CN219211542U - 一种异形薄壁管件浇注系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及精密铸造技术领域，具体涉及一种异形薄壁管件浇注系统，所述异形薄壁管件浇注系统包括浇注主体和浇道系统，该浇注主体包括第一浇注端面、第二浇注端面以及用于连通所述第一浇注端面和第二浇注端面的中空的浇注型腔，该第一浇注端面和第二浇注端面均可供浇注液注入直至充满该浇注型腔中。所述异形薄壁管件浇注系统可有效解决对大型、异形、薄壁零件进行浇注时存在的易变形、出品率低、后续加工过程复杂的缺陷，显著提升产品质量，降低加工成本。

Description

一种异形薄壁管件浇注系统

技术领域

本实用新型涉及精密铸造技术领域，尤其涉及一种异形薄壁管件浇注系统。

背景技术

精密铸造，指的是获得精准尺寸铸件工艺的总称，相对于传统砂型铸造工艺，精密铸造获得铸件尺寸更加精准，表面光洁度更好。它包括：熔模铸造、陶瓷型铸造、砂型铸造等。钛合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀的特点，被广泛应用于航空航天、武器装备、汽车等行业的关键零部件上。目前的生产方式一般包括型材直接加工、熔模铸造、砂型铸造。由于钛合金强度高、硬度大，难以直接加工。且钛合金熔融温度高，非常活泼，几乎和大部分氧化物反应，铸造工艺复杂，成本高。其中，熔模铸造采用蜡型-陶瓷型壳-失蜡-浇铸-后处理-铸件的工艺路线，真空热壳离心浇铸，适用于大型、薄壁、复杂结构零件，典型应用如叶片、导叶、机匣、结构件等。砂型铸造采用石墨砂型(CNC或模具成型)-浇铸-后处理-铸件的工艺路线，真空或低压气体保护浇铸，适用于大型、厚大、相对简单结构零件，主要应用于舰船、钻井平台等海洋工程领域中。熔模铸造工艺路线相对复杂、精度较高，能够适用于复杂、精密工件的铸造，而砂型铸造相对工艺路线简单，但石墨材料成本较高，石墨砂型铸造制作过程粉尘污染大，加工难度较高。

目前，随着3D打印技术的发展，3D打印与钛合金铸造相结合，极大地加速了精密铸造行业的发展。例如，文献号为CN105834360A的中国实用新型专利申请公开了采用3D打印制作壳模的铸造方法，其步骤包括：第一，按照需要加工的产品进行电脑绘制图纸；第二，将绘制的图纸输入值3D打印机，进行壳模的3D打印；第三，对壳模进行烧结处理，令形成打印的壳模烧结固化；第四，烧结完成后的壳模作为铸造的型腔，将熔融的原料注入，在壳模中成型，最后将整个壳模取出，敲破壳模即可取出成型的产品；第五，对成型的产品进行后处理后，得到成品。该种方法直接以3D打印的方式制作中空的壳模并以其作为铸造的型腔，虽然简化了铸壳过程，但在应用于对加工精度要求较高的大型薄壁零件时，由于3D打印的壳模壁厚较薄、强度较小，在外部没有支撑结构进行支撑的情况下进行浇注，极易导致壳模及其内部的型腔变形，此外，对于大型薄壁零件的铸造过程中极易出现的冷隔现象，该专利方法未能有效解决。

目前，包括CN105834360A在内的铸造方法对于薄壁零件的浇注并不适用。为解决冷隔现象以及在大型薄壁零件中易出现的变形、塌陷问题，大部分浇铸系统的设计都绕不开复杂的支撑结构以及在铸件中段或顶端位置处设置浇冒口，而支撑结构与浇冒口极大地降低了出品率，同时，使用传统方法在铸造后的机械加工阶段会花费大量时间，加工费用较为昂贵且导致了一定浇注材料的浪费，并且降低了出品率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种异形薄壁管件浇注系统，所述异形薄壁管件浇注系统可有效解决对大型、异形、薄壁零件进行浇注时存在的易变形、出品率低、后续加工过程复杂的缺陷，显著提升产品质量，降低加工成本。

