專利名稱：柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于柴油機的鑄件的制造方法，特別是一種柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法。
背景技術(shù)：
柴油機鑄鋼中間體是船用低速大功率柴油機的關(guān)鍵部件之一。中間體貫穿螺栓孔屬于細長孔，細長孔鑄造一直是鑄造生產(chǎn)的一個難題。名稱為“具有深長通孔鑄鋼件的鑄造方法”，申請?zhí)枮?2145014.5的發(fā)明專利申請，公開了一種具有深長通孔鑄鋼件的鑄造方法，其方法是采用厚壁無縫鋼管制成水冷芯骨，鑄型澆注時或澆注后通過水冷芯骨通水冷卻。不足之處是水資源浪費嚴重，增加了成本。
中間體壁厚相差較大，鑄件在凝固過程中產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，容易產(chǎn)生熱裂紋，特別是在貫穿螺栓管兩側(cè)圓弧過渡處，即貫穿螺栓管與焊接板圓弧連接處和貫穿螺栓管與中間腹板圓弧連接處，產(chǎn)生較嚴重的熱裂紋?，F(xiàn)有技術(shù)是加大該處圓角，控制鋼水澆注溫度和提高砂型整體退讓性來減小收縮應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生。但由于該處是熱節(jié)部位，凝固較晚，如果得不到鋼水的補縮，在中心部位產(chǎn)生縮孔、縮松，形成裂紋源；另一方面，該處由于應(yīng)力集中，很容易產(chǎn)生熱裂紋。現(xiàn)有技術(shù)并不能完全消除該處的裂紋，只有采取磁粉探傷并清除該處缺陷后，通過焊補來完全消除裂紋。
柴油機中間體的兩個貫穿螺栓孔中心距離要求較高，偏差不超過±5mm。由于中間體的兩個貫穿螺栓孔較長，在鑄造過程中，兩個貫穿螺栓孔之間的開檔距離難以控制，工藝上一般設(shè)置拉筋進行控制?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題是(1)、拉筋容易產(chǎn)生彎曲變形，特別是正火熱處理后，由于拉筋的彎曲變形，導致中間體的兩個貫穿螺栓孔中心距變小。(2)、割掉拉筋后，拉筋與兩個貫穿螺栓管連接處有裂紋缺陷。經(jīng)磁粉探傷，清除鑄件上的裂紋時，往往將貫穿螺栓管挖穿，嚴重影響了鑄件的質(zhì)量。也有采用在拉筋上設(shè)置冒口，加強該部位的補縮的方法來消除該處的裂紋，但效果并不明顯，磁粉探傷后仍然有裂紋存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止中間體的兩個貫穿螺栓孔粘砂和砂芯燒結(jié)，防止熱裂紋的產(chǎn)生，防止中間體的變形以及拉筋與貫穿螺栓管連接處裂紋的產(chǎn)生柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，包括以下步驟風冷芯骨制作
貫穿螺栓孔砂芯采用厚壁無縫鋼管8制成風冷芯骨，在貫穿螺栓管7上設(shè)置冒口2，兩個冒口2之間的圓弧過渡處設(shè)置隨形外冷鐵3；模型制作采用型板造型，做型板兩塊，上下箱通過定位銷來定位，在貫穿螺栓管7兩側(cè)圓弧過渡處做隨形外冷鐵3的木模，防止中間體1產(chǎn)生變形的截面為十字形的拉筋4固定在型板上；隨形外冷鐵3制作用隨形外冷鐵木模造型，澆注出鋼制隨形外冷鐵3，將使用面打磨光滑后備用；混砂原砂為石英砂，采用有機酯水玻璃自硬砂造型、制芯；造型型板造型，在下箱型板貫穿螺栓管7兩側(cè)圓弧過渡處放置隨形外冷鐵3，在拉筋4與貫穿螺栓管7連接處設(shè)置外冷鐵5，在上箱貫穿螺栓管上設(shè)置冒口2，用耐火磚管做澆道，采用底注式澆注系統(tǒng)；制芯芯盒11下半部分做成整體，上半部分為半圓推板12，芯盒11下半部分哈夫面做有導軌，推板哈夫面做有相應(yīng)的止口；合箱將砂型上下兩部分進行合箱，合箱后，在兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨一端分別接進風管8，另一端出風口10露出砂型外；澆注按鑄造工藝要求熔煉鋼水進行澆注，澆注前往兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨里通壓縮空氣冷卻，澆注完成后，經(jīng)4～6小時后停止通壓縮空氣。
