CN115351227B - 一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型及成型方法，铸型包括：外壳；泥芯，位于外壳内，并与外壳合围形成型腔，泥芯包括主管泥芯和水隔层泥芯，水隔层泥芯通过芯骨固定在主管泥芯的外侧，且水隔层泥芯和主管泥芯之间设有间隙；浇注系统，设置在外壳上，并与型腔连通；排气系统，包括型腔排气通道和泥芯排气通道，型腔排气通道与型腔连通，另一端与外壳的外部连通，泥芯排气通道贯穿泥芯；其中芯骨设为空心圆管，空心圆管上设有多个沿周向分布的气孔，泥芯排气通道通过气孔与芯骨连通，采用3D打印生产泥芯、壳体以及排气系统，满足薄壁铸型的生产需求，芯骨既能起到加强连接的作用，又可以增强水隔层泥芯的排气能力。

Description

一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型及成型方法

技术领域

本发明涉及铸造成型的生产技术领域，尤其涉及一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型及成型方法。

背景技术

排气管是船舶的柴油机推进系统的排气系统，排气是船舶的重要组成部分。常规的排气管由于接触高温气体，其温度较高，容易烧坏船舷、并容易烫伤船员，随着对船舶安全性能的要求越来越高，常规的排气管已经无法满足需求了，湿式排气管的出现，可以避免因排气管长时间的使用造成温度过高，可以避免发生危险事故。

但是湿式排气管的生产存在以下问题：1、需要增设水隔层，隔层外壁壁厚较薄，各种管路也不好布置，尺寸精度要求很高；2、铸件需要采用耐热材质，一般为Si4Mo，其铸造过程中缩松倾向大，铁水流动性差容易出现冷隔现象；3、水隔层需要与主体分离，较难配型；4、铸造时，超薄的砂芯会完全浸没在1400°的铁水里面，整体的发气量非常大，如果砂型的排气不通畅，铸件会产生气孔，严重可能导致砂芯断裂。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型以及成型方法，补缩效果，排气性能好，产品质量更好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，包括：

外壳；

泥芯，其位于所述外壳内，并与所述外壳合围形成型腔，所述泥芯包括主管泥芯和水隔层泥芯，所述水隔层泥芯通过芯骨固定在所述主管泥芯的外侧，且所述水隔层泥芯和所述主管泥芯之间设有间隙；

浇注系统，其设置在所述外壳的外侧，并与所述型腔连通；

排气系统，其包括型腔排气通道和泥芯排气通道，所述型腔排气通道与所述型腔连通，另一端与所述外壳的外部连通，所述泥芯排气通道贯穿所述泥芯；

所述芯骨设为空心圆管，所述空心圆管上设有多个沿周向分布的气孔，所述泥芯排气通道通过所述气孔与所述芯骨连通。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述水隔层泥芯与所述主管泥芯之间间隔7mm；

所述水隔层泥芯与所述主管泥芯之间的间隙与型腔连通。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述水隔层泥芯和所述外壳之间设有芯头，所述芯骨插设在所述芯头内。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述主管泥芯侧边还设有立柱泥芯，所述泥芯排气通道包括铺设在主管泥芯内的主管通道以及铺设在所述立柱泥芯内的立柱通道；

所述立柱通道与所述主管通道连通，所述主管通道与所述立柱通道的相接处均设有泥绳。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述主管泥芯的两端设有冷铁槽，所述冷铁槽内设有冷铁；

所述冷铁槽包括第一安装区和第二安装区，所述第一安装区的直径大于所述第二安装区的直径。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述外壳包括底层壳体、两个中层壳体以及顶层壳体，两个所述中层壳体位于所述底层壳体以及顶层壳体之间；

所述外壳的外侧设有夹紧装置，所述夹紧装置用于夹紧所述底层壳体、中层壳体以及顶层壳体。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，所述外壳、所述泥芯以及所述排气系统均采用3D打印制成。

