专利名称：柴油机铸钢中间体的铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于柴油机的铸件的制造方法，特别是一种柴油机铸钢中间体的铸造方法。
背景技术：
柴油机铸钢中间体是船用低速大功率柴油机的关键部件之一。中间体贯穿螺栓孔属于细长孔，细长孔铸造一直是铸造生产的一个难题。名称为“具有深长通孔铸钢件的铸造方法”，申请号为02145014.5的发明专利申请，公开了一种具有深长通孔铸钢件的铸造方法，其方法是采用厚壁无缝钢管制成水冷芯骨，铸型浇注时或浇注后通过水冷芯骨通水冷却。不足之处是水资源浪费严重，增加了成本。
中间体壁厚相差较大，铸件在凝固过程中产生较大的收缩应力，容易产生热裂纹，特别是在贯穿螺栓管两侧圆弧过渡处，即贯穿螺栓管与焊接板圆弧连接处和贯穿螺栓管与中间腹板圆弧连接处，产生较严重的热裂纹。现有技术是加大该处圆角，控制钢水浇注温度和提高砂型整体退让性来减小收缩应力，减少裂纹的产生。但由于该处是热节部位，凝固较晚，如果得不到钢水的补缩，在中心部位产生缩孔、缩松，形成裂纹源；另一方面，该处由于应力集中，很容易产生热裂纹。现有技术并不能完全消除该处的裂纹，只有采取磁粉探伤并清除该处缺陷后，通过焊补来完全消除裂纹。
柴油机中间体的两个贯穿螺栓孔中心距离要求较高，偏差不超过±5mm。由于中间体的两个贯穿螺栓孔较长，在铸造过程中，两个贯穿螺栓孔之间的开档距离难以控制，工艺上一般设置拉筋进行控制。现有技术存在的问题是(1)、拉筋容易产生弯曲变形，特别是正火热处理后，由于拉筋的弯曲变形，导致中间体的两个贯穿螺栓孔中心距变小。(2)、割掉拉筋后，拉筋与两个贯穿螺栓管连接处有裂纹缺陷。经磁粉探伤，清除铸件上的裂纹时，往往将贯穿螺栓管挖穿，严重影响了铸件的质量。也有采用在拉筋上设置冒口，加强该部位的补缩的方法来消除该处的裂纹，但效果并不明显，磁粉探伤后仍然有裂纹存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够防止中间体的两个贯穿螺栓孔粘砂和砂芯烧结，防止热裂纹的产生，防止中间体的变形以及拉筋与贯穿螺栓管连接处裂纹的产生柴油机铸钢中间体的铸造方法。
本发明的目的是这样实现的一种柴油机铸钢中间体的铸造方法，包括以下步骤风冷芯骨制作
贯穿螺栓孔砂芯采用厚壁无缝钢管8制成风冷芯骨，在贯穿螺栓管7上设置冒口2，两个冒口2之间的圆弧过渡处设置随形外冷铁3；模型制作采用型板造型，做型板两块，上下箱通过定位销来定位，在贯穿螺栓管7两侧圆弧过渡处做随形外冷铁3的木模，防止中间体1产生变形的截面为十字形的拉筋4固定在型板上；随形外冷铁3制作用随形外冷铁木模造型，浇注出钢制随形外冷铁3，将使用面打磨光滑后备用；混砂原砂为石英砂，采用有机酯水玻璃自硬砂造型、制芯；造型型板造型，在下箱型板贯穿螺栓管7两侧圆弧过渡处放置随形外冷铁3，在拉筋4与贯穿螺栓管7连接处设置外冷铁5，在上箱贯穿螺栓管上设置冒口2，用耐火砖管做浇道，采用底注式浇注系统；制芯芯盒11下半部分做成整体，上半部分为半圆推板12，芯盒11下半部分哈夫面做有导轨，推板哈夫面做有相应的止口；合箱将砂型上下两部分进行合箱，合箱后，在两个贯穿螺栓孔钢管芯骨一端分别接进风管8，另一端出风口10露出砂型外；浇注按铸造工艺要求熔炼钢水进行浇注，浇注前往两个贯穿螺栓孔钢管芯骨里通压缩空气冷却，浇注完成后，经4～6小时后停止通压缩空气。
