CN115635044A

CN115635044A - 一种空心薄壁铸件浇注系统

Info

Publication number: CN115635044A
Application number: CN202211368329.4A
Authority: CN
Inventors: 张敬凯; 张洪雪; 吴晓娟; 王福德; 费则元
Original assignee: AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本发明公开了一种空心薄壁铸件浇注系统，包括浇口杯、主浇道、辅助浇道、横浇道、楔形冒口、零件蜡模和陶瓷型芯；所述主浇道竖直固定连接在浇口杯底端，主浇道两侧固定连接辅助浇道；所述横浇道包括外侧横浇道和内侧横浇道，分别固定连接在主浇道两侧和辅助浇道的内侧；所述零件蜡模位于主浇道和辅助浇道之间，零件蜡模与主浇道平行设置，零件蜡模与横浇道之间通过楔形冒口固定连接；所述零件蜡模内部设置陶瓷型芯。本发明有效解决了研制初期合格率的问题，铸件批量投产合格率达到70％，实施效果良好。应用本发明后的铸件较研制初期产品合格率提高了50％，显著降低了母合金和陶瓷型芯消耗量，大幅降低了铸件生产成本，提高了生产效率。

Description

一种空心薄壁铸件浇注系统

技术领域

本发明属于航空发动机零部件制造技术领域，特别涉及一种空心薄壁铸件浇注系统。

背景技术

熔模铸造技术在航空发动机上应用非常广泛，尤其是发动机的喷口薄壁件，因其部件工作温度高，构件结构复杂、尺寸较大，通常只能采用精密铸造成形。某薄壁铸件采用了中部空腔新型结构，铸件长度300mm、宽度100mm、高度10mm、壁厚1mm，属于结构非常少见的薄壁件。其除了具有薄壁件大平面多筋条的结构特征外，整个零件由若干条肋分隔为多个空腔，需要复杂的陶瓷型芯才能成形。该类铸件采用的高温合金均具有很强的热裂纹倾向，无法通过铸件浇注后的焊接方式修复，只能铸造一次成形。采用一般的浇注系统进行零件的熔模铸造时，铸件的报废率高，对母合金和制造难度极大的陶瓷型芯都有很大的消耗，制造成本较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种空心薄壁铸件浇注系统，可应用于类似结构的各类合金空心熔模铸件铸造工艺，有效减少浇注过程中产生的欠铸、裂纹、疏松等冶金缺陷，提高其铸造合格率。同时简化了浇注系统，降低了母合金消耗。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种空心薄壁铸件浇注系统，包括浇口杯、主浇道、辅助浇道、横浇道、楔形冒口、零件蜡模和陶瓷型芯；所述主浇道竖直固定连接在浇口杯底端，主浇道两侧固定连接辅助浇道；所述横浇道包括外侧横浇道和内侧横浇道，分别固定连接在主浇道两侧和辅助浇道的内侧；所述零件蜡模位于主浇道和辅助浇道之间，零件蜡模与主浇道平行设置，零件蜡模与横浇道之间通过楔形冒口固定连接；所述零件蜡模内部设置陶瓷型芯。

所述主浇道采用长方体结构，主浇道的长度为高于零件蜡模20～30mm，宽度为25～40mm；所述横浇道采用长方体结构，横浇道沿主浇道长度方向均匀分布；横浇道的长度为单侧长于蜡模10～20mm，横浇道的高度为40～45mm。

所述零件蜡模上设有凸耳，与凸耳对应的为圆锥形内冒口，凸耳处圆锥形内冒口可以单独连接主浇道，也可以和两侧的楔形冒口一起通过横浇道与主浇道连接。

所述楔形冒口均与横浇道为整体结构，与横浇道一起安放到零件蜡模表面。除去与零件蜡模正面凸耳正对的圆锥形冒口外，其余楔形冒口的最小横截面长度为5～30mm，最小横截面宽度为3～12mm，楔形冒口进行单侧角度为10°～15°的拔模，楔形冒口的高度均为30～40mm。

在所述零件蜡模的正面、背面设有矩形内冒口，矩形内冒口位置与零件蜡模中隔肋位置正对；所述每层矩形内冒口之间距离为20～50mm。矩形内冒口的长度为5～30mm，宽度为3～12mm。根据零件蜡模内部隔肋数量和间距确定矩形内冒口在零件蜡模两侧的分布。若隔肋的间距大于15mm，则在每条隔肋上均设置矩形内冒口，且仅在零件蜡模正面设置矩形内冒口，辅助浇道可取消；若隔肋的间距小于15mm，为了保证有效散热和顺序凝固，在零件蜡模中心隔肋和零件蜡模边缘设置矩形内冒口，边缘距零件蜡模宽度方向边缘1～5mm。中间的其它分布原则为间隔1～2条隔肋设置矩形内冒口，同时在零件蜡模背面未设置冒口的隔肋位置设置矩形内冒口，背面的位置与零件蜡模正面矩形内冒口位置相同。