为达到上述技术效果，本实用新型采用了以下技术方案：

一种异形薄壁管件浇注系统，包括：

浇注主体，包括第一浇注端面、第二浇注端面以及用于连通所述第一浇注端面和第二浇注端面的浇注型腔，所述浇注型腔为直形或非直形型腔，所述第二浇注端面位于所述第一浇注端面上方；

浇道系统，所述浇道系统包括横浇道和直浇道，所述横浇道通过主浇道组件与第一浇注端面连通，所述直浇道通过辅浇道组件与第二浇注端面连通，所述辅浇道组件可在浇注过程中对浇注主体进行支撑，防止浇注主体的变形。

优选地，所述浇注型腔为非直形型腔。

优选地，所述浇注主体为通过3D打印方式进行制造。

进一步地，所述横浇道设于所述直浇道的底端并与所述直浇道连通，所述直浇道上设有灌注口。

进一步地，所述直浇道的顶端设有浇口杯，所述浇口杯的顶端具有与所述灌注口连通的注液口，以便于向所述直浇道和横浇道中注入浇注液。

进一步地，所述辅浇道组件至少包括上浇道和下浇道，所述上浇道和下浇道呈上下分布，且所述上浇道、下浇道的两端分别与所述第二浇注端面和直浇道连通，所述上浇道和下浇道的设置，可使得浇注液经由该上浇道和/或下浇道进入浇注型腔内，同时，该上浇道和下浇道还可分别对该第二浇注端面的上端和下端进行支撑，以避免所述浇注主体在浇注过程中发生形变，从而减少或避免在浇注主体上设计额外的支撑结构。

更进一步地，所述上浇道具有与所述直浇道连通的第一入料端和与所述第二浇注端面连通的第一出料端，所述第一入料端与所述第一出料端等高或低于所述第一出料端的高度。

更进一步地，所述下浇道具有与所述直浇道连通的第二入料端和与所述第二浇注端面连通的第二出料端，所述第二入料端的高度低于所述第二出料端的高度，以使所述直浇道相对于所述直浇道呈固定角度倾斜设置。

优选地，所述固定角度为5～85°，优选为20°～70°。

进一步地，所述直浇道的一侧还设有与所述浇道系统连通的辅助型腔，所述辅助型腔用于铸造附铸试棒。

优选地，所述铸造附铸试的底端和顶端分别通过第一浇道和第二浇道与所述直浇道连通。

进一步地，所述型腔的平均厚度为1～4mm。

进一步地，所述第一浇注端面和第二浇注端面均呈环形结构，所述环形结构的内径与所述型腔平均壁厚的比例为500～100000:1。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种异形薄壁管件浇注系统主要用于对形状异形、壁厚较薄、且内腔较大存在坍塌风险的管状铸件或具有上述任一特征的管状铸件的浇注，在传统浇注方式中，需要添加支撑结构或多个补缩冒口，而本实用新型提供的该种异形薄壁管件浇注系统通过合理地设计主浇道组件和辅浇道组件，可有效地减少或避免该种支撑结构和补缩冒口的设计，由此可有效解决对大型、异形、薄壁零件进行浇注时存在的易变形、出品率低、后续加工过程复杂的缺陷，显著提升铸件质量，降低加工成本。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的一种异形薄壁管件浇注系统的整体结构示意图；

附图标记为：11，第一浇注端面，12，第二浇注端面，13，浇注型腔，21，横浇道，211，内浇道，22，直浇道，23，浇口杯，24，辅浇道组件，241，上浇道，242，下浇道，30，辅助型腔，31，第一浇道，32，第二浇道。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“x方向”、“y方向”、“z方向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供的一种异形薄壁管件浇注系统，该异形薄壁管件浇注系统主要用于异形、壁厚较薄、且内腔较大存在坍塌风险的管状铸件或具有上述任一特征的管状铸件的浇注。具体而言，该异形薄壁管件浇注系统包括浇注主体和浇道系统，其中，该浇注主体可以通过3D打印方式进行制造，也可以通过其他方式进行制造，该浇注主体包括第一浇注端面11、第二浇注端面12以及用于连通所述第一浇注端面11和第二浇注端面12的中空的浇注型腔13，该第一浇注端面11和第二浇注端面12均可供浇注液注入直至充满该浇注型腔13中，且该第一浇注端面11和第二浇注端面12均呈环形结构，同时，该第二浇注端面12位于所述第一浇注端面11上方，而位于该第一浇注端面11和第二浇注端面12之间的浇注型腔13为非直形型腔，具体可以是弧状、螺旋状等。

