CN114130958A - 高强度轮毂的低碳铸造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮毂铸造装置领域，具体涉及一种高强度轮毂的低碳铸造装置。包括由垂直设置的第一压板和第二压板拼合而成的模具，模具上设有两个轮毂模型，轮毂模型的法兰一端设置在第一压板上，轮毂模型远离法兰的另一端设置在第二压板上；模具在两个轮毂模型的中间从上到下依次设有浇口杯、过滤片、燕式避渣器和缓压直浇道，模具在轮毂模型的上端设有冒口，冒口上设有排气道；所述缓压直浇道的上端通过上横浇道与冒口相连通，缓压直浇道的下端通过下横浇道与轮毂模型的下端相连通；模具上还设有蓄热腔体。本发明是针对现有技术的潮模砂垂直铸型铸造的球墨铸铁轮毂经常出现缩松等铸造缺陷的不足，提供一种高强度轮毂的低碳铸造装置。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂铸造装置领域，具体涉及一种高强度轮毂的低碳铸造装置。
背景技术
近年我国工程机械行业的发展令人瞩目，高端液压件、超高强度铸件的需求强烈。其中，履带行走轮毂的材质强度要求高、铸造难度大、成本高是行内的共识。履带行走轮毂轮毂要求材质QT700-2，缩松，沙眼，气孔等铸造缺陷均为零，由于垂直线铸造工艺设计难度大，目前大都采用潮模砂水平分型铸造工艺进行铸造，鲜少采用垂直线铸造工艺。一般的水平铸型都需要设置冷铁和热冒口补缩才能达到较高的产品质量要求。
有一些厂家运用计算机软件进行凝固模拟和工艺设计，生产出的成品往往存在缩松或缩孔等缺陷，如2004年12月的期刊《铸造技术》中刊登的《运用均衡凝固理论解决英国铸件的缩孔问题》的文章中公开了这样的案例，英国某公司利用Novacast凝固模拟软件进行计算，显示球墨铸件不出现缩孔及缩松，但是生产的铸件有30%-40%的废品。文章的作者依据均衡凝固理论对工艺进行了改进，消除了铸件的缺陷。
均衡凝固理论认为铸件的体积变化是收缩、膨胀的动态叠加的净结果，凡有利使收缩后移因素以及膨胀前移的因素，都有利于减少铸件的收缩。根据均衡凝固理论，采用冷铁能消除热结，防止缩松，冷铁能使石墨膨胀提前，减少缩量，利于减小冒口尺寸。这种理论也就解释了下面两个专利中为什么都设计了冷铁：
授权公告号 CN 201815632 U的专利公开了一种轮毂类铸件的垂直线铸造模具，其特征为在浇注模板中有浇注口、直浇道、横浇道、内浇口、若干个轮毂浇注腔和冒口；在轮毂浇注腔下方设有一冷铁空腔，在冷铁空腔中设有一冷铁。本实用新型具有的优点为能提高了轮毂类铸件出品率及增加垂直线铸造适用产品的范围。授权公告号 CN 201799573 U的专利公开了一种用于垂直铸造球墨铸铁轮毂件的模具，在浇注模板中设有浇注口、直浇道、内浇口、冒口、泥芯和轮毂件浇注型腔；其特征为在泥芯外设有一冷铁管，在冷铁管上开有一槽。
但是，在实践中，运用上述专利的模具生产出的轮毂还是会出现缩松等缺陷。而且对于均衡凝固理论其实是存在很多争议的，各种新的、不同的研究成果也在不断出现。
可见，球墨铸铁件的凝固过程非常复杂，球墨铸铁垂直铸型的设计难度非常大，亟需对高强度轮毂的垂直铸造方法做进一步的摸索和研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的潮模砂垂直铸型铸造的球墨铸铁轮毂经常出现缩松等铸造缺陷的不足，提供一种高强度轮毂的低碳铸造装置，无需设置冷铁，铸造出的轮毂结构致密、强度高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
高强度轮毂的低碳铸造装置，包括由垂直设置的第一压板和第二压板拼合而成的模具，其特征在于，模具上设有两个轮毂模型，轮毂模型的法兰一端设置在第一压板上，轮毂模型远离法兰的另一端设置在第二压板上；模具在两个轮毂模型的中间从上到下依次设有浇口杯、过滤片、燕式避渣器和缓压直浇道，模具在轮毂模型的上端设有冒口，冒口上设有排气道；所述缓压直浇道的上端通过上横浇道与冒口相连通，缓压直浇道的下端通过下横浇道与轮毂模型的下端相连通；模具上还设有蓄热腔体，蓄热腔体设置在第一压板与第二压板的分型面处并位于轮毂模型的法兰的内部，蓄热腔体的下端与轮毂模型相连通。
优选的，蓄热腔体与轮毂模型之间的连通通道为薄片形。
优选的，所述缓压直浇道4在上横浇道5和下横浇道6之间设有减流减压段，减流减压段的横截面积小于缓压直浇道4上端的截面积。