一种据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，包括步骤：

S1：初步建模：通过计算机对铸型进行三维建模；

S2：仿真优化：通过CAE系统进行模拟仿真，确定铸型的补缩方案；

S3：重新建模：根据补缩方案，对铸型的三维模型进行更改；

S4：打印成型：导入铸型的三维模型，采用3D打印设备打印泥芯和外壳的各部件，并在泥芯中一体成型泥芯排气通道；

S5：拼装成型：组合泥芯各部件，并将组合泥芯安装至外壳内，形成完整铸型。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，步骤S2包括：

S21：对铸型的三维模型进行铁水流动的模拟仿真；

S22：根据仿真结果，确定铸型的冒口、冷铁安装位置以及排气方案。

据上所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，步骤S5中，组合泥芯包括主管泥芯、水隔层泥芯和立柱泥芯，所述立柱泥芯与所述主管泥芯相接，所述水隔层泥芯通过芯头与所述外壳的内壁相接，且所述水隔层泥芯与所述主管泥芯间距7mm。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

1、在芯头中设置芯骨，可以对水隔层泥芯起到加固的作用，保证其定位精度，同时芯骨设为空心圆管，其可与泥芯排气通道连通，可以增强水隔层泥芯的排气能力；

2、采用3D打印制成泥芯、壳体和排气系统，泥芯和泥芯排气通道是3D打印一体成型的，其中泥芯排气通道是贯穿在泥芯内，既可以实现泥芯较好的排气，防止气化影响泥芯质量，同时又可以较为简单的将泥芯排气通道布置出来；

3、主管通道和立柱通道的相接处设有泥绳，可以实现泥芯排气通道的密封效果；

4、冷铁槽采用倒钩形式，可以确保封砂牢固；

5、铸型整体分层，便于泥芯的放置，并采用夹紧装置对整体铸型进行固定，方便运输，且可以保障铸型不抬箱。

附图说明

图1为本发明的外观结构示意图；

图2为本发明的泥芯与排气系统装配结构示意图；

图3为本发明的泥芯结构示意图；

图4为发明的铸型成型方法流程图。

图中：

100、外壳；110、底层壳体；120、中层壳体；130、夹紧装置；200、泥芯；210、主管泥芯；211、冷铁；220、水隔层泥芯；221、芯骨；222、芯头；230、立柱泥芯；300、进浇口；410、型腔排气通道；420、泥芯排气通道。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1-4，本发明人公开了一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，包括：

外壳100，外壳100为铸型的主体，即为模壳。

泥芯200，其位于外壳100内，并与外壳100合围形成型腔，泥芯200包括主管泥芯210和水隔层泥芯220，水隔层泥芯220通过芯骨221固定在主管泥芯210的外侧，且水隔层泥芯220和主管泥芯210之间设有间隙，水隔层泥芯220用于形成铸件的冷却流道，因此水隔层泥芯220一般是需要与主管泥芯210进行间隔的，水隔层泥芯220通过芯头222固定在外壳100内，芯骨221起到加强固定效果的作用。

浇注系统，其设置在所述外壳100上，并与所述型腔连通，浇注系统包括进浇口300和进浇通道，进浇口300设置在所述外壳100的顶部，从顶部进浇可以节省能源。

排气系统，其包括型腔排气通道410和泥芯排气通道420，所述型腔排气通道410与所述型腔连通，另一端与所述外壳100的外部连通，所述泥芯排气通道420贯穿所述泥芯200，型腔里面本来就存有空气，在铸造过程中，空气从型腔排气通道410中排出，但是泥芯200在铸造过程中，其粘接胶挥发会产生气体，该气体可能破坏泥芯200，因此需要泥芯排气通道420将其排出，防止泥芯200断裂。