在本实施例中，该浇道系统包括横浇道21和直浇道22，所述横浇道21设于所述直浇道22的底端并与所述直浇道22连通，所述直浇道22上设有灌注口，且该直浇道22的顶端设有浇口杯23，所述浇口杯23的顶端具有与所述灌注口连通的注液口，以便于向所述直浇道22中注入浇注液，当浇注液沿所述直浇道22下行直至到达该直浇道22底端时可进入所述横浇道21中。而为使所述浇注液进入并充满所述浇注型腔13，所述浇口杯23高度大于所述浇注型腔13的最高点，且该横浇道21通过主浇道组件与第一浇注端面11连通，以使得该横浇道21中的浇注液可由该主浇道组件通过第一浇注端面11进入所述浇注型腔13，而该直浇道22通过辅浇道组件24与第二浇注端面12连通，以使得该直浇道22内的浇注液可通过该辅浇道组件24由第二浇注端面12进入所述浇注型腔13中，从而通过设计该主浇道组件、辅浇道组件24，可有效解决冷隔现象。更具体地，该主浇道组件包括多个竖直设置的内浇道211，在该内浇道211中，浇注液可由下至上并经由所述第一浇注端面11进入所述浇注型腔13。同时，为使得该辅浇道组件24能够在浇注过程中对浇注主体进行支撑以及补缩，该辅浇道组件24包括上浇道241和下浇道242，所述上浇道241和下浇道242呈上下分布，且所述上浇道241、下浇道242的两端分别与所述第二浇注端面12和直浇道22连通，所述上浇道241和下浇道242的设置，可使得浇注液经由该上浇道241和/或下浇道242进入浇注型腔13内，同时，该上浇道241和下浇道242还可分别对该第二浇注端面12的上端和下端进行支撑，以避免所述浇注主体在浇注过程中发生形变，从而减少或避免在浇注主体上设计额外的支撑结构，此外，该辅浇道组件24也可以有效地对浇注型腔13进行补缩，从而避免了再在所述浇注主体上设置额外的补缩冒口，有效简化了壳模设计，同时避免了对铸件中段再次进行机加工。

在本实施例中，为提高该辅浇道组件24的支撑效果，该上浇道241具有与所述直浇道22连通的第一入料端和与所述第二浇注端面12连通的第一出料端，浇注液可由该第一入料端流向该第一出料端，其该第一入料端与所述第一出料端等高或低于所述第一出料端的高度。同时，该下浇道242具有与该直浇道22连通的第二入料端和与第二浇注端面12连通的第二出料端，在该下浇道242中，浇注液可由该第二入料端流向该第二出料端，该第二入料端的高度低于所述第二出料端的高度，以使所述直浇道22相对于所述直浇道22呈5°～85°的固定角度倾斜设置，由此，该第二出料端的高度大于该第二入料端的高度，从而减缓浇注液由直浇道22进入浇注型腔13的流速，进一步避免冷隔现象和缩松缩孔的产生，可有效提高铸件质量。

在本实施例中，为对铸件质量进行评价和测试，该直浇道22的一侧还设有与所述浇道系统连通的辅助型腔30，所述辅助型腔30竖直设置并用于铸造附铸试棒，具体而言，为使得该直浇道22中的浇注液进入该辅助型腔30中，该铸造附铸试的底端和顶端分别通过第一浇道31和第二浇道32与所述直浇道22连通，需要说明的是，该第一浇道31可以使是横浇道21中的一部分。

