防止裂纹的筒形铸件浇注系统及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸件的浇注技术，具体地，涉及一种防止裂纹的筒形铸件浇注系统及其设计方法。
【背景技术】
[0002]筒形铸件是一种常见铸件，该类铸件广泛应用于航空航天、船舶、汽车以及其他工业领域，随着现代铸造技术的发展，轻量化、高精度、高复杂度的筒形铸件铸造方法已成为研究热点。
[0003]裂纹的产生是筒类铸件在生产过程中容易出现的主要缺陷，是制约铸件合格率的主要原因，并且其延伸范围广、深度大，难以补焊，裂纹的产生往往伴随着铸件报废。筒类铸件铸造时常采用立筒加缝隙式浇道的浇注系统，常规的立筒加缝隙式浇道浇注系统由于立筒壁直径大于筒类铸件壁厚，且立筒温度场普遍高于筒类铸件本体，造成立筒凝固顺序落后于筒类铸件本体的现象，这一现象会导致立筒凝固时会对已完成凝固的筒类铸件本体产生拉应力，且拉应力分布会呈弧形，以立筒上下两端为最大，中间段为最小。当分布在筒形铸件周围的多根立筒同时产生对筒形铸件的拉应力时，极易在铸件应力集中处产生裂纹。为解决这一问题，传统采用的贴边的方法，但大面积的贴边只能缓解裂纹产生的倾向，并不能消除应力，铸件内应力并未消除易在后续加工中产生新的裂纹。且该方法需大量贴边材料，这些材料在后续粗加工中都将被切削，对材料较为浪费。
[0004]对于高度较高的筒形铸件，为保证铸件质量，采用多阶梯缝隙式浇道，在立筒和缝隙式浇道结合处采用较小或无倒角设计，造成人为应力集中，引导裂纹发生在立筒和缝隙浇道上。浇注系统设计合理时，可有效释放铸件应力，减轻铸件开裂倾向，防止裂纹缺陷。同时在缝隙浇道靠近铸件本体一侧添加适当贴边材料及圆角过渡，使人为造成的裂纹不至向铸件本体延伸。
[0005]因此浇注系统的设计对降低铸件开裂风险至关重要。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种防止裂纹的筒形铸件浇注系统及其设计方法。
[0007]根据本发明的一个方面提供的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，包括立筒、缝隙浇道和铸件本体；
[0008]其中，所述立筒连通所述缝隙浇道的后端，所述缝隙浇道的前端连通所述铸件本体；所述缝隙浇道的上侧面与立筒之间夹角为锐角；
[0009]所述缝隙浇道的前端设置有补贴，形成补缩通道。
[0010]优选地，所述缝隙浇道包括多个缝隙浇道段，所述立筒通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。
[0011]优选地，所述缝隙浇道与所述立筒之间通过锐角过渡。
[0012]优选地，所述补贴的宽度与补缩距离之间的关系为:
[0013]S1 的取值范围为[0.6δ，0.8δ]
[0014]其中，S1补贴的宽度，δ为补缩距离确定。
[0015]优选地，所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm]；
[0016]其中，所述铸件本体的高度大于等于300mm。
[0017]根据本发明的另一个方面提供的所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，包括如下步骤:
[0018]步骤S1:将缝隙浇道和立筒之间连接设置为锐角；
[0019]步骤S2:在缝隙浇道前端设置补贴，形成补缩通道；
[0020]步骤S3:将缝隙浇道设计成多段式。
[0021]优选地，所述缝隙浇道包括多个缝隙浇道段，所述立筒通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。
[0022]优选地，所述缝隙浇道与所述立筒之间通过锐角过渡。
[0023]优选地，所述补贴的宽度与补缩距离之间的关系为:
[0024]3,(0.6-0.8)5
[0025]其中，S1补贴的宽度，δ为补缩距离确定。
[0026]优选地，所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm]；
[0027]其中，所述铸件本体的高度大于等于300mm。
[0028]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0029]1、本发明中在缝隙浇道和立筒之间连接设置锐角，造成定向应力集中，引导裂纹在缝隙浇道与立筒之间产生，从而释放铸件应力，防止裂纹在铸件本体产生；
[0030]2、本发明中在缝隙浇道前端设置补贴，形成补缩通道，并使热节外移，同时补贴形成的圆角过渡防止应力集中，间接引导裂纹在指定部位产生；
[0031]3、本发明中缝隙浇道设计成多段式，有效减小立筒变形对铸件的拉应力，同时也可以承载更多的锐角过渡区，使应力得到最大程度的释放；
[0032]4、本发明适用于筒形铸件的差压铸造；
[0033]5、本发明结构简单，布局合理，易于推广。
【附图说明】
[0034]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0035]图1为本发明中防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法步骤流程图；
[0036]图2为本发明中防止裂纹的筒形铸件浇注系统的结构示意图；
[0037]图3为图2中A部分的局部放大图。
[0038]图中:
[0039]I为缝隙浇道；
[0040]2为立筒；
[0041]3为补贴；
[0042]4为铸件本体。
【具体实施方式】
[0043]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0044]在本实施例中，本发明提供的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，包括立筒2、缝隙浇道I和铸件本体4 ；
[0045]其中，所述立筒2连通所述缝隙浇道I的后端，所述缝隙浇道I的前端连通所述铸件本体4 ;所述缝隙浇道I的上侧面与立筒2之间夹角为锐角；所述缝隙浇道I的前端设置有补贴3，形成补缩通道。
[0046]所述缝隙浇道I包括多个缝隙浇道段，所述立筒2通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。所述缝隙浇道I与所述立筒2之间通过锐角过渡。
