CN112548040B - 一种高温合金复杂薄壁件浇注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合金熔模铸造领域，具体涉及一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其特征为直浇道顶部的左右两侧对称设置两个横浇道C，直浇道前后两侧依次对称设置两个横浇道B和两个横浇道A,且横浇道A位于横浇道B下方，横浇道C前后两侧外端对称设置一对横浇道D，防变形杆M设置在铸件蜡模的两个前销孔座之间，防变形杆N设置在铸件蜡模中装置转动销孔座内，在铸件蜡模压制时通过模具，将防变形杆M、防变形杆N和铸件蜡模一体成型；浇口杯直接与基础浇注单元的直浇道相连通，排气道对称设置两个，均连通于横浇道C和浇口杯，本发明可以有效降低产生变形、疏松及裂纹等缺陷的风险，提高铸件产品铸造合格率。

Description

一种高温合金复杂薄壁件浇注系统
技术领域
本发明涉及合金熔模铸造领域，具体涉及一种高温合金复杂薄壁件浇注系统。
背景技术
JG4246A合金由于具备比重轻、高温强度高、抗氧化性优异以及高温组织稳定等一系列优势而很好地满足了三、四代机某型号薄壁件高温承力和抗烧蚀的特殊需求。但由于该合金糊状区大、液态粘度大、疏松倾向严重等特性，尤其是应用于薄壁件生产，在铸造过程中存在薄壁件成型困难(欠铸)、易疏松开裂，铸造工艺难度极大。本发明所涉及铸件加强肋较多，底板壁厚为(0.6～1)mm，易产生欠铸、裂纹；铸件对称分布两条承力主肋，承力主肋上分别含前、后销孔座，局部厚大，易产生疏松；大端两侧对称分布两处对中装置转动销孔座，为上下两层结构，易产生变形、疏松。
发明内容
本发明提供一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，可应用于JG4246A/K424等高温合金熔模铸造生产的结构类似的复杂薄壁件，可以有效降低产生变形、疏松及裂纹等缺陷的风险，提高铸件产品铸造合格率。
本发明的技术方案如下：
一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，该浇注系统的组模方式为一组两件式，设有基础浇注单元、浇口杯和排气道，所述基础浇注单元由直浇道、横浇道A、横浇道B、横浇道C、横浇道D、防变形杆M、防变形杆N组成，该浇注系统具体结构如下：
所述基础浇注单元结构为直浇道底部的左右两侧对称设置两个横浇道C，直浇道前后两侧依次对称设置两个横浇道B和两个横浇道A,且横浇道A位于横浇道B下方，横浇道C前后两侧外端对称设置一对横浇道D，防变形杆M设置在铸件蜡模的两个前销孔座之间，防变形杆N设置在铸件蜡模对中装置转动销孔座内，在铸件蜡模压制时通过模具，将防变形杆M、防变形杆N和铸件蜡模一体成型；
浇口杯直接与基础浇注单元的直浇道相连通，排气道对称设置两个，均连通于横浇道C和浇口杯。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：所述横浇道A的特征为一个长方体a上对称设置两对楔形冒口b和一个圆柱体冒口c，楔形冒口b和圆柱体冒口c的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将四个楔形冒口b和长方体a一体成型；长方体a尺寸为(90～120)mm×(25～35)mm×(5～15)mm，四个楔形冒口b最小截面的尺寸为(3～7)mm×(8～20)mm、楔角为(10～17)°、高度为(15～25)mm，楔形冒口b与长方体a相交处倒圆角为R1～R4，楔形冒口b棱边倒圆角R0.5～R4，圆柱体冒口c的高度与楔形冒口b高度齐平、直径为Φ(5～10)mm。