专利名称：大型铸齿铸件防止铸齿表面产生铸造缺陷的方法
技术领域：
本发明涉及材料成型，特别是涉及大型带齿零件在铸造过程中防止 其铸齿产生铸造缺陷的一种方法，以及该方法在大型柴油机盘车轮铸件 铸造过程中的应用。
背景技术：
盘车轮是船用低速柴油机中的大型带齿园形厚大件，它的主要功能是柴油机启动盘车。铸件大小G3000-4000mm，厚度200-400mm，重量 15-25吨。齿形若为机械加工成型，加工费用高昂，加工周期长。为降 低加工成本，縮短生产周期，大型盘车轮的齿改为铸齿，不进行机械加 工，只进行打磨精整，因此，对齿形的要求极高，除要求高铸造精度外， 不允许铸齿表面上存在深度》5mm的渣孔、砂孔、气孔、夹杂等表面缺 陷。根据技术规范，该铸件材料为C4(HT300)，分体试棒性能抗拉强 度300-400N/mm 布氏硬度200-250HB;盘车轮本体齿侧面布氏硬度》 160HB;化学成分名义值C: 3.1%, Si: 1.7%， Mn: 0.8%, P《0.2%， S 《0.15%。对于带铸齿的盘车轮铸件的铸造方法， 一般采取尽量扒浄铁液中浮 渣，设计挡渣效果好的浇注系统，增加铸齿表面打磨量，加大铸齿上平 面加工余量，增加铸齿上平面出气冒口数量等措施，但总无法避免浇注 过程，散砂和铁水在型腔内产生的二次氧化夹渣，随铁水流流向铸齿表 面，铸齿区域型腔气体也难以排出，铸齿表面就容易产生夹渣、夹砂、 气孔等缺陷，不但操作麻烦，打磨工作量大，铸齿表面质量也不尽滿意。发明内容本发明的目的在于克服现有技术上的不足，提供一种大型铸齿零件 在铸造过程中防止铸齿出现铸造缺陷的方法，以防止铸齿面产生渣孔、 砂孔、气孔和夹杂，并提高铸齿的致密性，操作方便，减少打磨，提高 效率，降低成本。为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下 大型铸齿铸件防止铸齿表面产生铸造缺陷的方法，包括制作模具、 造型、合箱、浇铸、铸型冷却、铸件清理和热处理等常规步骤，铸型的 铸造工艺分型面设在铸齿铸件的上平面，使铸件的铸齿全部置于下半砂 箱，采用底注的方式浇注熔液，其特征在于，在砂型分型面的铸齿齿顶 圆上方设置一圈集渣槽，该集渣槽位于上半砂箱内，集渣槽将所有的铸 齿连接在一起，且在集渣槽的上方设置有多个出气冒口。在大型盘车轮铸造中使用上述铸造方法以获得合格铸齿的铸造步骤主要包括模具制作，树脂砂造型，水平分型，铸件的铸齿处于下砂 箱内，每6-8齿为一坭芯，由多个坭芯组合形成盘车轮的外围铸齿，底 注、带有过滤网的开放式浇注系统，补縮冒口设置于盘车轮较厚处，在 齿顶圆处设置了集渣槽，集渣槽采用环状设计，集渣槽上方设有排气冒 口，主要功能是排气和有利于浮渣向集渣槽集中，采用圆形的明冒口， 集渣槽上的出气明冒口，在铸件清理时去除，而集渣槽在铸件粗加工时 加工掉。上述铸造步骤如下；1) 以铸齿上平面为水平分型面，编制盘车轮的铸造工艺，包括带 过滤网集渣包的底注浇注系统设计；2) 根据铸齿的形状、尺寸，进行环形集渣槽及出气明冒口设计；3) 按铸造工艺图纸要求制作外模、芯盒；4) 采用呋喃树脂自硬砂造型、制芯；5) 配箱合箱，预热铸型；6) 熔炼浇注，中频炉熔炼，最高熔化温度1500-1520°C;孕育温