[0047]所述补贴3的宽度与补缩距离之间的关系为:
[0048]3,(0.6-0.8)5
[0049]其中，δ i补贴3的宽度，δ为补缩距离确定。即缝隙浇道I前端补贴的宽度根据铸件直径和补缩距离确定。
[0050]所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm];所述铸件高度除以的参数大小根据铸件流动性及铸件直径确定
[0051]其中，所述铸件高度大于等于300mm。
[0052]本发明提供的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，包括如下步骤:
[0053]步骤S1:将缝隙浇道I和立筒2之间连接设置为锐角；
[0054]步骤S2:在缝隙浇道I前端设置补贴3，形成补缩通道；
[0055]步骤S3:将缝隙浇道I设计成多段式。
[0056]所述缝隙浇道I包括多个缝隙浇道段，所述立筒2通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。所述缝隙浇道I与所述立筒2之间通过锐角过渡。所述补贴3的宽度与补缩距离之间的关系为:
[0057]6,(0.6-0.8)6
[0058]其中，S1补贴3的宽度，δ为补缩距离确定。
[0059]所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm]；
[0060]其中，所述铸件本体的高度大于等于300mm。
[0061]本发明提供的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法的原理为:
[0062]在缝隙浇道I和立筒2之间连接设置锐角，造成定向应力集中，引导裂纹在缝隙浇道I与立筒2之间产生，从而释放铸件应力，防止裂纹在铸件本体4产生；
[0063]在缝隙浇道I前端设置补贴3，形成补缩通道，并使热节外移，同时补贴3形成的圆角过渡防止应力集中，间接引导裂纹在指定部位产生；
[0064]缝隙浇道I设计成多段式，有效减小立筒2变形对铸件的拉应力，同时也可以承载更多的锐角过渡区，使应力得到最大程度的释放。
[0065]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种防止裂纹的筒形铸件浇注系统，其特征在于，包括立筒、缝隙浇道和铸件本体； 其中，所述立筒连通所述缝隙浇道的后端，所述缝隙浇道的前端连通所述铸件本体；所述缝隙浇道的上侧面与立筒之间夹角为锐角； 所述缝隙浇道的前端设置有补贴，形成补缩通道。2.根据权利要求1所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，其特征在于，所述缝隙浇道包括多个缝隙浇道段，所述立筒通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。3.根据权利要求1所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，其特征在于，所述缝隙浇道与所述立筒之间通过锐角过渡。4.根据权利要求1所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，其特征在于，所述补贴的宽度与补缩距离之间的关系为: S1的取值范围为[0.6δ，0.8δ] 其中，\补贴的宽度，S为补缩距离确定。5.根据权利要求2所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统，其特征在于，所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm]; 其中，所述铸件本体的高度大于等于300_。6.一种权利要求1至5任一项所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤S1:将缝隙浇道和立筒之间连接设置为锐角； 步骤S2:在缝隙浇道前端设置补贴，形成补缩通道； 步骤S3:将缝隙浇道设计成多段式。7.根据权利要求6所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，其特征在于， 所述缝隙浇道包括多个缝隙浇道段，所述立筒通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。8.根据权利要求6所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，其特征在于，所述缝隙浇道与所述立筒之间通过锐角过渡。9.根据权利要求6所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，其特征在于， 所述补贴的宽度与补缩距离之间的关系为:δ 1= (0.6 ?0.8) δ 其中，\补贴的宽度，S为补缩距离确定。10.根据权利要求7所述的防止裂纹的筒形铸件浇注系统的设计方法，其特征在于，所述缝隙浇道段数量T的取值范围为[铸件本体的高度/200mm，铸件本体的高度/400mm]; 其中，所述铸件本体的高度大于等于300_。
【专利摘要】本发明提供了一种防止裂纹的筒形铸件浇注系统及其设计方法，包括立筒、缝隙浇道和铸件本体；其中，所述立筒连通所述缝隙浇道的后端，所述缝隙浇道的前端连通所述铸件本体；所述缝隙浇道的上侧面与立筒之间夹角为锐角；所述缝隙浇道的前端设置有补贴，形成补缩通道。所述缝隙浇道包括多个缝隙浇道段，所述立筒通过多个所述缝隙浇道段连通所述模具本体。本发明中在缝隙浇道和立筒之间连接设置锐角，造成定向应力集中，引导裂纹在缝隙浇道与立筒之间产生，从而释放铸件应力，防止裂纹在铸件本体产生；本发明中在缝隙浇道前端设置补贴，形成补缩通道，并使热节外移，同时补贴形成的圆角过渡防止应力集中，间接引导裂纹在指定部位产生。
【IPC分类】B22C9/08
【公开号】CN105195676
【申请号】CN201510710480
【发明人】陈舸, 肖旅, 李中权, 邹文兵, 秦守益, 何凯, 余国康, 李宝辉, 王小冬, 张旭亮
【申请人】上海航天精密机械研究所
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月27日