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：横浇道B的特征为一个长方体d上设置三个楔形冒口，其中两边为两个对称楔形冒口e，中间为一个楔形冒口f，楔形冒口e和楔形冒口f的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将楔形冒口e、楔形冒口f和长方体d一体成型；长方体d的尺寸为(90～120)mm×(22～35)mm×(5～15)mm；楔形冒口e最小截面的尺寸为(5～10)mm×(12～25)mm、楔角为(12～18)°、高度为(15～25)mm，棱边倒圆角R0.5～R4，楔形冒口e与长方体d相交处倒圆角R1～R4，楔形冒口f最小截面的尺寸为(1～5)mm×(20～35)mm、楔角为(15～18)°、高度与楔形冒口e高度齐平、棱边倒圆角R0.5～R2，楔形冒口f与长方体d相交处倒圆角R1～R3。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：横浇道C的形状为长方体，尺寸为(60～75)mm×(25～35)mm×(9～16)mm。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：横浇道D的特征为一个异形体g上设置一个圆台冒口h，所述异形体g靠近圆台冒口h的一端呈半圆形，另一端沿对称中心向两边拔度，在蜡模压制时通过模具将圆台冒口h和异形体g一体成型；圆台冒口h的小圆直径为Φ(10～15)mm、高为(15～30)mm、半角为(1.5～5)°；异形体g呈半圆形一端的半径为R(7～15)mm、另一端沿对称中心向两边拔度为(2～5)°、长度为(45～65)mm，圆台冒口h与异形体g相交处倒圆角R1～R3。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：防变形杆M为圆柱体，直径为Φ(5～12)mm，轴线与铸件蜡模的两个前销孔轴线同轴，防变形杆M的两端与铸件蜡模的前销孔座相交，相交处倒圆角R0.2～R1，在铸件蜡模压制时通过模具将防变形杆M和铸件蜡模一体成型。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：防变形杆N为圆柱体，其直径为Φ(5～7)mm，轴线在铸件蜡模的对中装置转动销孔座的对称中心上，防变形杆N两端与铸件蜡模的对中装置转动销孔座相交，相交处倒圆角R0.2～R1.2，在铸件蜡模压制时通过模具将这个防变形杆N和铸件蜡模一体成型。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其优选方案为：直浇道为长方体或圆柱体，若为长方体，其尺寸为(20～35)mm×(25～45)mm×(140～400)mm；若为圆柱体，其尺寸为Φ(35～65)mm。
上述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统的组模方式还可以是一组四件式，具体结构为所述基础浇注单元设置两个，两个基础浇注单元的直浇道连通，保证上面两件铸件蜡模的横浇道C与下面两件铸件蜡模的横浇道A最小垂直距离为55mm，浇口杯直接与位于下面基础浇注单元的直浇道顶部相连通，排气道对称设置两个，均连通于横浇道C和浇口杯。
本发明的有益效果为：
本发明浇注充型效果良好，有效减少了该产品的欠铸、裂纹及疏松的发生概率，提高了该产品的铸造合格率，节约了生产用母合金材料，降低了生产成本，其中：
防变形杆M、防变形杆N的设置有效降低铸件前、后销孔座及对中装置转动销孔座的变形；
横浇道A、横浇道B、横浇道C、横浇道D的设置对铸件各部位进行有效的补缩，同时可降低铸件欠铸、裂纹发生的机率。
附图说明
图1为典型铸件示意图；
图2为一种高温合金复杂薄壁件浇注系统一组两件示意图；
图3为一种高温合金复杂薄壁件浇注系统一组四件示意图；
图4为横浇道A示意图；
图5为横浇道B示意图；
图6为横浇道D示意图；
图7为横浇道D的三视图。
其中：1-直浇道；2-横浇道A；3-铸件蜡模；4-防变形杆M；5-横浇道B；6-横浇道C；7-横浇道D；8-浇口杯；9-排气道；10-防变形杆N；21-长方体a；22-楔形冒口b；23-圆柱体冒口c；31-前销孔座；32-后销孔座；33-对中装置转动销孔座；51-长方体d；52-楔形冒口e；53-楔形冒口f；71-异形体g；72-圆台冒口h。
具体实施方式