在具体实施时，首先通过该浇口杯23向所述直浇道22中持续注入浇注液，使该浇注液沿该直浇道22下行直至该直浇道22底端然后进入该横浇道21中，随着横浇道21中的浇注液液面的上升，该横浇道21中的浇注液逐渐由内浇道211经由第一浇注端面11逐渐充满浇注型腔13，当该浇注型腔13内的液面上升至一定高度时，该直浇道22内的浇注液开始经过下浇道242由第二浇注端面12进入浇注型腔13内使得浇注型腔13内的液面进一步上升，最后，随着直浇道22以及浇注型腔13中的液面进一步上升，该直浇道22内的浇注液进一步由上浇道241经由第二浇注端面12进入该浇注型腔13内直至充满该浇注型腔13，从而有效改善薄壁零件浇注过程中产生的冷隔现象，可使得浇注液完全充满该浇注型腔13。在铸件凝固过程中，其凝固顺序为由薄向厚依次顺序凝固，主要表现为浇注型腔13先凝固，然后是内浇道211和辅浇道组件24的凝固，最后是横浇道21与直浇道22以及浇口杯23内的浇注液的凝固。因此，该辅浇道组件24的设计，不仅有效地对该浇注主体进行支撑，避免了浇筑过程中该浇注主体悬空部分产生的形变，还可以通过该辅浇道组件24以及直浇道22中的浇注液对浇注型腔13进行有效补缩，省去了在浇注主体上设置额外的冒口，并减少对铸件主体尤其是铸件中段进行机加工带来的铸件缺陷以及铸造成本的上升。

需要特别说明的是，本申请优选用于具有较大坍塌和变形风险的薄壁管件的浇注，例如，型腔的平均厚度为1～4mm，优选为1～2mm，且环形结构的内径与所述型腔平均壁厚的比例为500～100000:1。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于，包括：

浇注主体，包括第一浇注端面(11)、第二浇注端面(12)以及用于连通所述第一浇注端面(11)和第二浇注端面(12)的浇注型腔(13)，所述第二浇注端面(12)位于所述第一浇注端面(11)上方；

浇道系统，所述浇道系统包括横浇道(21)和直浇道(22)，所述横浇道(21)通过主浇道组件与第一浇注端面(11)连通，所述直浇道(22)通过辅浇道组件(24)与第二浇注端面(12)连通。

2.如权利要求1所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述横浇道(21)设于所述直浇道(22)的底端并与所述直浇道(22)连通，所述直浇道(22)上设有灌注口。

3.如权利要求2所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述直浇道(22)的顶端设有浇口杯(23)，所述浇口杯(23)的顶端具有与所述灌注口连通的注液口。

4.如权利要求1所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述辅浇道组件(24)至少包括上浇道(241)和下浇道(242)，所述上浇道(241)和下浇道(242)呈上下分布，且所述上浇道(241)、下浇道(242)的两端分别与所述第二浇注端面(12)和直浇道(22)连通。

5.如权利要求4所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述上浇道(241)具有与所述直浇道(22)连通的第一入料端和与所述第二浇注端面(12)连通的第一出料端，所述第一入料端与所述第一出料端等高或低于所述第一出料端的高度。

6.如权利要求4所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述下浇道(242)具有与所述直浇道(22)连通的第二入料端和与所述第二浇注端面(12)连通的第二出料端，所述第二入料端的高度低于所述第二出料端的高度。

7.如权利要求6所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述下浇道(242)相对于所述直浇道(22)呈固定角度倾斜设置，所述固定角度为20°～70°。

8.如权利要求1所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述直浇道(22)的一侧还设有与所述浇道系统连通的辅助型腔(30)，所述辅助型腔(30)用于铸造附铸试棒。

9.如权利要求1所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述型腔的平均厚度为1～4mm。

10.如权利要求1所述的一种异形薄壁管件浇注系统，其特征在于：所述第一浇注端面(11)和第二浇注端面(12)均呈环形结构，所述环形结构的内径与所述型腔平均壁厚的比例为500～100000:1。

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