一种兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构及其使用方法与流程

本发明具体涉及兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构及其使用方法，属于有色金属熔模精密浇注成型工艺技术领域。

背景技术：

熔模精密铸造工艺是制造复杂薄壁铸件的重要方法，熔模精密铸造过程中，为确保薄壁铸件能够稳定、完整成型，浇注时还经常需要对型壳进行离心旋转，金属液在离心力的作用下，可以快速填充型壳中各个狭小的空腔部位。前期制作的离心浇注系统在离心浇注时，由于炉膛漏斗到离心盘的距离较大，如图1所示，使得液态钛从浇注到充型凝固的时间较长，金属液在浇注过程中存在大量的热量损失，从而导致金属液在充型之前的温度较低、流动性充填性较差，最终影响铸件的整体质量；因直径较小，前期制作的离心花盘对铸件尺寸结构的适应性较差，无法完成多种铸件的生产；此外，前期制作的离心花盘仅能够满足一炉两组和一炉四组模壳的离心浇注。

技术实现要素：

本发明针对上述背景技术中提出的问题，提供一种兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，通过加高离心花盘、连接托架和不同规格螺栓等多项工装，经过装配的方式连接，可以满足有色金属熔模精密铸造多组模壳离心浇注的要求。

本发明提出一种兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，包括加高离心花盘和连接托架，所述加高离心花盘为下方带支撑结构的圆盘，所述支撑结构上设置有若干圆孔，所述加高离心花盘圆盘中心设置有大通孔，所述大通孔外还设置有若干小通孔，所述圆盘的四周设置有若干组槽口，用于固定离心浇注工装及模壳；所述连接托架包括圆盘帽和圆筒，所述圆筒的下部设置有若干圆孔，所述圆盘帽上也设置有若干圆孔，所述连接托架固定于加高离心花盘的中心通孔处，所述加高离心花盘上端安装离心浇注工装及模壳，中间通过圆盘的若干小通孔与连接托架连接固定，下端通过支撑结构的若干圆孔与离心盘连接固定；所述连接托架的上端圆盘帽通过圆盘帽上若干圆孔与加高离心花盘和离心浇注工装连接固定，下端圆筒通过圆筒下部若干圆孔与离心盘连接固定，所述连接托架起到承接加高离心花盘与离心盘以及稳定整个离心浇注系统的作用。

优选地，所述加高离心花盘的整体高度为260mm。

优选地，所述加高离心花盘采用碳素结构钢q235制造。

优选地，所述加高离心花盘的圆盘上表面经过铣平后，加工出用来固定离心浇注工装的若干槽口；加高离心花盘的支撑结构下表面经过铣平后，加工出与离心盘上通孔相对应的连接固定用若干圆孔。

优选地，所述连接托架采用碳素结构钢q235制造。

优选地，所述连接托架的圆盘帽上表面经过铣平后，加工出用来固定加高离心花盘和离心浇注工装的若干圆孔；连接托架的圆筒的下表面经过铣平后，加工出与离心盘上螺纹孔对应的连接固定用若干圆孔。

优选地，所述加高离心花盘中心的大通孔外设置有四干小通孔，且四个小通孔围成圆环均匀分布。

优选地，所述连接托架的圆筒的下部设置有五个圆孔。

优选地，所述连接托架的圆盘帽上设置有四个圆孔。

优选地，所述加高离心花盘的圆盘的四周设置有六组槽口，其中四组槽口间隔90°设置，另两组槽口与上述四组槽口中的一组槽口间隔120°设置，以便完成一炉两组、一炉三组和一炉四组模壳的离心浇注。

所述的兼容多组模壳离心浇注的加高花盘结构的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步，将连接托架的下方圆筒放置于离心盘的中心，通过连接托架下端的五个圆孔和离心盘上方五个对应的螺纹孔用内六角螺栓连接固定；

第二步，将加高离心花盘套在连接托架的圆筒上，保证二者中心对齐，然后螺栓穿过离心浇注工装的四个圆孔、加高离心花盘上的四个圆孔和连接托架上端圆盘的四个圆孔进行连接固定；

第三步，通过加高离心花盘下端支撑结构上的四个圆孔和离心盘上方四个对应的通孔用螺栓连接固定；

第四步，在安装好的加高离心花盘上放置模壳和离心浇注工装，所述模壳为2组、3组或4组，离心浇注工装下方的通孔与加高离心花盘的槽口使用螺栓连接固定；

第五步，锁紧离心浇注工装和膜壳，组装完成后，进行有色金属熔模精密铸件的离心浇注，浇注完成后，先松开离心浇注工装，将模壳移走，再对加高离心花盘进行清理，下次使用时直接放置模壳并安装离心浇注工装即可，不必拆卸加高离心花盘。