本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
分析典型铸件尺寸，如图1所示，典型铸件加强肋较多，底板壁厚为(0.6～1)mm，铸件对称分布两条承力主肋，承力主肋上分别含前销孔座31、后销孔座32，局部厚大，大端两侧对称分布两处对中装置转动销孔座33，为上下两层结构。
实施例一：
如图2所示，一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，该浇注系统的组模方式为一组两件式：
该浇注系统设有基础浇注单元、浇口杯8和排气道9，所述基础浇注单元由直浇道1、横浇道A2、横浇道B5、横浇道C6、横浇道D7、防变形杆M4、防变形杆N10组成，该浇注系统具体结构如下：
所述基础浇注单元结构为直浇道1底部的左右两侧对称设置两个横浇道C6，直浇道1前后两侧依次对称设置两个横浇道B5和两个横浇道A2,且横浇道A2位于横浇道B5下方，横浇道C6前后两侧外端对称设置一对横浇道D7，防变形杆M4设置在铸件蜡模3的两个前销孔座31之间，防变形杆N10设置在铸件蜡模3对中装置转动销孔座33内，在铸件蜡模3压制时通过模具，将防变形杆M4、防变形杆N10和铸件蜡模3一体成型；浇口杯8直接与基础浇注单元的直浇道1相连通，排气道9对称设置两个，均连通于横浇道C6和浇口杯。
通过电热刀将各部件按上述结构进行组合，组合后将模组进行除油、制壳、浇注、脱壳及浇注系统去除后便可以得到铸件。
各部件的具体形状尺寸如下：
横浇道A2的特征为一个长方体a21上对称设置两对楔形冒口b22和一个圆柱体冒口c23，楔形冒口b22和圆柱体冒口c23的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将四个楔形冒口b22和长方体a21一体成型；长方体a21尺寸为115mm×31mm×10mm，四个楔形冒口b22最小截面的尺寸为5mm×16mm、楔角为16°、高度为20mm，楔形冒口b22与长方体a21相交处倒圆角为R2，楔形冒口b22棱边倒圆角R1，圆柱体冒口c23的高度与楔形冒口b22高度齐平、直径为Φ6mm。
横浇道B5的特征为一个长方体d51上设置三个楔形冒口，其中两边为两个对称楔形冒口e52，中间为一个楔形冒口f53，楔形冒口e52和楔形冒口f53的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将楔形冒口e52、楔形冒口f53和长方体d51一体成型；长方体d51的尺寸为97mm×25mm×10mm；楔形冒口e52最小截面的尺寸为7mm×16mm、楔角为16°、高度为17.7mm，棱边倒圆角R1，楔形冒口e52与长方体d51相交处倒圆角R2，楔形冒口f53最小截面的尺寸为3mm×25mm、楔角为15°、高度与楔形冒口e52高度齐平、棱边倒圆角R0.5，楔形冒口f53与长方体d51相交处倒圆角R2。
横浇道C6的形状为长方体，尺寸为68mm×28mm×15mm。
横浇道D7的特征为一个异形体g71上设置一个圆台冒口h72，所述异形体g71靠近圆台冒口h72的一端呈半圆形，另一端沿对称中心向两边拔度，在蜡模压制时通过模具将圆台冒口h72和异形体g71一体成型；圆台冒口h72的小圆直径为Φ15mm、高为18.8mm、半角为2°；异形体g71呈半圆形一端的半径为R9.8mm、另一端沿对称中心向两边拔度为3°、长度为52.5mm，圆台冒口h72与异形体g71相交处倒圆角R2。
防变形杆M4为圆柱体，直径为Φ8mm，轴线与铸件蜡模3的两个前销孔轴线同轴，防变形杆M4的两端与铸件蜡模3的前销孔座31相交，相交处倒圆角R0.2～R1，在铸件蜡模3压制时通过模具将防变形杆M4和铸件蜡模3一体成型。
防变形杆N10为圆柱体，其直径为Φ5.2mm，轴线在铸件蜡模3的对中装置转动销孔座33的对称中心上，防变形杆N4两端与铸件蜡模的对中装置转动销孔座33相交，相交处倒圆角R1，在铸件蜡模3压制时通过模具将这个防变形杆N10和铸件蜡模3一体成型。
直浇道1为长方体，其尺寸为25mm×25mm×150mm。