水玻璃含量為原砂重量的3.0～3.5％，有機酯加入量為水玻璃重量的10～12％。
壓縮空氣的壓力為0.25～0.45MPa。
本發(fā)明所提供的柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，由于采用厚壁無縫鋼管制成風冷芯骨，鑄型澆注前或澆注時向鋼管中吹壓縮空氣風冷，能夠防止中間體的兩個貫穿螺栓孔粘砂和砂芯燒結(jié)；采用冒口與隨形外冷鐵相結(jié)合的方式實現(xiàn)鑄件的順序凝固，防止熱裂紋的產(chǎn)生；采用十字形拉筋后，增強了拉筋的抗彎性，較好地控制了兩個貫穿螺栓孔之間的中心距，避免了中間體的變形。在拉筋與貫穿螺栓管連接處設(shè)置外冷鐵，防止該處裂紋的產(chǎn)生。


圖1是柴油機通用中間體工藝簡圖。
圖2是圖1B-B向剖視圖。
圖3是圖1A-A向剖視圖。
圖4是本發(fā)明十字拉筋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明中間體貫穿螺栓孔芯盒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的側(cè)視圖。
圖7中間體貫穿螺栓孔芯盒C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明中間體貫穿螺栓孔風冷芯管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的工藝措施如下1、防止中間體1貫穿螺栓孔粘砂的工藝措施。貫穿螺栓孔砂芯采用風冷芯骨，由于高速流動的壓縮空氣不斷帶走熱量，砂芯不會由于高溫鋼水的作用而產(chǎn)生熔融燒結(jié)，鋼水在低溫的砂芯表面很快凝固，不會產(chǎn)生粘砂。
2、防止中間體1產(chǎn)生熱裂紋的工藝措施。在貫穿螺栓管上設(shè)置冒口2，補縮下部的熱節(jié)處，使熱節(jié)部位組織致密。在兩個冒口2之間的圓弧過渡處設(shè)置隨形外冷鐵3，加強激冷，使該部位先凝固，較其他部位先建立起強度，消除應(yīng)力集中。
3、防止中間1體產(chǎn)生變形的工藝措施。改變拉筋的結(jié)構(gòu)形狀，將拉筋4的截面形狀由方形改為十字形，以增強抗彎性能。在拉筋與貫穿螺栓管連接處設(shè)置外冷鐵6，促使該處熱節(jié)部位先凝固，消除應(yīng)力，從而避免裂紋的產(chǎn)生。
實施例以S35MC柴油機通用中間體為例。
1、編制鑄造工藝根據(jù)S35MC柴油機通用中間體圖紙編制鑄造工藝，工藝簡圖如圖1所示。
2、模型制作木制模型，采用型板造型，做型板兩塊，上下箱通過定位銷來定位。在貫穿螺栓管兩側(cè)圓弧過渡處做隨形外冷鐵木模，冷鐵厚度30～40mm。防止中間體產(chǎn)生變形的截面為十字形的拉筋4固定在型板上。
3、混砂原砂為石英砂，采用有機酯水玻璃自硬砂造型、制芯。水玻璃含量為原砂重量的3.0～3.5％，有機酯加入量為水玻璃重量的10～12％。
4、隨形外冷鐵制作用隨形外冷鐵木模造型，澆注出鋼制隨形外冷鐵3，將使用面打磨光滑后備用。
5、造型型板造型，按工藝在下箱型板貫穿螺栓管7兩側(cè)圓弧過渡處放置隨形外冷鐵3，隨形外冷鐵3放置在兩個冒口2之間。在拉筋4與貫穿螺栓管連接處設(shè)置外冷鐵5兩塊。在上箱貫穿螺栓管上設(shè)置冒口。用耐火磚管做澆道，采用底注式澆注系統(tǒng)。
6、制芯芯骨采用厚壁無縫鋼管，鋼管8的壁厚一般采用75mm以上的無縫鋼管，鋼管兩端焊長約300的管接頭。緊貼鋼管外壁，沿鋼管軸向?qū)ΨQ放兩根Φ6～8mm的網(wǎng)狀空心尼龍軟管，用來排氣。用細石棉繩將鋼管纏繞一層，用來掛砂。芯砂用有機酯水玻璃自硬砂。先在芯盒下半部分沿內(nèi)壁放一層5～8mm厚的特種砂，在上面接著放普通石英砂。在芯盒中心部位放鋼管芯骨，最外層放特種砂。上半部分砂芯用推板壓出。