度1420-1360°C;浇注温度1300-1330°C;7) 浇注后铸件在铸型中缓慢冷却；8) 铸件清理；9) 铸件进行常规热处理，消除应力；10) 铸件毛坯检验合格后划线加工，集渣槽在粗加工时去除。上述的盘车轮在铸造过程中，所设计的集渣槽为环形，它设置在铸 齿平面上为，集渣槽的横截面为等腰梯形，梯形集渣槽的底部外缘与铸 齿齿顶圆外缘相重合，铸齿在分型面下方，环形集渣槽在分型面上方， 在集渣槽顶部均布有多个出气冒口。本工艺方法是一种使大型盘车轮铸件获得少缺陷或无缺陷铸齿的方法。设计出的集渣槽将所有的铸齿连接在一起，既排气、集渣，又解决 铸件翻身齿面容易损坏的问题。采用本发明的方法铸造盘车轮，操作简 单，劳动强度减小，生产效率提高，有效消除齿面上的渣气孔，同时， 铸齿材质致密性提高，齿形的精度提高。
图1是本发明实施例中集渣槽在铸件上的位置示意图。图2是铸件集渣槽部位放大图。其中，1—分型面2—盘车轮3—浇注系统4一坭芯 5—铸齿 6—集渣槽7—出气明冒口具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的铸齿铸件防止铸齿表面 产生铸造缺陷的方法作进一步的说明，并详细描述其在大型柴油机盘车 轮铸造中的应用。本发明的铸件生产过程，与原工艺方法大致相同，仅仅在木模制作、
造型和铸件粗加工上有一些差异。木模制作时要增加一个环形集渣槽和 若干个出气明冒口木模，造型时在上半砂箱要做出环形集渣槽和出气冒 口型腔，铸件粗加工时要将环形集渣槽加工掉，其他工序与原工艺方法 相同。本发明大型盘车轮铸造中使用上述铸造方法以获得合格铸齿的铸 造步骤主要包括模具制作，树脂砂造型，水平分型，铸件的铸齿处于 下半砂箱内，每6-8齿为一坭芯，由多个坭芯组合形成盘车轮的外围铸 齿，底注、带有过滤网的开放式浇注系统，补縮冒口设置于盘车轮较厚 处，在齿顶圆处设置了集渣槽，集渣槽采用环状设计，截面呈等腰梯形，底边尺寸等于铸齿高的1/4 1/2，梯形高与底边相等，环形底部直径等 于铸齿齿顶圆的直径。集渣槽上方设有排气冒口，主要功能是排气和有 利于浮渣向集渣槽集中，采用的是圆形的明冒口，冒口颈的直径为集渣 槽梯形上边长的0. 8 0. 9，数量为8 12个。上述设计的直观图示如图 1所示，图1是本发明实施例中集渣槽在铸件上的位置示意图，图中左 侧为盘车轮铸造的俯视图，右侧为左侧图的A—A向剖视图，由图中可以 看出，圆形的盘车轮2木模制出后平放于下半砂箱内，以盘车轮2的上 表面为分型面l，此时整个盘车轮2处于下半砂箱内，由多个坭芯4组 合形成盘车轮2的外围铸齿5，在由铸齿外缘形成的齿顶圆的上部设置 了集渣槽6，该集渣槽6位于上半砂箱内，集渣槽6为环状，其横截面 为等腰梯形，在集渣槽6上设置了出气明冒口 7。铸造完成以后，出气 明冒口 7在铸件清理时去除，而集渣槽6在铸件粗加工时加工掉。 实施例我们以船用柴油机型号为6K80MC-C的盘车轮铸造过程为例来进一 步阐述本发明方法的应用，但不能以此限制本发明的保护范围。船用柴油机6K80MC-C盘车轮的参数如下铸齿齿顶圆直径为 3800mm，齿厚为210mm，共60齿。 该方法的具体步骤包括1) 按水平分型方法编制盘车轮铸造工艺，盘车轮铸齿全部在下半砂 箱内，以盘车轮铸齿上平面为分型面；2) 根据铸齿的尺寸进行集渣槽设计，集渣槽为环形，其横截面为梯 形，该集渣槽设置于铸齿上方的上半砂箱内，集渣槽上方设置有12个出 气冒口，对于集渣槽的设计更为详细的请看图2，图2是铸件集渣槽部 位放大图，图中盘车轮；3) 按铸造工艺图纸要求制作外模、芯盒；4) 采用呋喃树脂自硬砂造型、制芯。上半砂箱的环形集渣槽的外圆 直径与下半砂箱的盘车轮齿顶圆的直径大小相同，均为3800mm。