一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统的制作方法

本发明涉及大型铸钢支架的铸造重力浇注领域，具体为一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统，适用于工业、国防、汽车等领域。

背景技术：

工业生产中大型机械的支撑和固定离不开大型支架，特别是当相邻机件之间需要达到一定的相对位置精度和配合精度时，对支架的力学性能提出了较高的要求。铸钢件的生产成本较低、强度较高、韧性较好和塑性较强，可应用于制造承受大负荷的零件；铸钢材料的各向同性和铸钢件整体结构性强，能够提高工程可靠性，因此，工厂用大型支架宜采用铸钢材料。铸钢件的缺点是收缩率大、易氧化，并且夹杂物对铸钢件机械性能的影响很大，因而良好的铸造工艺设计成为其应用的关键问题。

目前已有的大型铸钢支架的铸造工艺通常是采用阶梯式浇注系统和利用圆顶形明冒口进行补缩，在厚大部位处容易产生缺陷。运用procast软件模拟充型过程时，明显出现了“浇不足”现象，特别是当金属液刚进入底部，中层内浇道已经流出液体，导致金属液在重力的作用下快速落下，冲击型腔，对铸件的破坏较严重；从铸件凝固缺陷可知，由于铸件底部存在厚大部位，在金属液充满铸型型腔后，铸件的凝固过程不能满足顺序凝固，产生了缩孔、缩松。以上两种情况对铸钢支架的使用性能和寿命产生了较为严重的影响。主要原因有：1）常规的阶梯式浇注系统，因难以控制静压头在同一直浇道中的分配，经常发生“乱浇注”现象，其它的钢液浇注系统大都需要辅以人工控制浇包塞杆，以控制实际包孔直径，操作上难度大，经验性强；2）铸件底部突出部分存在厚大热节，不利于顺序凝固；顶部凹槽补缩通道过短，冒口位置不合理；3）冒口补缩距离不足，在铸件的厚大部位产生缺陷。另外，从凝固过程来看，圆柱形明顶冒口补缩效果不明显，补缩液量过多，造成铸造过程中的浪费。

技术实现要素：

本发明为了解决铸钢支架铸造浇注中的“乱浇注”以及补缩效果不明显的问题，提供了一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统，包括自动分配的阶梯式浇注系统和冒口，所述自动分配的阶梯式浇注系统包括浇口杯和浇道结构，所述浇道结构包括主直浇道，所述主直浇道的顶部与浇口杯的出液口处固定连接，所述主直浇道的底部通过两根相对的分配横浇道分别与两侧对称的两根分配反直浇道固定连接，所述分配横浇道与主直浇道垂直，每根分配反直浇道上以一定间距固定连接有三根内浇道，三根内浇道互相平行，且内浇道、分配反直浇道和分配横浇道之间三者互相垂直；最下部的内浇道位于分配反直浇道的底端部、且位置高于分配横浇道；所述冒口位于所要铸造铸钢支架的顶面四角上部。

本发明是一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统，浇注的过程为：利用砂芯对所铸造的产品进行造型，预留出与浇注系统连接的浇道，然后在铸件顶端布置若干冒口，通过浇口杯和浇道进行浇注，并运用冒口进行补缩，浇注完成后，通过破裂性能的断面将冒口去掉。本发明所提供的一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统包括自动分配的阶梯式浇注系统和冒口，自动分配的阶梯式浇注系统主要依靠浇注系统的结构形状以实现阶梯式浇注，其目的是改变金属液流方向和造成不同的阻力，从而实现逐层浇注；自动分配的阶梯式浇注系统包括浇口杯和浇道结构，其自动分配是通过主直浇道、分配横浇道、分配反直浇道以及多个内浇道完成的，主直浇道与浇口杯的出液口处固定连接，主直浇道的底部通过两根相对的分配横浇道分别与两侧对称的两根分配反直浇道固定连接，分配横浇道与主直浇道垂直，主直浇道将钢液均分给两根分配横浇道，分配然后进入各自对应的分配反直浇道，每根分配反直浇道上以一定间距固定连接有三根内浇道，三根内浇道互相平行，且内浇道、分配反直浇道和分配横浇道之间三者互相垂直，钢液在分配反直浇道中从下往上分到三根内浇道中，最下部的内浇道位于分配反直浇道的底端部，且位置高于分配横浇道，这样便可以实现逐层浇注，两根分配反直浇道互相对称，缓解金属液静压头过高的问题。冒口位于所要铸造铸钢支架的顶面四角上部，采用冒口进行补缩，一般采用若干个冒口，铸钢支架顶端四角上一般采用四个，或者在铸件并不大时，可以采用更少数量的冒口。本发明具体操作为：利用砂芯对所铸造的产品进行造型，预留出与工艺浇注系统连接的浇道，将各个内浇道口与对应的浇道结构的内浇道连接，并在砂芯上留好排气孔，在铸件顶面四角上部设置冒口，钢液从浇口杯进入主直浇道，然后从两根相对的分配横浇道进入两根分配反直浇道，再从分配反直浇道分配给各自的内浇道，实现逐层浇注，由于钢液在铸型内冷凝的过程中，体积会发生收缩，如果得不到补缩，就会在铸件最后凝固的部位产生缩孔和缩松，因此采用冒口进行补缩。

优选的，从下到上，内浇道的长度由铸件外轮廓与浇注系统的距离决定；三根内浇道之间竖直间距相同；分配反直浇道都向上直通铸型平面，可以减轻上层浇道的提前溢流现象，并改善铸件中的温度场分布。

