CN1309509C - 曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺及其专用装置 - Google Patents
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Abstract
一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺及其专用装置，采用双变压器，同时熔铸两个曲柄臂一次成型一个曲拐、解决了单臂熔铸铸件冷却收缩不同步问题，并提高生产速度1倍；采用活动连杆颈铸模工装，解决了大中心距曲轴毛坯熔铸成型后收缩问题；将连杆颈铸模中间作成楔块式，解决了铸件收缩时不夹死铸模并防止裂纹产生。以本发明熔铸出的铸件具有金属纯净、成分均匀、组织致密、加工余量小、金属利用率高、机械性能好、生产成本低等特点。最大优势是它可以用小功率的电渣设备生产大吨位曲轴毛坯，设备简单、造价低；金属的结晶方向与曲臂的受力方向一致，提高了产品使用的可靠性，为大型曲轴毛坯制造技术开辟了一条新途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺及其专用装置，尤其适用于大型、低速柴油发动机曲轴毛坯的制造工艺及设备。
背景技术
大型低速柴油发动机曲轴一般应用于轮船、发电站或热能电站的主推进器或辅助内燃机，这种曲轴的特点是：重量大(可达200吨以上)；转速90至160r/min)；行程大(1400至2600mm)；主轴颈与连杆颈不重叠，由于这种曲轴的上述特性，给曲轴制造业带来了相当的技术难度。
已知，国外有采用压装的方法制造这种曲轴毛坯，即先用粘土—砂型制造出带孔的曲柄臂，用锻造生产出主轴颈经精确加工后，将曲柄臂加热，用大型压力机逐个压装成曲轴毛坯。这种工艺，不但需庞大、昂贵的制造设备、锻造设备、大型高精度的机加工设备，而且产品质量难以控制、技术含量极高。
已知的中国专利85100844号发明案，公开了一种电渣熔铸曲轴的工艺及其设备，此后，又有中国专利98101898.X和00129506.3号发明公开了有关熔铸曲轴的相关技术，前述背景技术均适用于中小型曲轴的制造，却都不适于熔铸重量上百吨、转速低至90-160r/min的大型低速柴油发动机曲轴。
业界亟待一种制造工艺易于掌握，而其装置结构又简单，适于制造大型低速柴油发动机曲轴的新技术问世，彻底摆脱低速柴油发动机曲轴依赖进口的局面。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服前述技术存在的缺陷，而提供一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺及其专用装置，从而，可同时熔铸一个曲拐的两个曲柄臂，实现曲轴曲拐一次成型，并逐次熔合成整体的曲轴毛坯，提高制造大型低速柴油机曲轴毛坯的产品质量。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺，其逐次电渣熔合的工序是：
1、熔铸曲轴毛坯的输出端1’
首先，熔铸曲轴输出端的主轴颈17’，将准备好的大连接盘14’、小连接盘13’，分别放置于曲轴输出端铸模1的相应腔室14、13内，把第一自耗电极11置于铸模1内，该自耗电极11的一端与第一变压器16相接，另一端插入该铸模的渣池12里，在该铸模中熔铸曲轴主轴颈；当主轴颈成型时，连接盘被熔合在主轴上，熔铸成大型曲轴毛坯的输出端1’，完成该曲轴输出端的铸件，将其架在支撑小车4上待用；熔铸出连杆颈24’待用；
2、在曲拐铸模2内设置主轴颈铸模217和活动连杆颈铸模224，形成主轴颈腔室和连杆颈腔室，将前述已铸出的曲轴输出端的主轴颈17’部分及连杆颈24’予置在曲拐铸模的相应腔室里；
