CN105344962A - 一种薄壁回转类零件制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄壁回转类零件制造方法及装置，浇注桶中置有型壳，型壳通过定位棒放置在浇注桶的中心，在型壳与浇注桶之间的空隙充满固定填充料；浇注桶通过锁紧装置固定在离心装置上，离心装置和转动轴连接，并一起旋转，转动轴固定设置在固定支架上，转动轴还与刹停装置连接；在固定支架上固定设有防护罩，防护罩位于浇注桶的外周；防护罩的顶部预留有定位孔，定位孔上置有浇口杯，浇口杯的底部位于型壳的中心位置。采用本发明方法成型的产品外观较好，内部致密度高，薄壁结构成型完整，产品的成品率高，达到95％以上。本发明可制造直径小于3mm的薄壁类叶片，其克服了铸件叶片处多存在缺肉或表面冷隔等缺陷。

Description

一种薄壁回转类零件制造方法及装置

技术领域

本发明涉及一种回转类零件制造方法及装置，具体涉及一种薄壁回转类零件制造方法及装置，属于机械加工装置技术领域。

背景技术

现有比较典型的回转体圆盘类铸件有叶轮、泵轮和离心管等，其材质多为不锈钢、球墨铸铁、铜合金等，上述铸件的成型一般采用重力浇注的方法，但是对管状类的铸件常采用离心铸造的方法；最终铸件的薄壁结构的壁厚基本大于5mm，现已得到广泛的应用。然而，对于品质要求较高的铸件产品，上述成型方法存在的主要问题是铸件致密度难以达到动平衡的要求，表面质量较差，达不到使用要求，成品率较低。

比如，对于制造壁厚小于3mm薄壁类叶片来说，常规采用重力铸造的方法，成型比较困难，铸件叶片处多存在缺肉或表面冷隔等缺陷。

此外，常规的熔模铸造蜡膜一般会采用拼接方法，最终会导致连接的蜡膜批缝处难以休整，批缝处表面质量较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄壁回转类零件制造方法及装置，制造的铸件产品外观较好，内部致密度高，薄壁结构成型完整，产品的成品率高，达到95％以上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种薄壁回转类零件制造方法，包括如下步骤：

(1)采用尿素和白砂糖按比例混合加热，将加热的液体混合物浇注到型芯的模具中，冷却形成易熔芯；

(2)将所述易熔芯放入熔模蜡模模具中压蜡成型，清理成型蜡模的表面；

(3)将整个所述成型蜡模放入水中，所述易熔芯溶解，形成铸件形状蜡模；

(4)采用熔模铸造工艺制作铸件形状型壳：将所述铸件形状蜡模循环涂料，挂砂，并干燥多层，然后采用热水脱蜡形成铸件形状型壳；

(5)将所述铸件形状型壳放入焙烧炉中，采用阶梯加热到设定温度进行焙烧；

(6)将步骤(5)中的铸件形状型壳放置于浇注桶中固定，预热到设定温度，将浇注桶通过锁紧装置固定在离心装置上，将浇注桶的外周盖上防护罩，浇口杯放置于防护罩顶面的中心位置，浇口杯与铸件形状型壳不接触；

(7)设定离心转速，将钢水或铁水浇注到铸件形状型壳中，铸件在离心力的作用下成型；

(8)待铸件冷却后取出，进行表面处理和后续热处理。

进一步地，所述步骤(1)中，尿素和白砂糖的质量比为(15～20)：1，加热的温度为180～220℃。

进一步地，所述步骤(4)中，将所述铸件形状蜡模浸渍在硅溶胶涂料沾浆桶中，待所述铸件形状蜡模全部挂浆，旋转所述铸件形状蜡模至涂料均匀，挂砂均匀，在室内密封空间干燥，再循环涂料，挂砂，干燥多层；然后将上述干燥多层的铸件形状蜡模排列在热水中，浇冒口朝上，便于液体蜡排出，形成铸件形状的空腔型壳。

进一步地，所述步骤(5)中，阶梯加热的工艺为300℃保温1小时，升温到950℃保温2小时。

进一步地，所述步骤(6)中，预热的设定温度为800～820℃；所述锁紧装置包括锁紧圆环、挡板条和挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相连并通过挡板卡槽连接锁紧。所述挡板条紧贴浇注桶设置，在挡板条的外侧面设有挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相垂直并设置在挡板卡槽内。