实施例二：
如图3所示，一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，该浇注系统的组模方式为一组四件式：
该浇注系统设有两个基础浇注单元、浇口杯8和排气道9，所述基础浇注单元由直浇道1、横浇道A2、横浇道B5、横浇道C6、横浇道D7、防变形杆M4、防变形杆N10组成，该浇注系统具体结构如下：
所述基础浇注单元结构为直浇道1底部的左右两侧对称设置两个横浇道C6，直浇道1前后两侧依次对称设置两个横浇道B5和两个横浇道A2,且横浇道A2位于横浇道B5下方，横浇道C6前后两侧外端对称设置一对横浇道D7，防变形杆M4设置在铸件蜡模3的两个前销孔座31之间，防变形杆N10设置在铸件蜡模3对中装置转动销孔座33内，在铸件蜡模3压制时通过模具，将防变形杆M4、防变形杆N10和铸件蜡模3一体成型；上述基础浇注单元设置两个，将两个基础浇注单元的直浇道1连通，保证上面两件铸件蜡模3的横浇道C6与下面两件铸件蜡模3的横浇道A2最小垂直距离为55mm，浇口杯8直接与位于下面基础浇注单元的直浇道1相连通，排气道9对称设置两个，均连通于横浇道C6和浇口杯8。
通过电热刀将各部件按上述结构进行组合，组合后将模组进行除油、制壳、浇注、脱壳及浇注系统去除后便可以得到铸件。
各部件的具体形状尺寸如下：
横浇道A2的特征为一个长方体a21上对称设置两对楔形冒口b22和一个圆柱体冒口c23，楔形冒口b22和圆柱体冒口c23的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将四个楔形冒口b22和长方体a21一体成型；长方体a21尺寸为115mm×31mm×10mm，四个楔形冒口b22最小截面的尺寸为5mm×16mm、楔角为16°、高度为20mm，楔形冒口b22与长方体a21相交处倒圆角为R2，楔形冒口b22棱边倒圆角R1，圆柱体冒口c23的高度与楔形冒口b22高度齐平、直径为Φ6mm。
横浇道B5的特征为一个长方体d51上设置三个楔形冒口，其中两边为两个对称楔形冒口e52，中间为一个楔形冒口f53，楔形冒口e52和楔形冒口f53的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将楔形冒口e52、楔形冒口f53和长方体d51一体成型；长方体d51的尺寸为97mm×25mm×10mm；楔形冒口e52最小截面的尺寸为7mm×16mm、楔角为16°、高度为17.7mm，棱边倒圆角R1，楔形冒口e52与长方体d51相交处倒圆角R2，楔形冒口f53最小截面的尺寸为3mm×25mm、楔角为15°、高度与楔形冒口e52高度齐平、棱边倒圆角R0.5，楔形冒口f53与长方体d51相交处倒圆角R2。
横浇道C6的形状为长方体，尺寸为68mm×28mm×15mm。
横浇道D7的特征为一个异形体g71上设置一个圆台冒口h72，所述异形体g71靠近圆台冒口h72的一端呈半圆形，另一端沿对称中心向两边拔度，在蜡模压制时通过模具将圆台冒口h72和异形体g71一体成型；圆台冒口h72的小圆直径为Φ15mm、高为18.8mm、半角为2°；异形体g71呈半圆形一端的半径为R9.8mm、另一端沿对称中心向两边拔度为3°、长度为52.5mm，圆台冒口h72与异形体g71相交处倒圆角R2。
防变形杆M4为圆柱体，直径为Φ8mm，轴线与铸件蜡模3的两个前销孔轴线同轴，防变形杆M4的两端与铸件蜡模3的前销孔座31相交，相交处倒圆角R0.2～R1，在铸件蜡模3压制时通过模具将防变形杆M4和铸件蜡模3一体成型。
防变形杆N10为圆柱体，其直径为Φ5.2mm，轴线在铸件蜡模3的对中装置转动销孔座33的对称中心上，防变形杆N4两端与铸件蜡模3的对中装置转动销孔座33相交，相交处倒圆角R1，在铸件蜡模3压制时通过模具将这个防变形杆N10和铸件蜡模3一体成型。
直浇道1为长方体，其尺寸为25mm×25mm×150mm。

Claims (2)