优选地，芯骨221设为空心圆管，所述空心圆管上设有多个沿周向分布的气孔，所述泥芯200排气通道通过所述气孔与所述芯骨221连通，水隔层泥芯220由于与主管泥芯210是分离式设计的，其壁厚也较薄，水隔层泥芯220需要加设芯骨221进行固定定位，确保定位精度，同时其排气也通过芯骨221进行，即满足水隔层泥芯220定位精度的要求，又满足水隔层泥芯220的排气需求。

优选地，水隔层泥芯220与所述主管泥芯210之间间隔7mm，水隔层泥芯220与所述主管泥芯210之间的间隙与型腔连通，型腔内的材料可进入到该间隙中，水隔层泥芯220与主管泥芯210之间的间隙决定了排气管主管外壁的壁厚，其壁厚相对较薄。

进一步优选地，水隔层泥芯220和所述外壳100之间设有芯头222，所述芯骨221插设在所述芯头222内，芯头222用于连接外壳100和水隔层泥芯220，用于将水隔层泥芯220固定在外壳100内，插设芯骨221可增强其强度，保证定位精度。

优选地，主管泥芯210侧边还设有立柱泥芯230，所述泥芯200排气通道包括铺设在主管泥芯210内的主管通道以及铺设在所述立柱泥芯230内的立柱通道，立柱通道与所述主管通道连通，所述主管通道与所述立柱通道的相接处均设有泥绳，立柱泥芯230用于为主管泥芯210的安装提供支撑，其同样会产生气体，通过立柱通道将其排放至主管通道内，并再由泥芯200排气通道统一排出，在通道的相接处设置泥绳，可以确保泥芯200排气通道的密封性。

优选地，主管泥芯210的两端设有冷铁槽，所述冷铁槽内设有冷铁211，冷铁槽包括第一安装区和第二安装区，所述第一安装区的直径大于所述第二安装区的直径，在本实施例中，主管泥芯210的两端较厚，需要冷铁211进行散热，其中第一安装区位于第二安装区的下方，冷铁槽整体呈倒钩状，可以保证后续封砂牢固。

优选地，外壳100包括底层壳体110、两个中层壳体120以及顶层壳体，两个所述中层壳体120位于所述底层壳体110以及顶层壳体之间，外壳100的外侧设有夹紧装置130，所述夹紧装置130用于夹紧所述底层壳体110、中层壳体120以及顶层壳体，在本实施例中，将外壳100进行分层，便于泥芯200的放置与安装，同时也便于将余砂排出，其夹紧装置130包括两块十字型夹紧块，每块十字型夹紧块均包括两块垂直相交布置的第一定位板和第二定位板，上下两个第一定位板的两端之间设有第一基准线，上下两个第二定位板的两端之间设有第二基准线，通过第一基准线和第二基准线对外壳100进行锁紧。

进一步优选地，外壳100、泥芯200以及排气系统均采用3D打印制成，采用3D打印，薄壁处的管路以及其他结构更容易设置。

一种如上述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，包括步骤：

S1：初步建模：通过计算机对铸型进行三维建模，初步建模只是根据铸件结构进行初步的建模。

S2：仿真优化：通过CAE系统进行模拟仿真，确定铸型的补缩方案。

S3：重新建模：根据补缩方案，对铸型的三维模型进行更改。

S4：打印成型：导入铸型的三维模型，采用3D打印设备打印泥芯200和外壳100的各部件，并在泥芯200中一体成型泥芯200排气通道；其中泥芯200包括主管泥芯210、水隔层泥芯220和立柱泥芯230，都是通过3D打印设备打印单独成型的，在打印这些泥芯200的过程中，其内的泥芯200排气通道同时成型，避免泥芯200排气通道安装麻烦。

