专利名称：一种离心铸造消除轴、径向应力模具的制作方法
技术领域：
一种离心铸造消除轴、径向应力模具是属于作业成型类，涉及金属离心铸造技术领域。
目前，大型园筒形铸件，为确保铸件质量，防止砂眼、气孔、夹渣等缺陷，大都采用离心浇铸方法。当园筒形铸件中间或二端带有凸缘时，一般采用单层模筒砂衬，以便于脱模。但单层模筒砂衬，每件必制一个砂衬模，生产效率低，且铸件表面质量差，生产效率低，并有可能产生夹砂缺陷。较好的办法是用双层金属模筒加涂料的方法来铸造。即外模为一园筒形，内模为两个以上带内台的园筒形组合。但双层模筒由于内模筒直接接触高温液体，升温速度快，温升高。而外模筒不仅升温速度慢而且温度低。因此，内模筒在轴向(尤其是长件)与径向都对外模筒及紧固件作用以巨大的膨胀应力。用简单公式σ＝αE△t计算。如模筒材质为球墨铸铁，温差为300℃，则温差应力为σ＝12.7×10－6×1.5×106×300＝5715kgf／cm2。
由此可见，内模筒对外模筒及紧固件作用力之巨大。在模具设计时必须选择优良的材质，保证足够的壁厚和十分粗大的紧固螺钉和锥销。模具庞大笨重，容易出现螺钉和锥销松动或剪断，有时甚至造成重大事故。
为了克服上述用双层金属模筒加涂料来铸造铸件存在的缺陷，消除双模间存在巨大膨胀应力，在双模轴向端面和双模径向间增设耐温弹性元件。
本实用新型消除轴向膨胀应力的设计结构如图一所示。在双层园筒模具一端的前盖板(5)和后盖板(4)之间增设方形橡胶石棉盘根(7)填料。即在后盖板(4)上车二道或二道以上环形沟槽，沟槽尺寸大小需使方形橡胶石棉盘根(7)填料与沟槽间留以间隙，沟槽深度小于石棉盘根(7)的高度。用前盖板(5)压住后盖板(4)以锥销(6)紧固。前后盖板间留出膨胀间隙。当内模筒(2)快速升温轴向膨胀时，随着橡胶石棉盘根(7)的压缩变形，轴向膨胀应力随之减少或消除。
本实用新型消除径向膨胀应力的设计结构如图二所示。在内模筒(2)与外模筒(1)之间留以膨胀间隙△S，在内模筒(2)的外周铣削园周均布的轴向浅沟槽，沟槽数在3道以上，通常4道。内模筒(2)装进外模筒(1)中时，沟槽内插入纯铝板条(3)，其铝板厚度为膨胀间隙△S加沟槽深度，保证松配装入。铝板宽度小于沟槽宽度。装配后，内外模筒保持同心。保证运转平移无震动。当内模筒(2)快速升温径向膨胀时，铝板被压缩变薄，减少或消除了径向应力。
本实用新型的具体结构示意图见图一、图二。图一为模具的纵(轴)向剖视图。图二为模具的断面(径向)剖视图。图中(1)为外模筒；(2)为内模筒，由2节以上带内台模筒组成；(3)为铝板，用于作弹性膨胀用，也可用其他带韧性材料如铜板等制成；(4)为后盖板，盖板上有二道或二道以上的环形沟槽，供压盘根(7)用；(5)为前盖板；(6)为锥销，数个，锥销由内筒向外插入；(7)为橡胶石棉盘根，也可用其他耐温弹性材料制成；(8)为托轮，供支托园筒模具用，共四个，其中一组二个托轮带传动装置的主动托轮，用电机传动带动托轮旋转，从而使园筒模具旋转。另一组为被动轮；(9)为螺钉，数个，是将端盖(10)紧固在外模筒(1)上；(10)为端盖。图中筒内点划线部分为铸件示意。
铸造前，先用螺钉(9)将端盖(10)固定在外模筒(1)上，再将数节内模筒(2)装入外模筒(1)内，同时插入铝板(3)将内外模筒固定，且二模同心。内模筒(2)、端盖(10)及后盖板(4)的内壁均喷刷耐高温的涂料，再将后盖板(4)装上，将橡胶石棉盘根(7)装嵌在后盖板(4)的沟槽内，再装上前盖板(5)，用锥销(6)由筒内向外均匀敲击，将后盖板(5)固定。铸造铸件时，先启动电机，带动托轮(8)，使整个模具旋转，然后将高温金属液从端盖(10)或后盖板(5)的中心孔中浇入内模筒(2)内，浇铸厚度用金属液重量控制而得。
采用本实用新型模具，可以消除因双层模筒的内外温差而产生的膨胀应力，减轻模筒重量，缩小紧固件尺寸，降低对模筒材质强度的要求。从而降低模具成本，提高模具寿命，并确保安全生产和提高产品质量。
本实用新型适用于铸钢、铸铁、铜、铝合金等离心铸造工件的模筒设计，尤其对高温的钢、铁、铜更为适宜。工件直径在200～1000毫米，长度500～6000毫米，厚度30～300毫米均可使用，长度愈长效果愈好。
实施例用本实用新型模具铸造的材质为 ZCuAl10Fe3，外径600毫米，重850公斤带凸缘的重型滚板机螺套，组织细密，质量优良，模具轻巧，变形小，效果显著。
权利要求1.一种离心铸造消除轴、径向应力模具是由外模筒(1)、内模筒(2)、后盖板(4)、前盖板(5)、端盖(10)、锥销(6)、螺钉(9)、托轮(8)及铝板(3)和橡胶石棉盘根(7)组成，其特征在于a、前盖板(5)和后盖板(4)之间预留间隙及设有两道以上沟槽，沟槽内填有方形橡胶石棉盘根(7)；b、内模筒(2)与外模筒(1)之间预留径向间隙，内模筒(2)外周轴向均匀开有三道以上沟槽，沟槽内放置纯铝板(3)。
专利摘要本实用新型属作业成型类金属离心铸造技术领域，是一种能消除轴、径向应力的双层模具结构。即在双层模具之间和模具与端盖间增设耐温弹性元件。由于能消除内外模温差大而产生的轴、径向应力，能减轻模具重量、降低对模具材质要求，从而模具成本低、寿命长，并确保安全生产和提高产品质量。适用于铸钢、铸铁、铜、铝合金等离心铸造工件，特别是对高温材料和长大铸件尤为适合。
文档编号B22D13/00GK2139489SQ92218999
公开日1993年8月4日 申请日期1992年10月17日 优先权日1992年10月17日
发明者王朴安, 何德兴, 苏永锡, 徐金麟 申请人:南京化学工业(集团)公司化工机械厂