸方法,该方法通过第一方面所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置实现,该方法包括:
将轴瓦、脱水硼砂层、铜合金以及模套形成的一个整体放入炉内加热,直到铜合金熔化;
开启第一冷却水进水-出水回路,给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;
开启第二冷却水进水-出水回路,将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固;
开启气压加压装置,通过气压加压装置给铜合金施加向下的力;
当轴瓦外壁温度低于预定温度时,关闭第一冷却水进水-出水回路、第二冷却水进水-出水回路以及气压加压装置;
待轴瓦自然冷却至室温,完成浇铸。
进一步地,所述气压加压装置包括气源、与所述气源相连通的进气嘴和压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶、导杆、底板、固定板和滑动板,至少两根导杆竖直固定在所述底板和固定板之间,所述滑动板滑动套设在所述导杆上,所述千斤顶的两端分别与所述固定板和滑动板相抵接,所述进气嘴安装在所述滑动板上。
根据以上技术方案,本发明的有益效果如下:本发明的浇铸装置使铜合冷却凝固由下往上,由轴瓦瓦壁向外均匀冷却,保证了结合强度和无损检测零缺陷,从而解决现有静止浇铸法由于冷却不均和补缩不足,导致超声波和着色检测无法达ISO4386-A级标准的问题;降低成本,提高经济效率,整个浇铸只要一个操作工半小时就可以轻松完成,合格率达99%,极大地提高经济效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例提供一种轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置的结构示意图;
图中:1、第一冷却水进水-出水回路,2、第二冷却水进水-出水回路,3、轴瓦,4、铜合金,5、弹簧,6、进气嘴,7、千斤顶,8、气源,9、导杆,10、脱水硼砂层,11、模套,12、底板,13、固定板,14、滑动板。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之左”、“在……之右”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。
如图1所示,本发明实施例提供一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,包括:轴瓦3、铜合金4、脱水硼砂层10、模套11、气压加压装置、第一冷却水进水-出水回路1和第二冷却水进水-出水回路2,所述轴瓦3放置于所述模套内,所述轴瓦3底部开有凹槽;所述铜合金位于所述模套内侧壁与所述轴瓦3外圆之间;所述脱水硼砂层10设置在所述铜合金和所述轴瓦之间,熔融后浸入所述轴瓦表面;所述气压加压装置的出气口与所述模套的进气口相连通,用于给铜合金施加向下的力;所述第一冷却水进水-出水回路1用于给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;所述第二冷却水进水-出水回路2用于将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固。
在本申请一可选的实施例中,所述轴瓦3底部的凹槽优选采用外口大,内口小的形状,也可以采用梯度递减的形式设计等,这样有利于冷却水对铜合金凝固的冷却,本实施例采用先有一段直管段而后是半球形(如图1所示,半球的半径标记为SR),或直接半球形也行。
在本申请一可选的实施例中,所述气压加压装置包括气源8和与所述气源8相连通的进气嘴6。通过控制外面气瓶出气的压力使气源充满铜合金上部,硼砂熔化后浸入到轴瓦表面中,形成结合面,铜合金熔化后下沉,多余的硼砂上浮,铜合金冷却过程中轴瓦表面持续充满上部形成一定压力,最后使铜合金凝固后形成致密层。
在本申请一可选的实施例中,所述气源8为惰性气体,本实例采用氩气,因为氩气在受压下安全稳定。
在本申请一可选的实施例中,还包括压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶7、导杆9、底板12、固定板13和滑动板14,至少两根导杆9竖直固定在所述底板12和固定板13之间,所述滑动板14滑动套设在所述导杆9上,所述千斤顶7的两端分别与所述固定板13和滑动板14相抵接,所述进气嘴6安装在所述滑动板14上,通过上述结构,使氩气顺利进入铜合金上部。
在本申请一可选的实施例中,还包括套设在所述导杆9上的弹簧5,所述弹簧5的上端与滑动板14相抵接,所述弹簧5的下端与导杆9或底板12相抵接。本实施的弹簧5处于拉伸状态,此时再通过千斤顶7向下作用,通过弹簧5联动进气嘴6,使进气嘴顺利进入铜合金上部。
在本申请一可选的实施例中,所述导杆9有四根,四根导杆对四根弹簧作导向向下,其实只要保证至少三根即可,采用四个,结构比较稳定。
在本申请一可选的实施例中,所述第一冷却水进水-出水回路1包括第一流道,所述第一流道的进水口对准所述轴瓦底部与铜合金的结合面,这样冷却效果更佳。
在本申请一可选的实施例中,所述第二冷却水进水-出水回路2包括第二流道,所述第二流道的进水口对准轴瓦内部球形凹槽,这样冷却效果更佳。
本实施例还提供一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸方法,该方法通过上述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置实现,该方法包括:
步骤(1),将轴瓦、脱水硼砂层、铜合金以及模套形成的一个整体放入炉内加热,直到铜合金熔化;本实例中炉内优选加热至1200℃—1250℃,加热时间为1小时左右,该时间主要是根据轴瓦本体大小厚度进行估算试验获得的。