进一步地，所述步骤(7)中，将钢水或铁水浇注到铸件形状型壳中的时候，离心的转速为离心的转速为400r/min；浇注完成后的转速为200r/min。

一种薄壁回转类零件制造装置，包括固定支架、离心装置、锁紧装置、浇注桶、浇口杯、定位棒、定位孔、填充料、防护罩、转动轴和刹停装置，所述浇注桶中置有焙烧后的所述铸件形状型壳，铸件形状型壳通过定位棒放置在浇注桶的中心，在铸件形状型壳与浇注桶之间的空隙充满填充料；浇注桶通过所述锁紧装置固定在离心装置上，所述锁紧装置包括锁紧圆环、挡板条和挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相连并通过挡板卡槽连接锁紧；所述离心装置和转动轴连接，并一起旋转，转动轴固定设置在固定支架上，转动轴还与刹停装置连接；在固定支架上固定设有防护罩，防护罩位于浇注桶的外周；防护罩的顶部预留有定位孔，定位孔上置有浇口杯，浇口杯的底部位于所述铸件形状型壳的中心位置。

所述填充料为常用的造型用砂；所述离心装置为离心转盘；所述铸件形状型壳为圆形或近圆形薄壁铸件。

所述挡板条紧贴浇注桶设置，在挡板条的外侧面设有挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相垂直并设置在挡板卡槽内。

本发明具有的有益效果如下：

(1)采用本发明的制造方法，成型的产品外观较好，内部致密度高，薄壁结构成型完整，产品的成品率高，达到95％以上。

(2)与常规重力铸造的方法相比，采用本发明方法可制造壁厚小于3mm的薄壁类叶片，而且其克服了铸件叶片处多存在缺肉或表面冷隔等缺陷。

(3)与常规熔模铸造蜡模工艺采用的拼接法相比，本发明采用易熔芯成型熔模铸造蜡膜，最终可形成复杂的薄壁结构，并且解决了铸件批缝和壁厚不均匀的问题。

(4)整个离心装置设有防护罩，使离心浇注复杂的过程更加安全，而且操作简单。

(5)本发明的装置能够很方便地移动，为后续其它工序腾出了空间以及可操作时间，提高了此类零件的制造精度和制造效率，保证了铸件产品的质量。

附图说明

图1是本发明的薄壁回转类零件制造装置的剖视图；

图2是本发明的薄壁回转类零件制造装置的俯视图；

图3是本发明的锁紧装置的示意图；

图4是本发明中的挡板卡槽的示意图；

图5是本发明制造方法的工艺流程图；

其中，1-固定支架，2-离心转盘，3-挡板条，4-浇注桶，5-浇口杯，6-定位棒，7-圆形定位孔，8-锁紧圆环，9-铸件形状型壳，10-固定填充料，11-防护罩，12-转动轴，13-刹停装置，14-挡板卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1-4所示，本实施例的薄壁回转类零件制造装置的结构具体如下：铸件形状型壳9置于浇注桶4中，通过定位棒6放置于浇注桶4中心；固定填充料10充满铸件形状型壳9与浇注桶4之间的孔隙，用于固定铸件形状型壳9与浇注桶4。

浇注桶4通过锁紧装置固定在离心转盘2上，锁紧装置包括锁紧圆环8、挡板条3和挡板卡槽14，锁紧圆环8与挡板条3相连并通过挡板卡槽14连接锁紧。具体的是，挡板条3紧贴浇注桶4设置，在挡板条3的外侧面设有挡板卡槽14，锁紧圆环8与挡板条3相垂直并设置在挡板卡槽14内。

离心转盘2和转动轴12连接，并一起旋转，转动轴12固定设置在固定支架1上，转动轴12还与刹停装置13连接。

在固定支架1上固定设有防护罩11，防护罩11位于浇注桶4的外周；防护罩11的顶部预留有圆形定位孔7，圆形定位孔7上置有浇口杯5，保证浇口杯5的底部位于铸件形状型壳9的中心位置，浇口杯5与铸件形状型壳9不接触。

优选地，固定填充料10为常用的造型用砂。铸件形状型壳9为圆形或近圆形薄壁铸件。

实施例

本实施例的回转铸件外径400mm，高度300mm，材质35GrMo，13个薄壁叶片，叶片平均壁厚5mm，最薄的叶片的厚度为2mm。采用薄壁叶片泵轮的制造装置及制造工艺，具体步骤如下：

第一步：将尿素和白砂糖按照质量比为15:1的比例混合，加热至200℃熔化，将熔化液体浇注到型芯模具中冷却，成芯(易熔芯)；

第二步：将易熔芯放入熔模蜡模模具中压蜡成型，压力0.5Mpa，清理成型蜡模表面，保证其表面的光洁度；

第三步：将整个成型蜡模放入流动的水中，水温室温，较短时间内易熔芯溶解水中，形成铸件形状蜡模；

第四步：采用熔模铸造工艺制作铸件形状型壳9：将铸件形状蜡模浸渍在硅溶胶涂料沾浆桶中，待蜡模全部挂浆，旋转蜡模至涂料均匀，挂砂(锆英砂+梅矸砂)均匀，在室内密封空间干燥，循环涂料，挂砂，干燥多层；然后排列在热水中，浇冒口朝上，便于液体蜡排出，形成铸件形状的空腔型壳9；