配箱 时，按顺序下铸齿坭芯，每个铸齿坭芯含有6个铸齿，共有10个坭芯组 成盘车轮的60齿，每下一只坭芯，都要用检验样板检査铸型铸齿根尺寸 是否符合要求。下好盘车轮中心孔坭芯后，吸净型腔内的散砂、积灰， 合箱；用铸型热风预热铸型，做好浇注前准备工作。6) 熔炼浇注。炉料配比新生铁20%+废钢40%+回炉料40%,采 用中频炉进行熔炼，最高熔化温度为1500-1520°C，孕育温度为 1420-1360。C，孕育剂为75FeSi，孕育计的加入量占炉料总重量的0.4%， 浇注温度为1300-133CTC;7) 浇注后铸件在铸型中缓慢冷却6天后开箱；8) 铸件清理，去除浇口、冒口、披缝；9) 铸件进行常规热处理，消除应力；10) 铸件毛坯检验合格后送机加工车间划线加工，铸件上的集渣槽 在粗加工时去除。采用本发明的方法铸造的盘车轮，能够有效地防止铸齿面产生渣孔、 砂孔、气孔、夹杂等铸造缺陷，铸造完成以后打磨工作量小，尺寸精度 高、铸齿面只需简单打磨而不再需要机械加工。
权利要求
1.大型铸齿铸件防止铸齿表面产生铸造缺陷的方法，包括制作模具、造型、合箱、浇铸、铸型冷却、铸件清理和热处理，铸型的铸造工艺分型面设在铸齿铸件的上平面，铸件的铸齿全部置于下半砂箱，采用底注的方式浇注，其特征在于，在砂型分型面的铸齿齿顶圆上方设置一圈集渣槽，该集渣槽位于上半砂箱内，集渣槽将所有的铸齿连接在一起，且在集渣槽的上方设置有多个出气冒口。
2. 权利要求1所述的大型铸齿铸件防止铸齿上产生铸造缺陷的方法在大型船用柴油机盘车轮铸造中的应用，其特征在于，包括如下步骤 1 )以盘车轮铸齿的上平面为水平分型面的方法编制盘车轮的铸造 工艺，设计带过滤网集渣包的底注浇注系统；2) 根据铸齿的尺寸进行集渣槽及出气冒口设计；3) 按铸造工艺图纸要求制作外模、芯盒；4) 采用呋喃树脂自硬砂造型、制芯；5) 配箱合箱，预热铸型；6) 熔炼浇注，中频炉熔炼，最高熔化温度为1500-1520°C，孕育温 度为1420-1360°C，浇注温度为1300-1330°C;7) 浇注后铸件在铸型中缓慢冷却；8) 铸件清理；9) 铸件进行常规热处理，消除应力；10) 铸件毛坯检验合格后划线加工，集渣槽在粗加工时去除。
3. 权利要求2所述的大型盘车轮铸造中防止铸齿产生铸造缺陷的 方法，其主要特征在于，所述的集渣槽为环形，它设置在铸齿平面上方， 集渣槽的横截面为梯形，梯形集渣槽的底部外缘与铸齿齿顶圆外缘相重 合，铸齿在分型面下方，环形集渣槽在分型面上方，在集渣槽顶部均布 有多个出气冒口。
全文摘要
本发明涉及大型铸齿铸件防止铸齿表面产生铸造缺陷的方法，包括制作模具、造型、合箱、浇铸、铸型冷却、铸件清理和热处理，铸型的铸造工艺分型面设在铸齿的上平面，铸件上的铸齿位于下半砂箱，在砂型分型面的铸齿齿顶圆上方设置一环形的集渣槽，该集渣槽与所有的铸齿连接在一起，在集渣槽的上方设置有多个出气冒口。采用本发明方法，能有效防止大型铸件如盘车轮的铸齿面上产生渣气孔，又能提高铸件的材质致密性，提高铸齿齿形的精度，本发明方法的造型操作简单，减少铸件清理打磨和机加工的工作量，提高了生产效率，降低了生产成本。
文档编号B22C9/00GK101209486SQ20071017268
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者敏 江, 陶卫生, 高永建 申请人:上海沪临金属加工有限公司;沪东重机有限公司