步骤(2),开启第一冷却水进水-出水回路1,给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;上层铜合金能很好地补缩到下层,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固。
步骤(3),开启第二冷却水进水-出水回路2,将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固;这样铜合金与瓦壁的结合力大大提高,且组织致密。
步骤(4),开启气压加压装置,通过气压加压装置给铜合金施加向下的力;
具体地,所述气压加压装置包括气源、与所述气源相连通的进气嘴6和压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶7、导杆9、底板、固定板和滑动板,至少两根导杆9竖直固定在所述底板12和固定板之间,所述滑动板滑动套设在所述导杆9上,所述千斤顶7的两端分别与所述固定板和滑动板相抵接,所述进气嘴6安装在所述滑动板上。顶部千斤顶7施力进气嘴6,使进气嘴6进入轴瓦顶部孔。开启氩气8,氩气通过进气嘴进入铜合金顶部,使铜合金产生向下的力,使铜合金冷却凝固时致密且达到更好的补缩。
步骤(5),当轴瓦外壁温度低于预定温度(本实施例为150℃)时,关闭第一冷却水进水-出水回路1、第二冷却水进水-出水回路2以及气压加压装置;
步骤(6),待轴瓦自然冷却至室温,完成浇铸。
本实例的氩气和冷却水等操作都可以远距离实施,保证了高温浇铸的安全性;浇铸装置设计了铜合冷却凝固由下往上,由轴瓦瓦壁向外均匀冷却,保证了结合强度和无损检测零缺陷;降低成本,提高经济效率,整个浇铸只要一个操作工半小时就可以轻松完成,合格率达99%,极大地提高经济效率。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,包括:
模套;
轴瓦,所述轴瓦放置于所述模套内,所述轴瓦底部开有凹槽;
铜合金,所述铜合金位于所述模套内侧壁与所述轴瓦外圆之间;
脱水硼砂层,所述脱水硼砂层设置在所述铜合金和所述轴瓦之间,熔融后浸入所述轴瓦表面;
气压加压装置,所述气压加压装置的出气口与所述模套的进气口相连通,用于给铜合金施加向下的力;
第一冷却水进水-出水回路,用于给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;
第二冷却水进水-出水回路,用于将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固。
2.根据权利要求1所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,所述气压加压装置包括气源和与所述气源相连通的进气嘴。
3.根据权利要求2所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,所述气源为惰性气体。
4.根据权利要求2所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,还包括压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶、导杆、底板、固定板和滑动板,至少两根导杆竖直固定在所述底板和固定板之间,所述滑动板滑动套设在所述导杆上,所述千斤顶的两端分别与所述固定板和滑动板相抵接,所述进气嘴安装在所述滑动板上。
5.根据权利要求4所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,还包括套设在所述导杆上的弹簧,所述弹簧的上端与滑动板相抵接,所述弹簧的下端与导杆或底板相抵接。
6.根据权利要求4所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,所述导杆有四根。
7.根据权利要求1所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,所述第一冷却水进水-出水回路包括第一流道,所述第一流道的进水口对准所述轴瓦底部与铜合金的结合面。
8.根据权利要求1所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置,其特征在于,所述第二冷却水进水-出水回路包括第二流道,所述第二流道的进水口对准轴瓦内部球形凹槽。
9.一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸方法,其特征在于,该方法通过权利要求1-8任一项所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸装置实现,该方法包括:
将轴瓦、脱水硼砂层、铜合金以及模套形成的一个整体放入炉内加热,直到铜合金熔化;
开启第一冷却水进水-出水回路,给所述轴瓦底部与铜合金的结合面冷却凝固,使铜合金冷却由底部向上均匀凝固;
开启第二冷却水进水-出水回路,将冷却水喷至轴瓦内部球形凹槽,使铜合金凝固时从瓦壁向外凝固;
开启气压加压装置,通过气压加压装置给铜合金施加向下的力;
当轴瓦外壁温度低于预定温度时,关闭第一冷却水进水-出水回路、第二冷却水进水-出水回路以及气压加压装置;
待轴瓦自然冷却至室温,完成浇铸。
10.根据权利要求9所述的一种在轴瓦外圆浇铸铜合金的浇铸方法,其特征在于,所述气压加压装置包括气源、与所述气源相连通的进气嘴和压力密封装置,所述压力密封装置包括千斤顶、导杆、底板、固定板和滑动板,至少两根导杆竖直固定在所述底板和固定板之间,所述滑动板滑动套设在所述导杆上,所述千斤顶的两端分别与所述固定板和滑动板相抵接,所述进气嘴安装在所述滑动板上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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