3、调整预紧力，使活动连杆颈铸模224处于设定高度
前述的曲拐铸模2架置在支架3上，旋动该支架上设置的螺母31，调整弹簧32的预紧力，使铸模2上的活动连杆颈铸模224处于设定高度；
4、熔铸曲拐2’的双曲柄臂26’，逐次熔合形成曲轴整体
将四根自耗电极两个一组，双极串联组成自耗电极组22、22a置于曲拐铸模2的曲柄臂型腔26、26a内，两组自耗电极分别连接两台变压器21、21a，其另一端分别插进该铸模的渣池23、23a里，在该铸模中熔铸曲轴的双曲柄臂，形成曲轴的曲拐，前述被予置的曲轴输出端1’、连杆颈24’、主轴颈17’逐次熔合在曲柄臂的相应位置上，熔铸成曲轴整体；抽出连杆颈铸模上的楔块244，以免连杆颈模卡死在曲拐内，并防止裂纹产生；曲轴根据尺寸及公差、曲拐的相对角度来定位，如此逐次熔铸下去，直至整体曲轴熔合出来；前述的各铸模均为水冷式铸模。
本发明解决其技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
前述的熔池内熔渣配方是CaO、Mgo、CaF2、AL2O3，其配比是2∶1∶4∶13。
前述的单极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/2；双极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/0.7；自耗电极厚度根据渣地深度而设置，自耗电极厚度与渣池深度近似相等。
曲轴毛坯的逐次电渣熔合专用装置，由自耗电极、渣池、金属熔池、熔铸件、底水箱，通过短网导线与变压器形成回路，构成曲轴输出端熔铸装置A和由双级串联自耗电极、渣池、金属熔池，通过短网导线与变压器形成回路，构成曲拐熔铸装置B，经逐次电渣熔合铸出的铸件由可沿轨道5行进的支撑小车4架置，其中，
所述的曲轴输出端熔铸装置A，包括：曲轴输出端铸模1、大连接盘14’、小连接盘13’，所述的曲轴输出端铸模1设置与曲轴输出端外形相应的腔室14、13，所述的大连接盘14’和小连接盘13’也与曲轴输出端相应部分的尺寸相符，该大连接盘和小连接盘可分别放置于前述的铸模1内相应的腔室14、13里，第一自耗电极11置于铸模1内，该自耗电极11一端与第一变压器16相接，另一端设置在该铸模的渣池12里；
所述的曲拐熔铸装置B，包括：曲拐铸模2、模块调节装置、自耗电极组和与该自耗电极组相接的两台变压器，其中：所述的模块调节装置是在支架3上设置螺丝、螺母31通过弹簧32调节曲拐铸模2中的活动连杆颈铸模224，以调整预紧力，使活动连杆颈铸模224处于设定高度；前述的曲拐铸模2设置在支架3上，在该曲拐铸模里内设置与曲柄臂外形相应的曲柄臂型腔26、26a，并按曲轴外形设置供予置主轴预和连杆颈的主轴颈铸模217及活动连杆颈铸模224，该曲拐铸模2的底部中心部位留有与活动连杆颈铸模224紧密配合的孔，并可容活动连杆颈铸模224上下移动；所述的自耗电极组22、22a由四根自耗电极两个一组，双极串联组成，该自耗电极组设置于曲拐铸模2的曲柄臂型腔26、26a内，两组自耗电极分别连接两台变压器21、21a；其另一端分别插进该铸模的渣池23、23a里；前述的各铸模均为水冷式结构铸模。
本发明解决其技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
前述的活动连杆颈铸模224由两块相同构造的水冷铸模243中间夹置一块可抽动的楔块244构成，以连杆颈24为中心间对称设置。
前述的支撑小车4上设置调整装置41，对称安装在支撑小车上，
该调整装置41是由螺杆411、上穿装弹簧412通过调整螺母413控制滑块414移动，该调整装置41顶端设置与曲轴主轴颈相接触的滚轮415。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。