水玻璃含量为原砂重量的3.0～3.5％，有机酯加入量为水玻璃重量的10～12％。
压缩空气的压力为0.25～0.45MPa。
本发明所提供的柴油机铸钢中间体的铸造方法，由于采用厚壁无缝钢管制成风冷芯骨，铸型浇注前或浇注时向钢管中吹压缩空气风冷，能够防止中间体的两个贯穿螺栓孔粘砂和砂芯烧结；采用冒口与随形外冷铁相结合的方式实现铸件的顺序凝固，防止热裂纹的产生；采用十字形拉筋后，增强了拉筋的抗弯性，较好地控制了两个贯穿螺栓孔之间的中心距，避免了中间体的变形。在拉筋与贯穿螺栓管连接处设置外冷铁，防止该处裂纹的产生。
图1是柴油机通用中间体工艺简图。
图2是图1B-B向剖视图。
图3是图1A-A向剖视图。
图4是本发明十字拉筋结构示意图。
图5是本发明中间体贯穿螺栓孔芯盒结构示意图。
图6是图5的侧视图。
图7中间体贯穿螺栓孔芯盒C-C剖视结构示意图。
图8是本发明中间体贯穿螺栓孔风冷芯管结构示意图。
具体实施例方式
本发明的工艺措施如下1、防止中间体1贯穿螺栓孔粘砂的工艺措施。贯穿螺栓孔砂芯采用风冷芯骨，由于高速流动的压缩空气不断带走热量，砂芯不会由于高温钢水的作用而产生熔融烧结，钢水在低温的砂芯表面很快凝固，不会产生粘砂。
2、防止中间体1产生热裂纹的工艺措施。在贯穿螺栓管上设置冒口2，补缩下部的热节处，使热节部位组织致密。在两个冒口2之间的圆弧过渡处设置随形外冷铁3，加强激冷，使该部位先凝固，较其他部位先建立起强度，消除应力集中。
3、防止中间1体产生变形的工艺措施。改变拉筋的结构形状，将拉筋4的截面形状由方形改为十字形，以增强抗弯性能。在拉筋与贯穿螺栓管连接处设置外冷铁6，促使该处热节部位先凝固，消除应力，从而避免裂纹的产生。
实施例以S35MC柴油机通用中间体为例。
1、编制铸造工艺根据S35MC柴油机通用中间体图纸编制铸造工艺，工艺简图如图1所示。
2、模型制作木制模型，采用型板造型，做型板两块，上下箱通过定位销来定位。在贯穿螺栓管两侧圆弧过渡处做随形外冷铁木模，冷铁厚度30～40mm。防止中间体产生变形的截面为十字形的拉筋4固定在型板上。
3、混砂原砂为石英砂，采用有机酯水玻璃自硬砂造型、制芯。水玻璃含量为原砂重量的3.0～3.5％，有机酯加入量为水玻璃重量的10～12％。
4、随形外冷铁制作用随形外冷铁木模造型，浇注出钢制随形外冷铁3，将使用面打磨光滑后备用。
5、造型型板造型，按工艺在下箱型板贯穿螺栓管7两侧圆弧过渡处放置随形外冷铁3，随形外冷铁3放置在两个冒口2之间。在拉筋4与贯穿螺栓管连接处设置外冷铁5两块。在上箱贯穿螺栓管上设置冒口。用耐火砖管做浇道，采用底注式浇注系统。
6、制芯芯骨采用厚壁无缝钢管，钢管8的壁厚一般采用75mm以上的无缝钢管，钢管两端焊长约300的管接头。紧贴钢管外壁，沿钢管轴向对称放两根Φ6～8mm的网状空心尼龙软管，用来排气。用细石棉绳将钢管缠绕一层，用来挂砂。芯砂用有机酯水玻璃自硬砂。先在芯盒下半部分沿内壁放一层5～8mm厚的特种砂，在上面接着放普通石英砂。在芯盒中心部位放钢管芯骨，最外层放特种砂。上半部分砂芯用推板压出。
