专利名称：船用合金预埋管铸件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水管，尤其是船用预埋管的制作方法，尤其是涉及铸件壁中的冷 却水道，不采用深钻孔打冷却水道的方法，而是直接采用在铸件中预埋钢管(即解决直接形 成冷却水道)的办法。
背景技术：
现有深钻孔打冷却水道浇铸的方法制作船用的冷却管。而采用预埋管合金铸件的 制作方法要求较高，其基本要求是预埋管合金管在高温铁水中既不能被高温铁水熔化，又 要求预埋管融合在铸件中，现有的制作方法不能处理好这个问题，因为钢管受到高温膨胀 要在一定范围内伸长，因此，浇铸时钢水要严格控制在特定范围内的制作方法。这样才能做 到浇铸时既不能被高温铁水所熔化，又能按预设方案正确地隔合在合金铸件中。而钢管因 在铁水中受高温膨胀而随着一定的区间伸长，这就决定了钢管在铸件型腔中采取定位措施 的特殊性。而钢的最低熔点约是1450°C和壁厚在Temm范围内，这就要求浇注温度严格控 制在一定的区间范围内。温度过高，使钢管易变形，直至熔化；反之，温度太低，型腔内的渣 不能被铁水溢出，铸件易产生缺陷。且钢管也不能有效地与铸件(铁水)所包溶，又易产生渗 漏、冷隔等现象。此外，钢管在型腔内的安放，又使铸件在浇注后温度不均勻，易产生铸件的 局部缩松等现象。各种因素和特定条件。同时，该铸件属全部金加工件，其技术工况决定了 该铸件在铸造过程中不允许有夹渣、夹砂、缩孔、缩松、冷隔、气孔、渣孔、砂孔等缺陷
发明内容
本发明目的是提出一种预埋水管，尤其是船用铸件预埋管的制作方法，不需要钻孔打 冷却水道，而采用在铸件中预埋钢管(冷却水道管)的制作方法，以满足高效、省时省力的效^ ο
本发明的技术方案是船用预埋管的制作方法，冷却小水管的钢管采用普通无缝 探伤管；此钢管的一端用车加工内螺纹加普通螺丝封口，另一端为车削外螺纹加标准螺母、 用以造型定位用；把金加工好的小水管的钢管冷弯成L型；进行去锈镀铬处理；盘香钢管即 大钢管的制作，大钢管在专业弯管机上初步弯曲成型并焊接成圆或者两个半圆焊接成圆； 把成型好的大钢管圆的四等分处与小水管的的钢管圆焊接，制作好的小水管的钢管与盘香 钢管即预埋钢管进行去锈镀铬处理；在铸件中预埋钢管浇铸方法是内外型腔的造型，在铸件外模即型腔外壁造型上采取 下部直径小，上部直径大，并由下而上逐渐增大的原则，在外模上部设置了大冒口外模造 型；且铸件外模进行分段造型，内芯泥芯整体造型，最终进行造型直立、置入小水管的钢管 与盘香钢管即预埋钢管，组合外模即型腔外壁，垂直浇注工艺；造型后的型腔预温措施造型中，型砂和金属管路中有大量的残余水分、空气需排出。 通过打热风对型砂和金属管路处，把热风预热温度控制在20(T300°C之间，打热风时间需控 制在5 8h之间；铸件的浇注温度控制在U6(T133(TC之间，该铸件经浇注4 后，在箱体中自然冷却至3400°C以下出箱，然后进行铸件的退火处理。
本发明的有益效果是用预埋空心钢管铸造技术对各种大型船用合金铸件是一种 替代，代替需要采用进行深钻孔加工冷却水道的手段，特别对一些冷却管路特殊、机械加工 手段较复杂的铸件，更具有一定的推广作用，当然对其它功能类似使用另类的铸件，也能起 到一定的借鉴和移植作用。从而达到省时、省力的经济效益。按照顺序冷却的铸造工艺原 则，我们在铸件造型结构和冷铁安放等采取了相应的技术措施。并且，因铸件是垂直浇注， 为确保铸件上部材质致密度，我们在铸件上端加放了相应“增压”冒口，其容积约是铸件的 25%，从而使铸件由上对下的补缩作用。
图1是大钢管即盘香钢管结构图； 图2是本发明浇注结构示意图 图3是本发明多层次的去渣结构措施 图4是钢水流动示意图。
上部中间大出气口 1、上部出气口 2、中间型腔出气口 3、钢管出气口 4、下部出气处 5、下部钢管出气处6、大钢管7、小钢管8、焊接处9、上部集渣浇口 11、上部集渣小冒口 12、 上部集渣大冒口 13、中部集渣槽14、下部集渣槽15。
具体实施方式
1、钢管选料和成型工艺措施钢管宜采用低牌号的普通无缝探伤管。目前采用的是GB/8163-1999 20#材质钢管， 经冷弯加工成型。
A、钢管(冷却小水管)的制作方法。