由以上技术方案可知，本发明在优异的结构配置下，至少有如下的优点：
本发明采用双变压器，同时熔铸两个曲柄臂一次成型一个曲拐、解决了单臂熔铸铸件冷却收缩不同步问题，并提高生产速度1倍；采用活动连杆颈铸模工装，解决了大中心距曲轴毛坯熔铸成型后收缩问题；将连杆颈铸模中间作成楔块式，解决了铸件收缩时不夹死铸模并防止裂纹产生。以本发明熔铸出的铸件具有金属纯净、成分均匀、组织致密、加工余量小、金属利用率高、机械性能好、生产成本低等特点。最大优势是它可以用小功率的电渣设备生产大吨位曲轴毛坯，设备简单、造价低；金属的结晶方向与曲臂的受力方向一致，提高了产品使用的可靠性，为大型曲轴制造技术开辟了一条新途径，总之，它堪称具有新颖性、创造性、实用型的好技术。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本发明逐次电渣熔合曲轴毛坯输出端的装置示意图；
图2是本发明中逐次电渣熔铸曲轴毛坯曲拐的装置示意图；
图3是本发明中连杆颈铸模的结构示意图；
图4是本发明中曲轴轴颈的熔铸装置示意图；
图5是本发明中支撑小车的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
下面结合附图和实施例详述本发明：
一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺，其逐次电渣熔合的工序是：
1.熔铸曲轴毛坯的输出端1’
首先，熔铸曲轴输出端的主轴颈17’，将准备好的大连接盘14’、小连接盘13’，分别放置于曲轴输出端铸模1的相应腔室14、13内，把第一自耗电极11置于铸模1内，该自耗电极11的一端与第一变压器16相接，另一端插入该铸模的渣池1里，在该铸模中熔铸曲轴主轴颈；当主轴颈成型时，连接盘被熔合在主轴上，熔铸成曲轴毛坯的输出端1’，此时，去掉放置连接盘的相应腔室13、14即完成该曲轴输出端的铸件，将其架在支撑小车4上待用；以袭用的制造技术制造出连杆颈24’待用，其制造工序不予赘述；
2、在曲拐铸模2内设置主轴颈铸模217和活动连杆颈铸模224，形成主轴颈腔室和连杆颈腔室，将前述已铸出的曲轴输出端的主轴颈17’部分及连杆颈24’予置在曲拐铸模的相应腔室里；
3、调整预紧力，使活动连杆颈铸模224处于设定高度
前述的曲拐铸模2架置在支架3上，旋动该支架上设置的螺母31，
调整弹簧32的预紧力，使铸模2上的活动连杆颈铸模224处于设定高度，其预紧力等于铸件重量及收缩力的合力，以确保冷却后的尺寸符合曲轴毛坯图纸要求；
4、熔铸曲拐2’的双曲柄臂26’，逐次熔合形成曲轴整体
将四根自耗电极两个一组，双极串联组成自耗电极组22、22a置于曲拐铸模2的曲柄臂型腔26、26a内，两组自耗电极分别连接两台变压器21、21a，其另一端分别插进该铸模的渣池23、23a里，在该铸模中熔铸曲轴的双曲柄臂，形成曲轴的曲拐，前述被予置的曲轴输出端1’、连杆颈24’、主轴颈17’逐次熔合在曲柄臂的相应位置上，熔铸成曲轴整体；抽出连杆颈铸模上的楔块244，以免连杆颈模卡死在曲拐内，并防止裂纹产生；曲轴根据尺寸及公差、曲拐的相对角度来定位，如此逐次熔铸下去，直至整体曲轴熔合出来；
其熔渣配万是Cao、Mgo、CaF2；、AL2O3，其配比是2∶1∶4∶13；
所述的单极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/2；双极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/0.7；自耗电极厚度根据渣池深度而设计，自耗电极厚度与渣地深度近似相等；
前述的各铸模均为水冷式铸模。
