專利名稱：一種離心鑄造消除軸、徑向應(yīng)力模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種離心鑄造消除軸、徑向應(yīng)力模具是屬于作業(yè)成型類，涉及金屬離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
目前，大型園筒形鑄件，為確保鑄件質(zhì)量，防止砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，大都采用離心澆鑄方法。當(dāng)園筒形鑄件中間或二端帶有凸緣時(shí)，一般采用單層模筒砂襯，以便于脫模。但單層模筒砂襯，每件必制一個(gè)砂襯模，生產(chǎn)效率低，且鑄件表面質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低，并有可能產(chǎn)生夾砂缺陷。較好的辦法是用雙層金屬模筒加涂料的方法來鑄造。即外模為一園筒形，內(nèi)模為兩個(gè)以上帶內(nèi)臺(tái)的園筒形組合。但雙層模筒由于內(nèi)模筒直接接觸高溫液體，升溫速度快，溫升高。而外模筒不僅升溫速度慢而且溫度低。因此，內(nèi)模筒在軸向(尤其是長(zhǎng)件)與徑向都對(duì)外模筒及緊固件作用以巨大的膨脹應(yīng)力。用簡(jiǎn)單公式σ＝αE△t計(jì)算。如模筒材質(zhì)為球墨鑄鐵，溫差為300℃，則溫差應(yīng)力為σ＝12.7×10－6×1.5×106×300＝5715kgf／cm2。
由此可見，內(nèi)模筒對(duì)外模筒及緊固件作用力之巨大。在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇優(yōu)良的材質(zhì)，保證足夠的壁厚和十分粗大的緊固螺釘和錐銷。模具龐大笨重，容易出現(xiàn)螺釘和錐銷松動(dòng)或剪斷，有時(shí)甚至造成重大事故。
為了克服上述用雙層金屬模筒加涂料來鑄造鑄件存在的缺陷，消除雙模間存在巨大膨脹應(yīng)力，在雙模軸向端面和雙模徑向間增設(shè)耐溫彈性元件。
本實(shí)用新型消除軸向膨脹應(yīng)力的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖一所示。在雙層園筒模具一端的前蓋板(5)和后蓋板(4)之間增設(shè)方形橡膠石棉盤根(7)填料。即在后蓋板(4)上車二道或二道以上環(huán)形溝槽，溝槽尺寸大小需使方形橡膠石棉盤根(7)填料與溝槽間留以間隙，溝槽深度小于石棉盤根(7)的高度。用前蓋板(5)壓住后蓋板(4)以錐銷(6)緊固。前后蓋板間留出膨脹間隙。當(dāng)內(nèi)模筒(2)快速升溫軸向膨脹時(shí)，隨著橡膠石棉盤根(7)的壓縮變形，軸向膨脹應(yīng)力隨之減少或消除。
本實(shí)用新型消除徑向膨脹應(yīng)力的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖二所示。在內(nèi)模筒(2)與外模筒(1)之間留以膨脹間隙△S，在內(nèi)模筒(2)的外周銑削園周均布的軸向淺溝槽，溝槽數(shù)在3道以上，通常4道。內(nèi)模筒(2)裝進(jìn)外模筒(1)中時(shí)，溝槽內(nèi)插入純鋁板條(3)，其鋁板厚度為膨脹間隙△S加溝槽深度，保證松配裝入。鋁板寬度小于溝槽寬度。裝配后，內(nèi)外模筒保持同心。保證運(yùn)轉(zhuǎn)平移無震動(dòng)。當(dāng)內(nèi)模筒(2)快速升溫徑向膨脹時(shí)，鋁板被壓縮變薄，減少或消除了徑向應(yīng)力。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)示意圖見圖一、圖二。圖一為模具的縱(軸)向剖視圖。圖二為模具的斷面(徑向)剖視圖。圖中(1)為外模筒；(2)為內(nèi)模筒，由2節(jié)以上帶內(nèi)臺(tái)模筒組成；(3)為鋁板，用于作彈性膨脹用，也可用其他帶韌性材料如銅板等制成；(4)為后蓋板，蓋板上有二道或二道以上的環(huán)形溝槽，供壓盤根(7)用；(5)為前蓋板；(6)為錐銷，數(shù)個(gè)，錐銷由內(nèi)筒向外插入；(7)為橡膠石棉盤根，也可用其他耐溫彈性材料制成；(8)為托輪，供支托園筒模具用，共四個(gè)，其中一組二個(gè)托輪帶傳動(dòng)裝置的主動(dòng)托輪，用電機(jī)傳動(dòng)帶動(dòng)托輪旋轉(zhuǎn)，從而使園筒模具旋轉(zhuǎn)。另一組為被動(dòng)輪；(9)為螺釘，數(shù)個(gè)，是將端蓋(10)緊固在外模筒(1)上；(10)為端蓋。圖中筒內(nèi)點(diǎn)劃線部分為鑄件示意。