①通过计算，截取合理长度。
②钢管一端用车加工内螺纹加普通螺丝封口(操作时可灵活拆合)，另一端为车削 外螺纹加标准螺母(用以造型定位用)。
注使用普通标准螺母(螺丝)可降低制作成本和时间。③把金加工好的钢管在专 用设备上冷弯成L型(角度和弧度按技术要求)④进行去锈镀铬处理。
B、盘香钢管(大水管)的制作(见图1)盘香钢管的截面积为圆形，整体容积大。钢管成型后，其圆中心直径较小，位置特殊，因 使用技术和所处位置的要求，铸造时，须考虑朝下部安放。因此，是制造中较难控制的部位。 通过实践，我们采用二次成型制作工艺， 具体步骤如下①把设计好的钢管在专业弯管机上初步弯曲成型。
②因整圆较难控制截面形状和圆直径，把修正好的圆弧毛坯截取二个半圆。
③把二个半圆初合，并在二个接合处，分别倒坡口，并在坡口合缝处烧焊，磨平。
④经检查后，再在缝口处，外加包边，再烧焊包边，使之复合拼接。这样做，使钢管 缝口在大吨位铁水冲击下，能减缓钢管焊口在铸件型腔铁水中的溶解速度，从而使被包钢 管不被铁水堵塞。
⑤把成型好的大钢管四等分与小钢圆焊接(见图1)⑥把制作好的盘香管进行去锈镀铬处理。
2、铸造技术中的相应措施以上钢管是金加工的必要手段和铸造中的前期准备，由于该铸件是全部加工件，其特 点决定了该铸件不允许有夹渣、夹砂、缩孔、缩松、冷隔、气孔等缺陷。因此，除按照一般铸件 工艺外，根据其工作环境、材料、结构等特点，通过摸索，制定了如下特殊措施 (1)、多项工艺技术措施 根据其铸件特点，采取如下工艺措施根据其结构，在外模(型腔外壁)造型上采取下部直径小，上部直径大，并由下而上逐渐 增大的原则，在铸件上部设置了大冒口外模造型(根据实验处冒口约是铸件浇口截面积的 25%左右为宜)。这样，既解决了铸件成型后，上部易缩松及集渣等缺陷，又能彻底解决铸件 由下到上逐级冷却的铸造原则，从而使铸件真正做到由下到上逐层补缩作用。
该铸件因存放冷却水管的需要(见图2-4)，把铸件外模(型腔造型)进行分段造型， 泥芯整体造型的技术措施，最终进行造型直立组合、垂直浇注工艺。
根据该铸件需安放冷却管的特点，进行多层次的温度控制措施。采取如图新颖浇 注结构形式工艺措施和多层次的去渣技术措施、复式出气口。
(2)、温度控制技术措施。
根据该铸件多次需放金属冷却水管的特点，我们相应采取如下温度控制技术 ①造型后的型腔预温措施。
造型中，型砂和金属管路中有大量的残余水分、空气需排出。因此，我们通过对型 砂和金属管路打热风(铸造专用设备)，把预热温度控制在20(T30(TC之间，目的是使水分 不断在内部不断在型壁中释放出来，并使型腔温度保持均衡，打热风时间需控制在5、h之 间。
②浇注温度的控制措施。
该铸件的浇注温度控制在U6(T133(TC之间，从而既保证了钢管(冷却水管)不被 熔化，又使钢管外壁与型腔铁水融为一体。
③铸件的保温及出炉措施。
该铸件经浇注4 后，在箱体中自然冷却至400°C以下出箱，以确保铸件在使用中 的机械性能。
④铸件的退火温度控制技术措施。
根据该铸件特点，铸件经粗加工后(精加工前)我们相应进行了退火处理工艺(见 图3)，以消除铸件中的残余应力，保证成品的工作需要。
( 3 )、浇注工艺形式措施和速度控制技术措施。
①雨淋披缝结构形式。
根据其铸件造型时安放了冷却水管的特点，在浇注系统设计，尽量使铁水不对准 管子直接冲击。同时，又使铁水在铸件型腔中有规律地流动。
②浇注速度控制措施。
经实践证明，我们把铸件浇注速度控制在100-150kg/s，最大限度地把铸件控制在 特定时间内浇注完毕。
(4)、建立多层次的去渣措施。
铁水中的废渣和垃圾是铸件的死敌。除在炉前采用除渣手段外，在造型上，采用了 多层次的去渣结构形式，有上部大冒口集渣，中部洞孔增放集渣槽及下部加放沉式外圈集 渣装置的多层次的去渣措施。(见图)。
(5)、在造型中建立复式出气技术措施(见图)。
铸件中因为金属在冷却小管的存在，易使铸件中易产生气孔等缺陷，经反复实践， 采取了相应措施①金属钢管的除锈镀铬措施。
我们知道铸件中金属锈斑易产生气孔。因此，我们采取钢管(冷却水管)及附件的 镀铬措施，最大限度的减少“水汽”和最终产生气孔的形成。