1.一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，设有基础浇注单元、浇口杯和排气道，其特征在于，该浇注系统的组模方式为一组两件式，所述基础浇注单元由直浇道、横浇道A、横浇道B、横浇道C、横浇道D、防变形杆M、防变形杆N组成，该浇注系统具体结构如下：
所述基础浇注单元结构为直浇道底部的左右两侧对称设置两个横浇道C，直浇道前后两侧依次对称设置两个横浇道B和两个横浇道A,且横浇道A位于横浇道B上方，横浇道C前后两侧外端对称设置一对横浇道D，防变形杆M设置在铸件蜡模的两个前销孔座之间，防变形杆N设置在铸件蜡模对中装置转动销孔座内，在铸件蜡模压制时通过模具，将防变形杆M、防变形杆N和铸件蜡模一体成型；
浇口杯直接与基础浇注单元的直浇道相连通，排气道对称设置两个，均连通于横浇道C和浇口杯；
所述横浇道A的特征为一个长方体a上对称设置两对楔形冒口b和一个圆柱体冒口c，楔形冒口b和圆柱体冒口c的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将四个楔形冒口b和长方体a一体成型；长方体a尺寸为(90～120)mm×(25～35)mm×(5～15)mm，四个楔形冒口b最小截面的尺寸为(3～7)mm×(8～20)mm、楔角为(10～17)°、高度为(15～25)mm，楔形冒口b与长方体a相交处倒圆角为R1～R4，楔形冒口b棱边倒圆角R0.5～R4，圆柱体冒口c的高度与楔形冒口b高度齐平、直径为Φ(5～10)mm；
所述横浇道B的特征为一个长方体d上设置三个楔形冒口，其中两边为两个对称楔形冒口e，中间为一个楔形冒口f，楔形冒口e和楔形冒口f的位置由铸件形状确定，在蜡模压制时通过模具将楔形冒口e、楔形冒口f和长方体d一体成型；长方体d的尺寸为(90～120)mm×(22～35)mm×(5～15)mm；楔形冒口e最小截面的尺寸为(5～10)mm×(12～25)mm、楔角为(12～18)°、高度为(15～25)mm，棱边倒圆角R0.5～R4，楔形冒口e与长方体d相交处倒圆角R1～R4，楔形冒口f最小截面的尺寸为(1～5)mm×(20～35)mm、楔角为(15～18)°、高度与楔形冒口e高度齐平、棱边倒圆角R0.5～R2，楔形冒口f与长方体d相交处倒圆角R1～R3；
所述横浇道C的形状为长方体，尺寸为(60～75)mm×(25～35)mm×(9～16)mm；
所述横浇道D的特征为一个异形体g上设置一个圆台冒口h，所述异形体g靠近圆台冒口h的一端呈半圆形，另一端沿对称中心向两边拔度，在蜡模压制时通过模具将圆台冒口h和异形体g一体成型；圆台冒口h的小圆直径为Φ(10～15)mm、高为(15～30)mm、半角为(1.5～5)°；异形体g呈半圆形一端的半径为R(7～15)mm、另一端沿对称中心向两边拔度为(2～5)°、长度为(45～65)mm，圆台冒口h与异形体g相交处倒圆角R1～R3；
所述防变形杆M为圆柱体，直径为Φ(5～12)mm，轴线与铸件蜡模的两个前销孔轴线同轴，防变形杆M的两端与铸件蜡模的前销孔座相交，相交处倒圆角R0.2～R1，在铸件蜡模压制时通过模具将防变形杆M和铸件蜡模一体成型；
所述防变形杆N为圆柱体，其直径为Φ(5～7)mm，轴线在铸件蜡模的对中装置转动销孔座的对称中心上，防变形杆N两端与铸件蜡模的对中装置转动销孔座相交，相交处倒圆角R0.2～R1.2，在铸件蜡模压制时通过模具将这个防变形杆N和铸件蜡模一体成型；
所述直浇道为长方体或圆柱体，若为长方体，其尺寸为(20～35)mm×(25～45)mm×(140～400)mm；若为圆柱体，其尺寸为Φ(35～65)mm。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金复杂薄壁件浇注系统，其特征在于，所述浇注系统的组模方式还可以是一组四件式，具体结构为所述基础浇注单元设置两个，两个基础浇注单元的直浇道连通，保证上面两件铸件蜡模的横浇道C与下面两件铸件蜡模的横浇道A最小垂直距离为55mm，浇口杯直接与位于下面基础浇注单元的直浇道相连通，排气道对称设置两个，均连通于横浇道和浇口杯。
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