S5：拼装成型：组合泥芯200各部件，并将组合泥芯200安装至外壳100内，形成完整铸型；将泥芯200各部件组合到一起，

优选地，步骤S2包括：

S21：对铸型的三维模型进行铁水流动的模拟仿真；

S22：根据仿真结果，确定铸型的冒口、冷铁211安装位置以及排气方案。

优选地，步骤S5中，组合泥芯200包括主管泥芯210、水隔层泥芯220和立柱泥芯230，所述立柱泥芯230与所述主管泥芯210相接，所述水隔层泥芯220通过芯头222与所述外壳100的内壁相接，且所述水隔层泥芯220与所述主管泥芯210间距7mm，在组合泥芯200过程中，立柱泥芯230与主管泥芯210硬连接，是固定到一起的，水隔层泥芯220与主管泥芯210是软连接，即采用泡沫等物体进行一个初步固定，待将组合泥芯200安装至外壳100内时，再将泡沫等物体取出。

需要说明，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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，包括：

外壳；

泥芯，其位于所述外壳内，并与所述外壳合围形成型腔，所述泥芯包括主管泥芯和水隔层泥芯，所述水隔层泥芯通过芯骨固定在所述主管泥芯的外侧，且所述水隔层泥芯和所述主管泥芯之间设有间隙；

浇注系统，其设置在所述外壳上，并与所述型腔连通；

排气系统，其包括型腔排气通道和泥芯排气通道，所述型腔排气通道与所述型腔连通，另一端与所述外壳的外部连通，所述泥芯排气通道贯穿所述泥芯；

所述芯骨设为空心圆管，所述空心圆管上设有多个沿周向分布的气孔，所述泥芯排气通道通过所述气孔与所述芯骨连通；

所述主管泥芯的两端设有冷铁槽，所述冷铁槽整体呈倒钩状，所述冷铁槽内设有冷铁，所述冷铁槽包括第一安装区和第二安装区，所述第一安装区的直径大于所述第二安装区的直径，且所述第一安装区位于所述第二安装区的下方。

2.根据权利要求1所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，所述水隔层泥芯与所述主管泥芯之间间隔7mm；

所述水隔层泥芯与所述主管泥芯之间的间隙与型腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，所述水隔层泥芯和所述外壳之间设有芯头，所述芯骨插设在所述芯头内。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，所述主管泥芯侧边还设有立柱泥芯，所述泥芯排气通道包括铺设在主管泥芯内的主管通道以及铺设在所述立柱泥芯内的立柱通道；

所述立柱通道与所述主管通道连通，所述主管通道与所述立柱通道的相接处均设有泥绳。

5.根据权利要求1所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，所述外壳包括底层壳体、两个中层壳体以及顶层壳体，两个所述中层壳体位于所述底层壳体以及顶层壳体之间；

所述外壳的外侧设有夹紧装置，所述夹紧装置用于夹紧所述底层壳体、中层壳体以及顶层壳体。

6.根据权利要求5所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型，其特征在于，所述外壳、所述泥芯以及所述排气系统均采用3D打印制成。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，其特征在于，包括步骤：

S1：初步建模：通过计算机对铸型进行三维建模；

S2：仿真优化：通过CAE系统进行模拟仿真，确定铸型的补缩方案；

S3：重新建模：根据补缩方案，对铸型的三维模型进行更改；

S4：打印成型：导入铸型的三维模型，采用3D打印设备打印泥芯和外壳的各部件，并在泥芯中一体成型泥芯排气通道；

S5：拼装成型：组合泥芯各部件，并将组合泥芯安装至外壳内，形成完整铸型。

8.根据权利要求7所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21：对铸型的三维模型进行铁水流动的模拟仿真；

S22：根据仿真结果，确定铸型的冒口、冷铁安装位置以及排气方案。

9.根据权利要求7所述的一种用于制作高硅钼船用湿式排气管的铸型的成型方法，其特征在于，步骤S5中，组合泥芯包括主管泥芯、水隔层泥芯和立柱泥芯，所述立柱泥芯与所述主管泥芯相接，所述水隔层泥芯通过芯头与所述外壳的内壁相接，且所述水隔层泥芯与所述主管泥芯间距7mm。