所述横浇道及楔形冒口采用单独的模具进行压制；所述零件蜡模与矩形内冒口一体成型，矩形内冒口与楔形冒口对接配合；所述浇口杯、主浇道、横浇道、楔形冒口、零件蜡模采用刷涂粘接蜡或者加热融化的方式进行组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明有效解决了研制初期合格率的问题，铸件批量投产合格率达到70％，实施效果良好。应用本发明后的铸件较研制初期产品合格率提高了50％，显著降低了母合金和陶瓷型芯消耗量，大幅降低了铸件生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明典型蜡模模组示意图；

图2为本发明局部结构示意图；

图3为本发明凸耳处结构示意图

图4为本发明零件腊模上矩形冒口分布示意图。

其中，1-浇口杯、2-主浇道、3-辅助浇道、4-外侧横浇道、5-内侧横浇道、6-楔形冒口、7-零件蜡模、8-陶瓷型芯、9-隔肋、10、圆锥形内冒口、11-凸耳、12-矩形内冒口。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，如图1-图4所示，本发明提供了一种空心薄壁铸件浇注系统，包括浇口杯1、主浇道2、辅助浇道3、横浇道、楔形冒口6、零件蜡模7和陶瓷型芯8；主浇道2竖直固定连接在浇口杯1底端，主浇道2两侧固定连接辅助浇道3；横浇道包括外侧横浇道4和内侧横浇道5，分别固定连接在主浇道2两侧和辅助浇道3的内侧；零件蜡模7位于主浇道2和辅助浇道3之间，零件蜡模7与主浇道2平行设置，零件蜡模7与横浇道之间通过楔形冒口6固定连接；零件蜡模7内部设置陶瓷型芯8。

主浇道2采用长方体结构，主浇道2的长度为高于零件蜡模20～30mm，宽度为25～40mm；横浇道采用长方体结构，横浇道沿主浇道2长度方向均匀分布；横浇道的长度为单侧长于蜡模10～20mm，横浇道的高度为40～45mm。

零件蜡模7上设有凸耳11，与凸耳11对应的为圆锥形内冒口10，凸耳11处圆锥形内冒口10可以单独连接主浇道2，也可以和两侧的楔形冒口6一起通过横浇道与主浇道2连接。

楔形冒口6均与横浇道为整体结构，与横浇道一起安放到零件蜡模表面。除去与零件蜡模7正面凸耳11正对的圆锥形内冒口10外，其余楔形冒口6的最小横截面长度为5～30mm，最小横截面宽度为3～12mm，楔形冒口6进行单侧角度为10°～15°的拔模，楔形冒口6的高度均为30～40mm。

在零件蜡模7的正面、背面设有若干矩形内冒口12，矩形内冒口12位置与零件蜡模7中隔肋9位置正对；每层矩形内冒口12之间距离为20～50mm。矩形内冒口12的长度为5～30mm，宽度为3～12mm。根据零件蜡模7内部隔肋9数量和间距确定矩形内冒口12在零件蜡模7两侧的分布，若隔肋9的间距大于15mm，则在每条隔肋9上均设置矩形内冒口12，且仅在零件蜡模7正面设置矩形内冒口12，辅助浇道3可取消。若隔肋9的间距小于15mm，为了保证有效散热和顺序凝固，在零件蜡模7中心隔肋9和零件蜡模7边缘设置矩形内冒口12，边缘距零件蜡模7宽度方向边缘1～5mm。中间的其它分布原则为间隔1～2条隔肋9设置矩形内冒口12，同时在零件蜡模7背面未设置冒口的隔肋9位置设置矩形内冒口12，背面的位置与零件蜡模7正面矩形内冒口12的位置相同。

横浇道及楔形冒口6采用单独的模具进行压制；零件蜡模7与矩形内冒口12一体成型，矩形内冒口12与楔形冒口6对接配合；浇口杯1、主浇道2、横浇道、楔形冒口6、零件蜡模7采用刷涂粘接蜡或者加热融化的方式进行组合。