本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构的有益效果为：

1、本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，其结构稳固、装卸方便。该结构能够有效减少熔融金属在浇注时的热量损失，保证精密铸件的成型质量，同时可以提高对铸件尺寸结构的适应性，并兼具一炉两组、一炉三组和一炉四组模壳离心浇注的能力，使得生产资源调配更加灵活，铸件生产成本有效降低，企业技术能力得到提升，经济效益和社会效益良好。

2.本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，通过缩短漏斗到型壳之间的距离，增加加高离心花盘的直径，增设一炉三组模壳离心浇注的连接导轨，研究出结构稳固、装卸方便的加高离心花盘结构，可以提高设备对产品的适应能力，加强生产资源调配的灵活性，提升产品质量，同时有效降低铸件生产成本。

3.本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，专门用于有色金属熔模精密铸件的离心浇注，能够实现兼容多组模壳的离心浇注，并在0～300r/min转速下随离心盘稳定地旋转，降低工人劳动强度，提高生产者调配生产资源灵活性，提高产品质量，提升生产效率。

4.本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，保证在0～300r/min转速下，熔模精密铸件能稳定随离心盘旋转，金属液在离心力作用下对型壳的各个部位完整充型。

附图说明

图1为现有技术中的未加加高离心花盘结构的离心浇筑示意图；

图2为本发明中的加了加高离心花盘结构的离心浇筑示意图；

图3为本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构的剖视图。

图4为本发明所述的加高离心花盘的结构示意图一；

图5为本发明所述的加高离心花盘的结构示意图二；

图6为本发明所述的连接托架的结构示意图；

图7为本发明所述的加高离心花盘结构一炉两组模壳离心浇注的示意图；

图8为本发明所述的加高离心花盘结构一炉三组模壳离心浇注的示意图；

图9为本发明所述的加高离心花盘结构一炉四组模壳离心浇注的示意图；

附图标记：1-加高离心花盘；2-连接托架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-图9说明本实施方式。本实施方式所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构，包括加高离心花盘1和连接托架2，所述加高离心花盘1为下方带支撑结构的圆盘，所述支撑结构上设置有若干圆孔，所述加高离心花盘1圆盘中心设置有大通孔，所述大通孔外还设置有若干小通孔，所述圆盘的四周设置有若干组槽口，用于固定离心浇注工装及模壳；所述连接托架2包括圆盘帽和圆筒，所述圆筒的下部设置有若干圆孔，所述圆盘帽上也设置有若干圆孔，所述连接托架2固定于加高离心花盘1的中心通孔处，所述加高离心花盘1上端安装离心浇注工装及模壳，中间通过圆盘的若干小通孔与连接托架2连接固定，下端通过支撑结构的若干圆孔与离心盘连接固定；所述连接托架2的上端圆盘帽通过圆盘帽上若干圆孔与加高离心花盘1和离心浇注工装连接固定，下端圆筒通过圆筒下部若干圆孔与离心盘连接固定，所述连接托架2起到承接加高离心花盘1与离心盘以及稳定整个离心浇注系统的作用。

所述加高离心花盘1的整体高度为260mm，采取加高离心花盘的方式，将其高度提高了260mm(原30mm，现290mm)，并通过增加加高离心花盘1直径的方式，将其由原来的1200mm增加至1350mm，最终使得离心花盘适用于当前生产过程中使用的所有种类的离心浇道，提高了设备对不同种类精密铸造浇道及产品的适应能力。

所述加高离心花盘1采用碳素结构钢q235制造，其具有良好的韧性和强度，焊接性能好。根据设备和常用离心模壳的尺寸设计加高离心花盘1的直径和高度。所述加高离心花盘1的圆盘上表面经过铣平后，加工出用来固定离心浇注工装的若干槽口；加高离心花盘1的支撑结构下表面经过铣平后，加工出与离心盘上通孔相对应的连接固定用若干圆孔。

所述连接托架2采用碳素结构钢q235制造，根据离心花盘与离心盘的距离设计连接托架的高度，连接托架2设计成中空结构以便于安装操作。所述连接托架2的圆盘帽上表面经过铣平后，加工出用来固定加高离心花盘1和离心浇注工装的若干圆孔；连接托架2的圆筒的下表面经过铣平后，加工出与离心盘上螺纹孔对应的连接固定用若干圆孔。连接托架2起到承接离心花盘与离心盘的作用，防止浇注时离心花盘脱离离心盘而发生不规则的摆动，保持整个离心浇注系统的稳定性。

