专利名称：后艉轴架的铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种军舰、民用船舶行业的后艉轴架的铸造方法。
背景技术：
后艉轴架是军舰(或民用船)上的关键零件，主要用于支撑高速旋转的螺旋推进器，承受强大的冲击力、扭转力，工作条件差，不仅对产品提出了很高的内在质量要求，而且对产品的线型和尺寸提出了非常苛刻的要求(其线型和尺寸直接影响军舰的航速以及对接安装)。由于该种产品尺寸大，结构为人字型结构(通常称为人字架)，而现有技术中普遍采用分体铸造后再拼焊方法，其生产的后艉轴架如图1所示，其存在拼焊焊缝这一薄落部位，增加了铸造成本、周期，在尺寸和内在质量方面，难以满足产品要求，降低了产品质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铸造成本低、周期短、且铸造产品质量高的后艉轴架的铸造方法。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案一种后艉轴架的铸造方法，包括以下步骤a.造型，采用外型实样，四周抽芯活动，内腔组芯，上面做盖板坭芯;
b.设置反变形量和工艺补正量，在二焊接脚板开档处设置反变形量进行修正，反变形量为Δ1＝L×[2％-(0.80％～0.95％)]，L为二焊接脚板开档距离，在焊接脚板处设置补正量，补正量为Δδ＝(0.3％～0.4％)×H，H为焊接脚板高度；c.设置拉档，拉档的厚度t＝(70％～90％)T，T为需控制尺寸部分的厚度；d.设置冒口，在轴毂处设置整圈冒口，在脚板和连臂处各设置一只冒口，在轴毂处，从连臂最厚处开始设置补贴，在二脚板和连臂处的冒口也从连臂最厚处设置补贴，补贴宽度B1＝(1.3～1.5)T，冒口宽度B＝(1.8～2.0)T，冒口高度h＝(1.3～1.5)B，T为热节圆直径，在二冒口之间的连臂中间二面放置冷铁；e.浇注，浇注温度为1540℃～1570℃，浇注系统的确定浇注时间t＝(0.7～0.9) 秒，G为铸件重量(公斤)，浇注速度v＝G/t(公斤/秒)，浇注系统系统尺寸确定∑F直∶∑F横∶∑F内＝1∶(1.1～1.2)∶(1.2～1.4)，∑F直、∑F横、∑F内分别为直浇口、横浇口、内浇口的总截面积，浇注系统要放在后艉轴架的外侧，要做到分层注入，先开下层浇口再开上层浇口；f.冒口的切割，要在割冒口退火后趁热割去，割冒口退火温度为800℃～850℃，保温8～10小时，切割冒口时温度控制在150℃以上，切割冒口时氧气工作压力≥12×105N/m2，丙烷工作压力≥0.6×105N/m2，要一次性割除；g.热处理，采用正火+回火，正火温度为890℃～930℃，回火温度为610℃～650℃；
h.粗加工，划出轴孔中心线和船体中心线，并将中心线引伸到轴孔外圆，划出二条连接臂内外的中心线和法向线，划出二焊接脚板的二端面中心线、外框线和肋骨线；i.精整打磨，要根据划出的中心线和各部位的精整样板进行，二条臂焊接脚板要做好一只脚板再做另一只脚板，不可同时进行；j.去除应力处理，采用整体进炉去除应力热处理，温度为590℃～620℃；k.去除拉档，割拉档时应先割留一段，再用碳刨、砂轮修正磨平。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果(1)采用整体铸造一次浇注成型，化学成分、性能均匀一致，避免分体铸造的不均匀性；(2)减少了分体铸造的拼焊焊缝这一薄落部位；(3)简化了生产工序，减少了分体铸造拼焊所需的加工、焊接、消除焊接应力、检验等工序；(4)缩短了生产周期，降低了制造成本；(5)在质量使用要求上更能符合设计要求。
图1是采用现有技术分体铸造再拼焊方法生产的后艉轴架的结构图；图2是采用本发明整体铸造法生产的后艉轴架的结构图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