下面结合附图说明本发明的工作原理：

首先分析零件蜡模的结构，内腔空间狭小，中部五条隔肋9将内腔分隔成六个腔体，将设计好的陶瓷型芯8置于腔体中。

零件蜡模7长度300mm，上部20mm部分为单层结构，仅在零件蜡模7正面设置矩形内冒口12。零件蜡模7边缘为单层结构，不设置矩形内冒口12。

零件蜡模7有两处凸耳11，上部凸耳11通过圆锥形内冒口10单独连接主浇道2。下部凸耳11与圆锥形内冒口10和两侧的楔形冒口6一起通过横浇道与主浇道2连接。

在竖直方向上，每层冒口之间距离30mm，矩形内冒口12的长度为28mm，宽度为5mm。在零件蜡模7中心隔肋9设置楔形冒6口，间隔两条隔肋即零件蜡模7边缘设置楔形冒口6，距零件蜡模7宽度方向边缘1mm。在零件蜡模7背面相邻零件边缘未设置冒口的隔肋9位置设置楔形冒口6。楔形冒口6均与横浇道为整体结构，最小横截面长度为25mm，最小横截面宽度为5mm，楔形冒口6进行单侧角度为12°的拔模，楔形冒口6的高度为35mm。

横浇道采用长方体结构，单侧长于蜡模10mm，横浇道的高度为40mm。主浇道2采用长方体结构，主浇道2的长度为高于零件蜡模20mm，宽度为30mm。

将以上尺寸的零件和浇注系统各部分单独设计模具，分别压制蜡模和浇注系统并组合成模组。将模组进行制壳、浇注、脱壳、切割浇道及冒口、脱芯、无损检测、尺寸检测后，可以得到合格的铸件。

Claims

1.一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：包括浇口杯、主浇道、辅助浇道、横浇道、楔形冒口、零件蜡模和陶瓷型芯；所述主浇道竖直固定连接在浇口杯底端，主浇道两侧固定连接辅助浇道；所述横浇道包括外侧横浇道和内侧横浇道，分别固定连接在主浇道两侧和辅助浇道的内侧；所述零件蜡模位于主浇道和辅助浇道之间，零件蜡模与主浇道平行设置，零件蜡模与横浇道之间通过楔形冒口固定连接；所述零件蜡模内部设置陶瓷型芯。

2.根据权利要求1所述的一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：所述主浇道采用长方体结构，主浇道的长度为高于零件蜡模20～30mm，宽度为25～40mm；所述横浇道采用长方体结构，横浇道沿主浇道长度方向均匀分布；横浇道的长度为单侧长于蜡模10～20mm，横浇道的高度为40～45mm。

3.根据权利要求1所述的一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：所述零件蜡模上设有凸耳，与凸耳对应的为圆锥形内冒口，凸耳处圆锥形内冒口可以单独连接主浇道，也可以和两侧的楔形冒口一起通过横浇道与主浇道连接。

4.根据权利要求1所述的一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：所述楔形冒口均与横浇道为整体结构，与横浇道一起安放到零件蜡模表面；除去与零件蜡模正面凸耳正对的圆锥形冒口外，其余楔形冒口的最小横截面长度为5～30mm，最小横截面宽度为3～12mm，楔形冒口进行单侧角度为10°～15°的拔模，楔形冒口的高度均为30～40mm。

5.根据权利要求1所述的一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：在所述零件蜡模的正面、背面设有矩形内冒口，矩形内冒口位置与零件蜡模中隔肋位置正对；所述每层矩形内冒口之间距离为20～50mm；矩形内冒口的长度为5～30mm，宽度为3～12mm；根据零件蜡模内部隔肋数量和间距确定矩形内冒口在零件蜡模两侧的分布；若隔肋的间距大于15mm，则在每条隔肋上均设置矩形内冒口，且仅在零件蜡模正面设置矩形内冒口，辅助浇道可取消；若隔肋的间距小于15mm，在零件蜡模中心隔肋和零件蜡模边缘设置矩形内冒口，边缘距零件蜡模宽度方向边缘1～5mm；中间的其它分布原则为间隔1～2条隔肋设置矩形内冒口，同时在零件蜡模背面未设置冒口的隔肋位置设置矩形内冒口，背面的位置与零件蜡模正面矩形内冒口位置相同。

6.根据权利要求1所述的一种空心薄壁铸件浇注系统，其特征在于：所述横浇道及楔形冒口采用单独的模具进行压制；所述零件蜡模与矩形内冒口一体成型，矩形内冒口与楔形冒口对接配合；所述浇口杯、主浇道、横浇道、楔形冒口、零件蜡模采用刷涂粘接蜡或者加热融化的方式进行组合。