前述工艺的专用装置，参见图15所示，曲轴毛坯的逐次电渣熔合专用装置。由自耗电极、渣地、金属熔池、熔铸件、底水箱17组成，通过短导线网与变压器形成回路，构成曲轴输出端熔铸装置A和由双级串联自耗电极、渣池、金属熔池组成，通过短导线网与变压器形成回路，构成曲拐熔铸装置B，经逐次电渣熔合铸出的铸件由可沿轨道5行进的支撑小车4架置，其中，
所述的曲轴输出端熔铸装置A，参见图1所示，它包括：曲轴输出端铸模1、大连接盘14’、小连接盘13’，所述的曲轴输出端铸模1设置与曲轴输出端外形相应的腔室14、13，所述的大连接盘14’和小连接盘13’也与曲轴输出端相应部分的尺寸相符，该大连接盘和小连接盘可分别放置于前述的铸模1内相应的腔室14、13里，第一自耗电极11置于铸模1内，该自耗电极11一端与第一变压器16相接，另一端设置在该铸模的渣池12里；
参见图2所示，所述的曲拐熔铸装置B，包括：曲拐铸模2、模块调节装置、自耗电极组和与该自耗电极组相接的两台变压器，其中：所述的模块调节装置是在支架3上设置螺丝、螺母31通过弹簧32调节曲拐铸模2中的活动连杆颈铸模224，以调整预紧力，使活动连杆颈铸模224处于设定高度；前述的曲拐铸模2设置在支架3上，在该曲拐铸模里内设置与曲柄臂外形相应的曲柄臂型胶26、26a，并按曲轴外形设置供予置主轴颈和连杆颈的主轴颈铸模217及活动连杆颈铸模224，沿其下方设置活动连杆颈铸模224，该曲拐铸模2的底部中心部位留有与活动连杆颈铸模224紧密配合的孔，并可容活动连杆颈铸模224上下移动；所述的自耗电极22、22a由四根自耗电极两个一组，双极串联组成，该自耗电极组设置于曲拐铸模2的曲柄臂型腔26、26a内，两组自耗电极分别连接两台变压器21、21a，其另一端分别插进该铸模的渣池23、23a里；
如图3所示，前述的活动连杆颈铸模224由两块相同构造的水冷铸模243中间夹置一块可抽动的楔块244构成，以连杆颈24’为中心间对称设置，当两个曲柄臂熔铸成曲拐后，立即抽出楔块244，让水冷铸模243与曲柄臂26分离，以将铸模从曲拐的两曲柄臂之间脱出，有效防止铸件裂纹。
如图4所示，熔铸连杆颈24’的装置为袭用的技术不予赘述；
如图5所示，前述的支撑小车4上设置调整装置41，对称安装在支撑小车上，该调整装置41是由螺杆411、上穿装弹簧412通过调整螺母413控制滑块414移动，该调整装置41顶端设置与曲轴主轴颈相接触的滚轮415。
前述的各铸模均为水冷式结构铸模。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1、一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺，其逐次电渣熔合的工序是：
1)、熔铸曲轴毛坯的输出端(1’)
首先，熔铸曲轴输出端的主轴须(17’)，将准备好的大连接盘(14’)、小连接盘(13’)，分别放置于曲轴输出端铸模(1)的相应腔室(14、13)内，把第一自耗电极(11)置于铸模(1)内，该自耗电极(11)的一端与第一变压器(16)相接，另一端插入该铸模的渣池(12)里，在该铸模中熔铸曲轴主轴颈；当主轴颈成型时，连接盘被熔合在主轴上，熔铸成大型曲轴毛坯的输出端(1’)，完成该曲轴输出端的铸件，将其架在支撑小车(4)上待用；熔铸出连杆颈(24’)，待用；
2)、在曲拐铸模(2)内设置主轴颈铸模(217)和活动连杆颈铸模(224)，形成主轴颈腔室和连杆颈腔室，将前述已铸出的曲轴输出端的主轴颈(17’)部分及连杆颈(24’)予置在曲拐铸模的相应腔室里；
3)、调整预紧力，使活动连杆颈铸模(224)处于设定高度
前述的曲拐铸模(2)架置在支架(3)上，旋动该支架上设置的螺母(31)，调整弹簧(32)的预紧力，使铸模(2)上的活动连杆颈铸模(224)处于设定高度；
4)、熔铸曲拐(2’)的双曲柄臂(26’)，逐次熔合形成曲轴整体