②造型中的复式出气措施(见图)如上部的中间加放大管路出气口径及小冒口，中间造型的多管路出气口径及下部沉式 集渣圈的出气口径，通过上下多道冷却水管的出气口径，使该铸件中的浇注铁水过程中，能 顺利排出空气，最大限度地克服铸件如气孔等缺陷的生成。
(6)、防铸件缩松技术措施建立上部铸件大冒口措施，增加铁水上部对下部压力，从而保证铸件内部结构密度。建 立自下而上，由小到大(直径尺寸)的原则，使之能保证顺序冷却，而达到补缩效果。
对重要部位，如内壁，厚壁处建立冷铁摆放措施，从而避免铸件的缩松等缺陷的产 生。
权利要求
1.船用预埋管的制作方法，其特征是步骤如下1)加工冷却小水管冷却小水管的钢 管采用普通无缝探伤管；此钢管的一端用车加工内螺纹加普通螺丝封口，另一端为车削外 螺纹加标准螺母、用以造型定位用；把金加工好的小水管的钢管冷弯成L型；进行去锈镀铬 处理；2)盘香钢管即大水管的制作，大钢管在专业弯管机上初步弯曲成型并焊接成圆或者 两个半圆焊接成圆；把成型好的大钢管圆的四等分处与小水管的的钢管圆焊接，制作好的 小水管的钢管与盘香钢管即预埋钢管进行去锈镀铬处理；3)在铸件中预埋钢管浇铸方法 是内外型腔的造型，在铸件外模即型腔外壁造型上采取下部直径小，上部直径大，并由下 而上逐渐增大的原则，在外模上部设置了大冒口 ；且铸件外模进行分段造型；内芯泥芯整 体造型，最终造型直立、置入小水管的钢管与盘香钢管即预埋钢管，组合外模即型腔外壁， 采用垂直浇注工艺；4)造型后的型腔预温措施将造型中型砂和金属管路中有大量的残 余水分、空气排出通过打热风对型砂和金属管路处，把热风预热温度控制在20(T30(TC之 间，打热风时间需控制在5、h之间；5)铸件的浇注温度控制在U6(T133(TC之间，该铸件经 浇注4 后，在箱体中自然冷却至400°C以下出箱，然后进行铸件的退火处理。
2.根据权利要求1所述的船用预埋管的制作方法，其特征是盘香钢管的制作，①把钢 管毛坯在专业弯管机上初步弯曲成型；②修正好的圆弧毛坯截取二个半圆；③把二个半圆 初合，并在二个接合处，分别倒坡口，并在坡口合缝处烧焊，磨平；再在缝口处，外加包边，再 烧焊包边，使之复合拼接。
3.根据权利要求1所述的船用预埋管的制作方法，其特征是①根据其结构，在外模造 型上采取下部直径小，上部直径大，并由下而上逐渐增大的原则，在铸件上部设置了大冒口 外模造型，冒口约是铸件浇口截面积的25%。
4.根据权利要求1所述的船用预埋管的制作方法，其特征是、浇注工艺形式措施和速 度控制方法铸件浇注速度控制在100-150kg/s，最大限度地把铸件控制在特定时间内浇 注完毕。
5.根据权利要求1所述的船用预埋管的制作方法，其特征是造型中的复式出气措施 上部的中间加放大管路出气口径及小冒口，中间造型的多管路出气口径及下部沉式集渣圈 的出气口径，通过上下多道冷却水管的出气口径，使该铸件中的浇注铁水过程中，能顺利排 出空气，最大限度地克服铸件如气孔等缺陷的生成。
6.根据权利要求1所述的船用预埋管的制作方法，其特征是建立多层的去渣措施设 有上部大冒口集渣，中部洞孔增放集渣槽及下部加放沉式外圈集渣装置的多层次的去渣措 施。
全文摘要
船用预埋管的制作方法，步骤如下1)加工冷却小水管，2)加工盘香钢管即大水管制作好的小水管的钢管与盘香钢管即预埋钢管进行去锈镀铬处理；3)在铸件中预埋钢管浇铸方法是铸件外模进行分段造型；内芯泥芯整体造型，最终造型直立、置入小水管的钢管与盘香钢管即预埋钢管，组合外模即型腔外壁，采用垂直浇注工艺；4)造型后的型腔预温措施通过打热风对型砂和金属管路处，把热风预热温度控制在200~300℃之间，打热风时间需控制在5~8h之间；5)铸件的浇注温度控制在1260~1330℃之间，该铸件经浇注48h后，在箱体中自然冷却。本发明代替进行深钻孔加工冷却水道工艺，尤其针对冷却管路特殊的铸件，更具有省时、省力的效果。
文档编号B22D19/00GK102039395SQ201110000778
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者王健林, 王龙良, 许仲贤, 郑保锋, 陈祖兴 申请人:无锡市回力铸造厂