优选的，所述浇口杯的内槽底面呈阶梯状，阶梯状的内槽底面的高平面上开有竖直的出液口与主直浇道固定连接，低平面上方间隔设置有竖直的过滤挡板，所述过滤挡板与低平面一侧槽壁的距离小于与高平面一侧槽壁的距离。由于一般的池形浇口杯的金属液流量过小，但工厂用大型铸钢支架的重量较大，采用闸门式池形浇口杯才能够实现所需的金属液流量，但需要采取措施来分离渣滓和气泡，提高金属液的纯度，因此在浇口杯阶梯状内槽底面的基础上插入一个挡板，形成良好的挡渣效果，并且能够有效地降低金属液的流速，减少对型腔的冲刷。

优选的，所述冒口为腰型冒口，所述腰型冒口的横截面为腰形，且腰型冒口从上到下渐缩；所述腰型冒口的底端面内还设有具有破裂性能的断面。进一步的，所述冒口外侧还设有保温套，所述保温套采用空心微珠材料；所述冒口的底部还设有隔片，所述隔片材料为15%粘土、60%耐火泥、10%膨润土、15%耐火砖粉，水12%。由于从凝固过程来看，圆柱形明顶冒口补缩效果不明显，补缩液量过多，造成铸造过程中的浪费，而改成腰型冒口后（腰型冒口即为冒口的横截面均为腰形孔形状，具体为矩形的一组对边采用两段半圆弧替代），补缩效果要优于圆柱形冒口，在铸件与冒口之间形成缩小的具有破裂性能的断面（易割冒口），并采用保温套减少热量的散失，保证金属液的有效补缩。

优选的，所有的浇道采用耐火砖管，各连接处采用二分道八角中心砖。由于工厂用大型铸钢支架钢液流量远大于1t，所以选择耐火砖管作为本铸件的各个直浇道、内浇道以及内浇道材料。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统：①安全性：按照上述铸造工艺所得到的大型铸钢支架，铸件的厚大部位以顶部凹槽部位缩松完全消失，铸件性能好，保证了实际使用中的安全性；②经济性：充分发挥了冒口的补缩能力，完全凝固后冒口中剩余的金属量较少，减少了浪费，易割冒口可提高铸件成品率，节约时间，降低清理量和热处理成本，生产实践表明，易割冒口与普通冒口相比可节约清理费用13%；得到的铸件质量好，产品寿命长，节约更换支架的成本；③适用性：铸件的顶部和侧面均设有供机械设备之间配合连接的孔，通用性好，可满足多种需求；采用重力铸造方式，工艺简便、易行，有利于提高生产效率；降低了更换设备所需的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的结构轴测图。

图2为本发明的结构侧视图。

图3为本发明的浇口杯的结构轴测图。

图4为本发明的浇口杯的结构全剖视图。

图5为本发明的冒口的结构轴测图。

图6为本发明的冒口的侧视半剖视图。

图7为本发明的冒口的结构全剖视图。

图中标记如下：

1-浇口杯，2-主直浇道，3-分配反直浇道，4-分配横浇道，5-内浇道，6-冒口，101-高平面，102-低平面，103-出液口，104-过滤挡板。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统，包括自动分配的阶梯式浇注系统和冒口6，所述自动分配的阶梯式浇注系统包括浇口杯1和浇道结构，所述浇道结构包括主直浇道2，所述主直浇道2的顶部与浇口杯1的出液口处固定连接，所述主直浇道2的底部通过两根相对的分配横浇道4分别与两侧对称的两根分配反直浇道3固定连接，所述分配横浇道4与主直浇道2垂直，每根分配反直浇道3上以一定间距固定连接有三根内浇道5，三根内浇道5互相平行，且内浇道5、分配反直浇道3和分配横浇道4之间三者互相垂直；最下部的内浇道5位于分配反直浇道3的底端部、且位置高于分配横浇道4；所述冒口6位于所要铸造铸钢支架的顶面四角上部。

本实施例采用了优选方案：从下到上，内浇道5的长度由铸件外轮廓与浇注系统的距离决定；三根内浇道5之间竖直间距相同。所述浇口杯1的内槽底面呈阶梯状，阶梯状的内槽底面的高平面101上开有竖直的出液口103与主直浇道2固定连接，低平面102上方间隔设置有竖直的过滤挡板104，所述过滤挡板104与低平面102一侧槽壁的距离小于与高平面101一侧槽壁的距离；所述冒口6为腰型冒口，所述腰型冒口的横截面为腰形，且腰型冒口从上到下渐缩；所述腰型冒口的底端面内还设有具有破裂性能的断面；所述冒口6外侧还设有保温套，所述保温套采用空心微珠材料；所述冒口6的底部还设有隔片，所述隔片材料为15%粘土、60%耐火泥、10%膨润土、15%耐火砖粉，水12%；所有的浇道采用耐火砖管，各连接处采用二分道八角中心砖。

本实施例具体操作为：利用砂芯对所铸造的产品进行造型，预留出与工艺浇注系统连接的浇道，将各个内浇道口与对应的浇道结构的内浇道连接，并在砂芯上留好排气孔，在铸件顶面四角上部设置冒口6，钢液从浇口杯1按照图1中所示的路径经过过滤后进入主直浇道2，然后从两根相对的分配横浇道4进入两根分配反直浇道3，再从分配反直浇道分配给各自的内浇道5，实现逐层浇注，浇口杯1的过滤是通过过滤挡板104实现的；钢液在铸型内冷凝的过程中，体积会发生收缩，因此采用冒口6进行补缩，腰型冒口可以很好的进行补缩，铸造完成后，腰型冒口底部具有破裂性能的断面，可以使多余的部分更容易被切割。

本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。