一种军舰(或民用船)上用的后艉轴架的铸造方法，其包括以下步骤a.造型，采用外型实样，四周抽芯活动，内腔组芯，上面做盖板坭芯。配箱时在内腔坭芯之间填入干砂，便于收缩。由于外型采用实样造型，从而避免采用全部组芯造型方法而引起的尺寸偏差，外型尺寸可以得到保证，并且可以以外型为基准进行落坭芯、配箱以及作为精整打磨时的依据。
b.设置反变形量和工艺补正量，由于在二焊接脚板开档处收缩严重受阻，且在凝固冷却过程存在向外弹开的倾向，所以需设置反变形量进行修正，反变形量为Δ1＝L×[2％-(0.80％～0.95％)]，L为二焊接脚板开档距离。焊接脚板属于薄板部位，高度高，极易发生扭曲变形和收缩不均的现象，需设置补正量，补正量为Δδ＝(0.3％～0.4％)×H，H为焊接脚板高度。
c.设置拉档，拉档起着防止变形、控制尺寸的作用，其厚度设为略低于需控制尺寸部分的厚度，为t＝(70％～90％)T，T为需控制尺寸部分的厚度。拉档位置要对准，从上到下放3～4根，拉档与铸件接触处要放外冷铁，落坭芯时用卡板量对尺寸。
d.设置冒口，根据铸件使用要求和结构特点，轴毂和脚板部位要求最高、在轴毂处设置整圈冒口，在脚板和连臂处各设置一只冒口，在轴毂处，从连臂最厚处开始设置补贴，造成顺序凝固条件，使铸件得到充分补缩。同样在二脚板和连臂处的冒口也从连臂最厚处放置补贴，补贴宽度B1＝(1.3～1.5)T，冒口宽度B＝(1.8～2.0)T，T为热节圆直径，冒口高度h＝(1.3～1.5)B，在二冒口之间的连臂中间二面放置冷铁。
e.浇注，浇注前用热风炉烘模，做到热模浇注，浇注时要严格控制浇注温度，浇注温度为1540℃～1570℃。浇注系统的确定浇注时间t＝(0.7～0.9) 秒，G为铸件重量(公斤)，浇注速度v＝G/t(公斤/秒)，浇注系统系统尺寸确定∑F直∶∑F横∶∑F内＝1∶(1.1～1.2)∶(1.2～1.4)，∑F直、∑F横、∑F内分别为直浇口、横浇口、内浇口的总截面积。浇注系统要放在后艉轴架的外侧，采用开放式阶梯形浇注系统，即在二脚板下层各放二道内浇口，在中层和上层各放16道浇口，中层和上层用缓冲式直浇口连接，并采用分层浇注，即先开下层浇口浇注25～35秒，再开上层浇口，同时浇注。
f.冒口的切割，要在割冒口退火后趁热割去，割冒口退火温度为800℃～850℃，保温8～10小时，切割冒口时温度控制在150℃以上，切割冒口时氧气工作压力≥12×105N/m2，丙烷工作压力≥0.6×105N/m2，要一次性割除。
g.热处理，采用正火+回火，正火温度为890℃～930℃，回火温度为610℃～650℃，在装炉时铸件一定要填干、填实、垫平，二焊接脚板要放垂直。
h.粗加工划线，划线时不但要考虑到轴孔和轴孔二端面的加工余量，更要考虑到能够划出二焊接脚板的中心线和外框线，具体做法划出轴孔中心线和船体中心线，并将中心线引伸到轴孔外圆，划出二条连接臂内外的中心线和法向线，划出二焊接脚板的二端面中心线、外框线和肋骨线。
i.精整打磨，精整打磨是形成产品的最终形状和尺寸，精整时要根据划出的中心线和精整样板进行，二条臂焊接脚板要做好一只脚板再做另一只脚板，决不可二只脚板同时进行。在精整时要最终保留中心线，检验二焊接脚板的中心距离。
j.去除应力处理，在整个制作过程中存在着很大应力，为避免铸件存在应力而发生变形，要进行去除应力处理。去除应力处理采用整体进炉去除应力热处理。去除应力处理温度为590℃～620℃。
k.去除拉档，在应力去除后进行，应先割留一段，最好为30mm，再用碳刨、砂轮修正磨平。
采用本发明的整体铸造方法生产的后艉轴架，如图2所示，和现有技术的分体铸造再拼焊相比，具有下列优点(1)整体铸造由于一次浇注成型，化学成分、性能均匀一致，避免分体铸造的不均匀性；(2)减少了分体铸造的拼焊焊缝这一薄落部位；(3)简化了生产工序，减少了分体铸造拼焊所需的加工焊接、消除焊接应力、检验等工序；(4)缩短了生产周期，降低了制造成本；(5)在质量使用要求上更能符合设计要求。