鑄造前，先用螺釘(9)將端蓋(10)固定在外模筒(1)上，再將數(shù)節(jié)內(nèi)模筒(2)裝入外模筒(1)內(nèi)，同時(shí)插入鋁板(3)將內(nèi)外模筒固定，且二模同心。內(nèi)模筒(2)、端蓋(10)及后蓋板(4)的內(nèi)壁均噴刷耐高溫的涂料，再將后蓋板(4)裝上，將橡膠石棉盤根(7)裝嵌在后蓋板(4)的溝槽內(nèi)，再裝上前蓋板(5)，用錐銷(6)由筒內(nèi)向外均勻敲擊，將后蓋板(5)固定。鑄造鑄件時(shí)，先啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)托輪(8)，使整個(gè)模具旋轉(zhuǎn)，然后將高溫金屬液從端蓋(10)或后蓋板(5)的中心孔中澆入內(nèi)模筒(2)內(nèi)，澆鑄厚度用金屬液重量控制而得。
采用本實(shí)用新型模具，可以消除因雙層模筒的內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，減輕模筒重量，縮小緊固件尺寸，降低對(duì)模筒材質(zhì)強(qiáng)度的要求。從而降低模具成本，提高模具壽命，并確保安全生產(chǎn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本實(shí)用新型適用于鑄鋼、鑄鐵、銅、鋁合金等離心鑄造工件的模筒設(shè)計(jì)，尤其對(duì)高溫的鋼、鐵、銅更為適宜。工件直徑在200～1000毫米，長(zhǎng)度500～6000毫米，厚度30～300毫米均可使用，長(zhǎng)度愈長(zhǎng)效果愈好。
實(shí)施例用本實(shí)用新型模具鑄造的材質(zhì)為 ZCuAl10Fe3，外徑600毫米，重850公斤帶凸緣的重型滾板機(jī)螺套，組織細(xì)密，質(zhì)量?jī)?yōu)良，模具輕巧，變形小，效果顯著。
權(quán)利要求1.一種離心鑄造消除軸、徑向應(yīng)力模具是由外模筒(1)、內(nèi)模筒(2)、后蓋板(4)、前蓋板(5)、端蓋(10)、錐銷(6)、螺釘(9)、托輪(8)及鋁板(3)和橡膠石棉盤根(7)組成，其特征在于a、前蓋板(5)和后蓋板(4)之間預(yù)留間隙及設(shè)有兩道以上溝槽，溝槽內(nèi)填有方形橡膠石棉盤根(7)；b、內(nèi)模筒(2)與外模筒(1)之間預(yù)留徑向間隙，內(nèi)模筒(2)外周軸向均勻開有三道以上溝槽，溝槽內(nèi)放置純鋁板(3)。
專利摘要本實(shí)用新型屬作業(yè)成型類金屬離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，是一種能消除軸、徑向應(yīng)力的雙層模具結(jié)構(gòu)。即在雙層模具之間和模具與端蓋間增設(shè)耐溫彈性元件。由于能消除內(nèi)外模溫差大而產(chǎn)生的軸、徑向應(yīng)力，能減輕模具重量、降低對(duì)模具材質(zhì)要求，從而模具成本低、壽命長(zhǎng)，并確保安全生產(chǎn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量。適用于鑄鋼、鑄鐵、銅、鋁合金等離心鑄造工件，特別是對(duì)高溫材料和長(zhǎng)大鑄件尤為適合。
文檔編號(hào)B22D13/00GK2139489SQ92218999
公開日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月17日
發(fā)明者王樸安, 何德興, 蘇永錫, 徐金麟 申請(qǐng)人:南京化學(xué)工業(yè)(集團(tuán))公司化工機(jī)械廠