优选的，所述减流减压段的横截面积为缓压直浇道4上端横截面积的三分之一。
优选的，所述下横浇道与轮毂模型之间的通道为扇形。
优选的，所述下横浇道为几字形。
优选的，所述冒口为心形。
优选的，所述蓄热腔体为心形。
优选的，所述模具用于制作砂型。
优选的，所述轮毂内径为200mm-220mm，蓄热腔体的外周与轮毂内壁之间的间距为16mm-18mm，蓄热腔体的厚度为50mm。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过设置过滤片、燕式避渣器和扇形通道，实现有效的避渣和过滤铁水的杂质。
2.本发明通过设置蓄热腔体，使轮毂内层处保持较高温度，减缓了铁水的凝固速度，为冒口补缩赢取了时间。轮毂铸件厚大处本身就冷却慢，再加上设置了蓄热腔体，轮毂法兰处内层的冷却速度变慢，此处的液态收缩慢，石墨析出更慢，只有冷却到一定温度、达到足够的过冷度，石墨才会析出，膨胀被推迟。由于膨胀推迟，补液免于受阻，缩松、缩孔得以避免。
本发明通过设置蓄热腔体，使轮毂外层先于轮毂内层凝固，轮毂内层在最终膨胀时，向外的推挤被外层凝固的铁水阻挡，减小了对砂型的推挤，有效的避免了砂型刚性不足受推挤后体积变大、进而造成铸件缩松的问题。
3.本发明通过设置横浇道和心型冒口进行型外补液，由于铁水经过冒口，提高了冒口中铁水的温度，从而提高了补缩效果。补缩后期也就是轮毂内层开始膨胀时，冒口的铁水已经先凝固了，有利于铸件膨胀的自补缩，使铸件结构更加致密。
综上，本发明不仅大幅提高了产品质量，而且通过设计蓄热腔体建立高温带取消了冷铁和发热冒口的使用，提升了生产效率、减小了生产成本。此装置可用于DISA，光阳等垂直铸造流水线，打破了此类高强度铸件只能使用HUS，新东等水平铸造流水线的瓶颈。
附图说明
图1是本发明的第一压板和第二压板的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图中：A.第一压板，B.第二压板，
1.浇口杯，2.过滤片，3.燕式避渣器，4.缓压直浇道，5.上横浇道，6.下横浇道，7.轮毂模型，8.蓄热腔体，9.冒口，10.排气道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，本实施例的一种高强度轮毂的低碳铸造装置，包括由垂直设置的第一压板A和第二压板B拼合而成的模具，本实施例中所述模具用于制作砂型，进一步的，该模具用于制作潮模砂型。
模具上设有两个轮毂模型7，轮毂模型7的法兰一端设置在第一压板A上，轮毂模型7远离法兰的另一端设置在第二压板B上；模具在两个轮毂模型7的中间从上到下依次设有浇口杯1、过滤片2、燕式避渣器3和缓压直浇道4，模具在轮毂模型7的上端设有冒口9，冒口9上设有排气道10；优选的，所述冒口9为心形。
所述缓压直浇道4的上端通过上横浇道5与冒口9相连通，缓压直浇道4的下端通过下横浇道6与轮毂模型7的下端相连通。优选的，所述缓压直浇道4在上横浇道5和下横浇道6之间设有减流减压段，减流减压段的横截面积小于缓压直浇道4上端的截面积。
优选的，所述减流减压段的横截面积为缓压直浇道4上端横截面积的三分之一。
优选的，所述下横浇道6与轮毂模型7之间的通道为扇形。优选的，所述下横浇道6为几字形。如此，通过设置过滤片2、燕式避渣器和扇形通道，实现有效的避渣和过滤铁水的杂质。
模具上还设有蓄热腔体8，蓄热腔体8设置在第一压板A与第二压板B的分型面处并位于轮毂模型7的法兰的内部，蓄热腔体8的下端与轮毂模型7相连通。优选的，蓄热腔体8与轮毂模型7之间的连通通道为薄片形。优选的，所述蓄热腔体8为心形。
本发明通过设置蓄热腔体8，使轮毂内层处保持较高温度，减缓了铁水的凝固速度，为冒口9补缩赢取了时间。轮毂铸件厚大处本身就冷却慢，再加上设置了蓄热腔体8，轮毂法兰处内层的冷却速度变慢，此处的液态收缩慢，石墨析出更慢，只有冷却到一定温度、达到足够的过冷度，石墨才会析出，膨胀被推迟。由于膨胀推迟，补液免于受阻，缩松、缩孔得以避免。
本发明通过设置蓄热腔体8，使轮毂外层先于轮毂内层凝固，轮毂内层在最终膨胀时，向外的推挤被外层凝固的铁水阻挡，减小了对砂型的推挤，有效的避免了砂型刚性不足受推挤后体积变大、进而造成铸件缩松的问题。