各个部分按照附图1所示进行组装，形成最终的可兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构。

所述加高离心花盘1为下方带支撑结构的圆盘，可根据实际需要设置圆盘的直径和高度；下方支撑结构采用减重设计，设计成中空结构，一方面减轻重量，另一方面便于叉车装卸。

该离心浇注加高离心花盘结构固定有色金属模壳进行离心浇注，在0～300r/min转速下，离心浇注加高离心花盘结构能稳定随离心盘旋转，金属液在离心力作用下对型壳的各个部位完整充型。

所述加高离心花盘1中心的大通孔外设置有四干小通孔，且四个小通孔围成圆环均匀分布。

所述连接托架2的圆筒的下部设置有五个圆孔。

所述连接托架2的圆盘帽上设置有四个圆孔。

所述加高离心花盘1的圆盘的四周设置有六组槽口，其中四组槽口间隔90°设置，另两组槽口与上述四组槽口中的一组槽口间隔120°设置，以便完成一炉两组、一炉三组和一炉四组模壳的离心浇注。

所述的兼容多组模壳离心浇注的加高花盘结构的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步，将连接托架2的下方圆筒放置于离心盘的中心，通过连接托架2下端的五个圆孔和离心盘上方五个对应的螺纹孔用内六角螺栓连接固定；

第二步，将加高离心花盘1套在连接托架2的圆筒上，保证二者中心对齐，将连接托架2的圆筒与圆盘帽焊接一体成型，然后螺栓穿过离心浇注工装的四个圆孔、加高离心花盘1上的四个圆孔和连接托架2上端圆盘帽的四个圆孔进行连接固定；

第三步，通过加高离心花盘1下端支撑结构上的四个圆孔和离心盘上方四个对应的通孔用螺栓连接固定；

第四步，在安装好的加高离心花盘1上放置模壳和离心浇注工装，所述模壳为2组、3组或4组，离心浇注工装下方的通孔与加高离心花盘1的槽口使用螺栓连接固定；

第五步，锁紧离心浇注工装和膜壳，组装完成后，进行有色金属熔模精密铸件的离心浇注，浇注完成后，先松开离心浇注工装，将模壳移走，再对加高离心花盘1进行清理，下次使用时直接放置模壳并安装离心浇注工装即可，不必拆卸加高离心花盘1。

本发明所述的兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构的具体工作原理解释：

从图1和图2的对比可以看出，采取加高离心花盘的方式，将其高度提高了260mm(原30mm，现290mm)，并通过增加加高离心花盘1直径的方式，将其由原来的1200mm增加至1350mm，最终使得离心花盘适用于当前生产过程中使用的所有种类的离心浇道，提高了设备对不同种类精密铸造浇道及产品的适应能力。

在使用凝壳炉熔炼生产熔融钛合金时，钛合金的过热度一般较低。前期制作的离心浇注系统在离心浇注时漏斗到离心盘的距离较大，这使得液态钛从浇注到充型的行程较长，凝固的时间也相应较长。金属液在此过程中存在大量的热量损失，导致了金属液在充型之前的温度较低，流动性、充填性较差，最终影响铸件的整体质量。通过加高离心花盘高度的方式，缩短金属液从漏斗到铸型型腔的距离，减少金属液在浇注过程中的热量损失，使得金属液在较高的温度状态和较好的流动状态下充分充填铸型，最终达到提高铸件整体质量的目的。

现有离心浇注系统可进行一炉两组型壳或一炉四组型壳的离心浇注任务，但随着承接生产钛合金产品种类的增多，以及受到现场离心浇道种类和数量的限制，对于某些产品若按一炉两组型壳进行离心浇注，则金属利用率非常低，生产成本大大增加；若按一炉四组型壳进行离心浇注，则有可能导致金属量不够，发生型壳浇不足的状况；另外，在最初工艺设计阶段，应充分考虑生产任务量与设备生产能力之间的关系，并在相同条件下尽可能减少型壳的数量。综合考虑离心花盘的结构特点和强度，在之前四组挡板导轨的基础上，又增设两组挡板导轨，将离心花盘设计成兼具一炉两组、一炉三组和一炉四组浇注能力的结构，从而实现降低工人劳动强度、提高生产者调配生产资源灵活性、提高生产效率、降低制造成本的目的。

对离心花盘的结构进行优化，将花盘下方加高部分设计为中空，并在保证强度的基础上进行减重设计，预留出叉车装拆插口，降低离心花盘重量和加工量的同时提高其装拆的便捷性。

随着离心花盘高度以及直径的增加必然会导致整个离心系统稳定性下降，严重则有可能会破坏设备底部驱动轴的真空密封。因此需设计出结构强度高、匹配性好、可操作性强的连接固定装置，使得整个离心浇注系统在高转速下可进行稳定生产。综合考虑了离心浇注系统各组件之间的位置关系，在离心盘、离心花盘之间设计安装一根“主心骨”，对两者进行连接和支撑，通过螺栓进行锁紧，保证离心系统的稳定性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。