权利要求
1.一种后艉轴架的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤a.造型，采用外型实样，四周抽芯活动，内腔组芯，上面做盖板坭芯；b.设置反变形量和工艺补正量，在二焊接脚板开档处设置反变形量进行修正，反变形量为Δl＝L×[2％-(0.80％～0.95％)]，L为二焊接脚板开档距离，在焊接脚板处设置补正量，补正量为Δδ＝(0.3％～0.4％)×H，H为焊接脚板高度；c.设置拉档，拉档的厚度t＝(70％～90％)T，T为需控制尺寸部分的厚度；d.设置冒口，在轴毂处设置整圈冒口，在脚板和连臂处各设置一只冒口，在轴毂处，从连臂最厚处开始设置补贴，在二脚板和连臂处的冒口也从连臂最厚处设置补贴，补贴宽度B1＝(1.3～1.5)T，冒口宽度B＝(1.8～2.0)T，冒口高度h＝(1.3～1.5)B，T为热节圆直径，在二冒口之间的连臂中间二面放置冷铁；e.浇注，浇注温度为1540℃～1570℃，浇注系统的确定浇注时间t＝ 秒，G为铸件重量(公斤)，浇注速度v＝G/t(公斤/秒)，浇注系统系统尺寸确定∑F直∶∑F横∶∑F内＝1∶(1.1～1.2)∶(1.2～1.4)，∑F直、∑F横、∑F内分别为直浇口、横浇口、内浇口的总截面积，浇注系统要放在后艉轴架的外侧，要做到分层注入，先开下层浇口再开上层浇口；f.冒口的切割，要在割冒口退火后趁热割去，割冒口退火温度为800℃～850℃，保温8～10小时，切割冒口时温度控制在150℃以上，切割冒口时氧气工作压力≥12×105N/m2，丙烷工作压力≥0.6×105N/m2，要一次性割除；g.热处理，采用正火+回火，正火温度为890℃～930℃，回火温度为610℃～650℃；h.粗加工划线，划出轴孔中心线和船体中心线，并将中心线引伸到轴孔外圆，划出二条连接臂内外的中心线和法向线，划出二焊接脚板的二端面中心线、外框线和肋骨线；i.精整打磨，要根据划出的中心线和各部位的精整样板进行，二条臂焊接脚板要做好一只脚板再做另一只脚板，不可同时进行；j.去除应力处理，采用整体进炉去除应力热处理，温度为590℃～620℃；k.去除拉档，割拉档时应先割留一段，再用碳刨、砂轮修正磨平。
2.根据权利要求1所述的后艉轴架的铸造方法，其特征在于，拉档从上到下放3～4根，拉档与铸件接触处要放外冷铁。
3.根据权利要求1所述的后艉轴架的铸造方法，其特征在于，浇注系统采用开放式阶梯形浇注系统，即在二脚板下层各放二道内浇口，在中层和上层各放16道浇口，中层和上层用缓冲式直浇口连接，并采用分层浇注，即先开下层浇口浇注25～35秒，再开上层浇口，同时浇注。
4.根据权利要求2或3所述的后艉轴架的铸造方法，其特征在于，浇注时要烘模，做到热模浇注。
5.根据权利要求4所述的后艉轴架的铸造方法，其特征在于，热处理时铸件要垫平，二焊接脚板要放垂直。
6.根据权利要求5所述的后艉轴架的铸造方法，其特征在于，拉档的割除要在应力去除后进行，割留30mm左右，再用碳刨、砂轮修正磨平。
全文摘要
本发明公开了一种后艉轴架的铸造方法，其采用整体铸造方法，一次浇注成型，化学成分、性能均匀一致，避免分体铸造的不均匀性，减少了分体铸造的拼焊焊缝这一薄落部位，简化了生产工序，减少了分体铸造拼焊所需的加工、焊接、消除焊接应力、检验等工序，缩短了生产周期，降低了制造成本，在质量使用要求上更能符合设计要求。
文档编号B63H23/34GK1751824SQ20041006653
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者陈德明, 王志刚, 俞正江, 徐伟平 申请人:上海重型机器冶铸厂