将四根自耗电极两个一组，双极串联组成自耗电极组(22、22a)置于曲拐铸模(2)的曲柄臂型腔(26、26a)内，两组自耗电极分别连接两台变压器(21、21a)，其另一端分别插进该铸模的渣池(23、23a)里，在该铸模中熔铸曲轴的双曲柄臂，形成曲轴的曲拐，前述被予置的曲轴输出端(1’)、连杆颈(24’)、主轴颈(17’)逐次熔合在曲柄臂的相应位置上，熔铸成曲轴整体；抽出连杆颈铸模上的模块(244)，以免连杆颈模卡死在曲拐内，并防止裂纹产生；曲轴根据尺寸及公差、曲拐的相对角度来定位，如此逐次熔铸下去，直至整体曲轴熔合出来；前述的各铸模均为水冷式铸模。
2、根据权利要求1所述的曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺，其特征在于：所述的熔池内熔渣配方是CaO、Mgo、CaF2、AL2O3，其配比是2∶1∶4∶13。
3.根据权利要求1或2所述的曲轴毛坯的逐次电渣熔合工艺，其特征在于：所述的单极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/2；双极自耗电极电参数匹配为V/I＝1/0.7；自耗电极厚度根据渣地深度而设置，自耗电极厚度与渣地深度近似相等。
4.一种曲轴毛坯的逐次电渣熔合专用装置，由自耗电极、渣池、金属熔池、熔铸件、底水箱，通过短网导线与变压器形成回路，构成曲轴输出端熔铸装置(A)和由双级串联自耗电极、渣池、金属熔池，通过短网导线与变压器形成回路，构成曲拐熔铸装置(B)，经逐次电渣熔合铸出的铸件由可沿轨道(5)行进的支撑小车(4)架置，其中，
所述的曲轴输出端熔铸装置，包括：曲轴输出端铸模(1)、大连接盘(14’)、小连接盘(13’)，所述的曲轴输出端铸模(1)设置与曲轴输出端外形相应的腔室(14、13)，所述的大连接盘(14’)和小连接盘(13’)也与曲轴输出端相应部分的尺寸相符，该大连接盘和小连接盘可分别放置于前述的铸模(1)内相应的腔室(14、13)里，第一自耗电极(11)置于铸模(1)内，该自耗电极(11)一端与第一变压器(16)相接，另一端设置在该铸模的渣池(12)里；
所述的曲拐熔铸装置(B)，包括：曲拐铸模(2)、模块调节装置、自耗电极组和与该自耗电极组相接的两台变压器，其中：所述的模块调节装置是在支架(3)上设置螺丝、螺母(31)通过弹簧(32)调节曲拐铸模(2)中的活动连杆颈铸模(224)，以调整预紧力，使活动连杆颈铸模(224)处于设定高度；前述的曲拐铸模(2)设置在支架(3)上，在该曲拐铸模里内设置与曲柄臂外形相应的曲柄臂型腔(26、26a)，并按曲轴外形设置供予置主轴颈和连杆颈的主轴颈铸模(217)及活动连杆颈铸模(224)，该曲拐铸模(2)的底部中心部位留有与活动连杆颈铸模(224)紧密配合的孔，并可容活动连杆颈铸模(224)上下移动；所述的自耗电极组(22、22a)由四根自耗电极两个一组，双极串联组成，该自耗电极组设置于曲拐铸模(2)的曲柄臂型腔(26、26a)内，两组自耗电极分别连接两台变压器(21、21a)，其另一端分别插进该铸模的渣池(23、23a)里；前述的各铸模均为水冷式结构铸模。
5、根据权利要求4所述的曲轴毛坯的逐次电渣熔合专用装置，其特征在于：所述的活动连杆颈铸摸(224)由两块相同构造的水冷铸模(243)中间夹置一块可抽动的楔块(244)构成，以连杆颈(24’)为中心间对称设置。
6、根据权利要求4或5所述的曲轴毛坯的逐次电渣熔合专用装置，其特征在于：前述的支撑小车(4)上设置调整装置(41)，对称安装在支撑小车上，该调整装置(41)是由螺杆(411)、上穿装弹簧(412)通过调整螺母(413)控制滑决(414)移动，该调整装置(41)顶端设置与曲轴主轴颈相接触的滚轮(415)。
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