具体的，所述轮毂内径为200mm-220mm。蓄热腔体8的外周与轮毂内壁之间的间距为16mm-18mm，蓄热腔体8的厚度为50mm。燕式避渣器3反压浇口杯1，依据铸型铁水需求量、浇铸时间控制横向反压尺寸，此处铁水总阀设计浇铸时间为16-18s，燕式避渣器3垂直方向横压浇口杯5-6mm左右。垂直缓压直浇道4与燕式避渣器3直连，减流减压段缓冲铁水压力减小流量，尺寸控制在缓压直浇道上端横截面积的三分之一，大于扇形通道截面积的20%-30%，下横浇道6采用几字型设计再次分散缓冲铁液压力。扇形通道的厚度控制在3mm，使铁液进入铸型清洁，解决夹杂问题。蓄热腔体8与轮毂模型7之间的连通通道为薄片形，清砂后蓄热器可自行脱落。
冒口9对轮毂铸件进行主补缩，因补缩需求大而建立上横浇道5进行型外补液。冒口颈的截面积大于此处轮毂壁厚的百分之二百。冒口9上侧布置两条排气道10有效将冲型过程中型腔内气体排出。
本发明通过设置上横浇道5和心型冒口9进行型外补液，由于铁水经过冒口9，提高了冒口9中铁水的温度，从而提高了补缩效果。补缩后期也就是轮毂内层开始膨胀时，冒口9的铁水已经先凝固了，有利于铸件膨胀的自补缩，使铸件结构更加致密。
综上，此发明装置通过三级过滤避渣，心型蓄热腔体8的设计建立高温带，形成热效应区，有效的扩展了冒口9的补缩空间。实现平稳冲型、挡渣效果好、排气顺畅、顺序凝固，成品率高、出品率高、产品质量好。本发明不仅大幅提高了产品质量，而且通过设计蓄热腔体8建立高温带取消了冷铁和发热冒口9的使用，提升了生产效率、减小了生产成本。此装置可用于DISA，光阳等垂直铸造流水线，打破了此类高强度铸件只能使用HUS，新东等水平铸造流水线的瓶颈。
Claims (10)
1.高强度轮毂的低碳铸造装置，包括由垂直设置的第一压板（A）和第二压板（B）拼合而成的模具，其特征在于，模具上设有两个轮毂模型（7），轮毂模型（7）的法兰一端设置在第一压板（A）上，轮毂模型（7）远离法兰的另一端设置在第二压板（B）上；模具在两个轮毂模型（7）的中间从上到下依次设有浇口杯（1）、过滤片（2）、燕式避渣器（3）和缓压直浇道（4），模具在轮毂模型（7）的上端设有冒口（9），冒口（9）上设有排气道（10）；所述缓压直浇道（4）的上端通过上横浇道（5）与冒口（9）相连通，缓压直浇道（4）的下端通过下横浇道（6）与轮毂模型（7）的下端相连通；模具上还设有蓄热腔体（8），蓄热腔体（8）设置在第一压板（A）与第二压板（B）的分型面处并位于轮毂模型（7）的法兰的内部，蓄热腔体（8）的下端与轮毂模型（7）相连通。
2.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，蓄热腔体（8）与轮毂模型（7）之间的连通通道为薄片形。
3.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述缓压直浇道（4）在上横浇道（5）和下横浇道（6）之间设有减流减压段，减流减压段的横截面积小于缓压直浇道（4）上端的截面积。
4.如权利要求3所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述减流减压段的横截面积为缓压直浇道（4）上端横截面积的三分之一。
5.如权利要求3或4所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述下横浇道（6）与轮毂模型（7）之间的通道为扇形。
6.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述下横浇道（6）为几字形。
7.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述冒口（9）为心形。
8.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述蓄热腔体（8）为心形。
9.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述模具用于制作砂型。
10.如权利要求1所述的高强度轮毂的低碳铸造装置，其特征在于，所述轮毂内径为200mm-220mm，蓄热腔体（8）的外周与轮毂内壁之间的间距为16mm-18mm，蓄热腔体（8）的厚度为50mm。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114130958B (zh) | 2023-10-27 |
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