7、合箱合箱后，在兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨一端分別接進風管9，另一端出風口10露出砂型外。
8、熔煉根據(jù)材料牌號的要求熔煉鋼水。
9、澆注由澆注系統(tǒng)6進行澆注，澆注前或澆注時往兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨里通壓縮空氣冷卻，空氣壓力0.25～0.45MPa。澆注完成后，經(jīng)4～6小時后停止通壓縮空氣。
10、效果采用該方法共生產(chǎn)S35MC柴油機中間體70多件，所有的中間體貫穿螺栓孔均沒有產(chǎn)生粘砂，清砂容易，內(nèi)孔表面光滑。每根風冷芯管反復回收使用5～8次。在圓弧過渡處設(shè)置隨形外冷鐵，有效地消除了該處的熱裂紋，經(jīng)磁粉探傷，表面無裂紋。采用十字形拉筋后，大大增強了拉筋的抗彎性，較好地控制了兩個貫穿螺栓孔之間的中心距，避免了中間體的變形。在拉筋與貫穿螺栓管連接處設(shè)置外冷鐵，完全消除了該處的裂紋，提高了鑄件質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，其特征在于風冷芯骨制作貫穿螺栓孔砂芯采用厚壁無縫鋼管(8)制成風冷芯骨，在貫穿螺栓管(7)上設(shè)置冒口(2)，兩個冒口(2)之間的圓弧過渡處設(shè)置隨形外冷鐵(3)；模型制作采用型板造型，做型板兩塊，上下箱通過定位銷來定位，在貫穿螺栓管(7)兩側(cè)圓弧過渡處做隨形外冷鐵(3)的木模，防止中間體(1)產(chǎn)生變形的截面為十字形的拉筋(4)固定在型板上；隨形外冷鐵(3)制作用隨形外冷鐵木模造型，澆注出鋼制隨形外冷鐵(3)，將使用面打磨光滑后備用；混砂原砂為石英砂，采用有機酯水玻璃自硬砂造型、制芯；造型型板造型，在下箱型板貫穿螺栓管(7)兩側(cè)圓弧過渡處放置隨形外冷鐵(3)，在拉筋(4)與貫穿螺栓管(7)連接處設(shè)置外冷鐵(5)，在上箱貫穿螺栓管上設(shè)置冒口(2)，用耐火磚管做澆道，采用底注式澆注系統(tǒng)；制芯芯盒(11)下半部分做成整體，上半部分為半圓推板(12)，芯盒(11)下半部分哈夫面做有導軌，推板哈夫面做有相應(yīng)的止口；合箱將砂型上下兩部分進行合箱，合箱后，在兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨一端分別接進風管(8)，另一端出風口(10)露出砂型外；澆注按鑄造工藝要求熔煉鋼水進行澆注，澆注前往兩個貫穿螺栓孔鋼管芯骨里通壓縮空氣冷卻，澆注完成后，經(jīng)4～6小時后停止通壓縮空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，其特征在于水玻璃含量為原砂重量的3.0～3.5％，有機酯加入量為水玻璃重量的10～12％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，其特征在于壓縮空氣的壓力為0.25～0.45MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油機鑄鋼中間體的鑄造方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用厚壁無縫鋼管制成兩個貫穿螺栓孔的風冷芯骨，鑄型澆注前或澆注時通壓縮空氣冷卻，防止了粘砂和砂芯燒結(jié)，鑄件成品率高；采用冒口與隨形外冷鐵相結(jié)合的方式實現(xiàn)鑄件的順序凝固，防止了熱裂紋的產(chǎn)生；采用十字形拉筋技術(shù)控制開檔距離，防止了中間體的變形，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，可生產(chǎn)出無缺陷的優(yōu)質(zhì)柴油機鑄鋼中間體。
文檔編號B22D25/02GK1757458SQ200510019738
公開日2006年4月12日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者畢文成, 鄒仕魁 申請人:宜昌船舶柴油機廠