7、合箱合箱后，在两个贯穿螺栓孔钢管芯骨一端分别接进风管9，另一端出风口10露出砂型外。
8、熔炼根据材料牌号的要求熔炼钢水。
9、浇注由浇注系统6进行浇注，浇注前或浇注时往两个贯穿螺栓孔钢管芯骨里通压缩空气冷却，空气压力0.25～0.45MPa。浇注完成后，经4～6小时后停止通压缩空气。
10、效果采用该方法共生产S35MC柴油机中间体70多件，所有的中间体贯穿螺栓孔均没有产生粘砂，清砂容易，内孔表面光滑。每根风冷芯管反复回收使用5～8次。在圆弧过渡处设置随形外冷铁，有效地消除了该处的热裂纹，经磁粉探伤，表面无裂纹。采用十字形拉筋后，大大增强了拉筋的抗弯性，较好地控制了两个贯穿螺栓孔之间的中心距，避免了中间体的变形。在拉筋与贯穿螺栓管连接处设置外冷铁，完全消除了该处的裂纹，提高了铸件质量。
权利要求
1.一种柴油机铸钢中间体的铸造方法，其特征在于风冷芯骨制作贯穿螺栓孔砂芯采用厚壁无缝钢管(8)制成风冷芯骨，在贯穿螺栓管(7)上设置冒口(2)，两个冒口(2)之间的圆弧过渡处设置随形外冷铁(3)；模型制作采用型板造型，做型板两块，上下箱通过定位销来定位，在贯穿螺栓管(7)两侧圆弧过渡处做随形外冷铁(3)的木模，防止中间体(1)产生变形的截面为十字形的拉筋(4)固定在型板上；随形外冷铁(3)制作用随形外冷铁木模造型，浇注出钢制随形外冷铁(3)，将使用面打磨光滑后备用；混砂原砂为石英砂，采用有机酯水玻璃自硬砂造型、制芯；造型型板造型，在下箱型板贯穿螺栓管(7)两侧圆弧过渡处放置随形外冷铁(3)，在拉筋(4)与贯穿螺栓管(7)连接处设置外冷铁(5)，在上箱贯穿螺栓管上设置冒口(2)，用耐火砖管做浇道，采用底注式浇注系统；制芯芯盒(11)下半部分做成整体，上半部分为半圆推板(12)，芯盒(11)下半部分哈夫面做有导轨，推板哈夫面做有相应的止口；合箱将砂型上下两部分进行合箱，合箱后，在两个贯穿螺栓孔钢管芯骨一端分别接进风管(8)，另一端出风口(10)露出砂型外；浇注按铸造工艺要求熔炼钢水进行浇注，浇注前往两个贯穿螺栓孔钢管芯骨里通压缩空气冷却，浇注完成后，经4～6小时后停止通压缩空气。
2.根据权利要求1所述的柴油机铸钢中间体的铸造方法，其特征在于水玻璃含量为原砂重量的3.0～3.5％，有机酯加入量为水玻璃重量的10～12％。
3.根据权利要求1所述的柴油机铸钢中间体的铸造方法，其特征在于压缩空气的压力为0.25～0.45MPa。
全文摘要
本发明公开了一种柴油机铸钢中间体的铸造方法，属于铸造技术领域。本发明采用厚壁无缝钢管制成两个贯穿螺栓孔的风冷芯骨，铸型浇注前或浇注时通压缩空气冷却，防止了粘砂和砂芯烧结，铸件成品率高；采用冒口与随形外冷铁相结合的方式实现铸件的顺序凝固，防止了热裂纹的产生；采用十字形拉筋技术控制开档距离，防止了中间体的变形，保证了产品质量，可生产出无缺陷的优质柴油机铸钢中间体。
文档编号B22D25/02GK1757458SQ200510019738
公开日2006年4月12日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者毕文成, 邹仕魁 申请人:宜昌船舶柴油机厂