第五步：将铸件形状型壳9放入焙烧炉中，300℃保温1小时，升温到950℃，保温2小时阶梯加热，升温防止铸件形状型壳9变形及开裂；

第六步：将铸件形状型壳9放置于浇注桶4中固定，预热到800℃，放置于离心装置(离心转盘2)中，盖上防护罩11，浇口杯5放置在防护罩11顶面的中心位置，与铸件形状型壳9不接触；

第七步：通过锁紧圆环8和挡板条3将浇注桶4固定于离心转盘2上，保证浇注过程中的安全性；

第八步：设定离心机转速400r/min，将钢水(铁水)浇注到铸件形状型壳9中，浇注完成后，转速降为200r/min，铸件在离心力的作用下成型；

第九步：冷却8小时后，将冷却后的浇注桶4从离心转盘2上取出，从铸件形状型壳9中清理出铸件，进行表面处理及后续热处理。

以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)采用尿素和白砂糖按比例混合加热，将加热的液体混合物浇注到型芯的模具中，冷却形成易熔芯；

(2)将所述易熔芯放入熔模蜡模模具中压蜡成型，清理成型蜡模的表面；

(3)将整个所述成型蜡模放入水中，所述易熔芯溶解，形成铸件形状蜡模；

(4)采用熔模铸造工艺制作铸件形状型壳：将所述铸件形状蜡模循环涂料，挂砂，并干燥多层，然后采用热水脱蜡形成铸件形状型壳；

(5)将所述铸件形状型壳放入焙烧炉中，采用阶梯加热到设定温度进行焙烧；

(6)将步骤(5)中的铸件形状型壳放置于浇注桶中固定，预热到设定温度，将浇注桶通过锁紧装置固定在离心装置上，将浇注桶的外周盖上防护罩，浇口杯放置于防护罩顶面的中心位置，浇口杯与铸件形状型壳不接触；

(7)设定离心转速，将钢水或铁水浇注到铸件形状型壳中，铸件在离心力的作用下成型；

(8)待铸件冷却后取出，进行表面处理和后续热处理。

2.如权利要求1所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，尿素和白砂糖的质量比为(15～20)：1，加热的温度为180～220℃。

3.如权利要求1所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将所述铸件形状蜡模浸渍在硅溶胶涂料沾浆桶中，待所述铸件形状蜡模全部挂浆，旋转所述铸件形状蜡模至涂料均匀，挂砂均匀，在室内密封空间干燥，再循环涂料，挂砂，干燥多层；然后将上述干燥多层的铸件形状蜡模排列在热水中，浇冒口朝上，便于液体蜡排出，形成铸件形状的空腔型壳。

4.如权利要求1-3任意之一所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，阶梯加热的工艺为300℃保温1小时，升温到950℃保温2小时。

5.如权利要求1-3任意之一所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述步骤(6)中，预热的设定温度为800～820℃；所述锁紧装置包括锁紧圆环、挡板条和挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相连并通过挡板卡槽连接锁紧。

6.如权利要求5所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述挡板条紧贴浇注桶设置，在挡板条的外侧面设有挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相垂直并设置在挡板卡槽内。

7.如权利要求1-3任意之一所述的一种薄壁回转类零件制造方法，其特征在于，所述步骤(7)中，将钢水或铁水浇注到铸件形状型壳中的时候，离心的转速为离心的转速为400r/min；浇注完成后的转速为200r/min。

8.一种薄壁回转类零件制造装置，其特征在于，所述制造装置包括固定支架、离心装置、锁紧装置、浇注桶、浇口杯、定位棒、定位孔、填充料、防护罩、转动轴和刹停装置，所述浇注桶中置有焙烧后的所述铸件形状型壳，铸件形状型壳通过定位棒放置在浇注桶的中心，在铸件形状型壳与浇注桶之间的空隙充满填充料；浇注桶通过所述锁紧装置固定在离心装置上，所述锁紧装置包括锁紧圆环、挡板条和挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相连并通过挡板卡槽连接锁紧；所述离心装置和转动轴连接，并一起旋转，转动轴固定设置在固定支架上，转动轴还与刹停装置连接；在固定支架上固定设有防护罩，防护罩位于浇注桶的外周；防护罩的顶部预留有定位孔，定位孔上置有浇口杯，浇口杯的底部位于所述铸件形状型壳的中心位置。

9.如权利要求8所述的一种薄壁回转类零件制造装置，其特征在于，所述填充料为常用的造型用砂；所述离心装置为离心转盘；所述铸件形状型壳为圆形或近圆形薄壁铸件。

10.如权利要求8或9所述的一种薄壁回转类零件制造装置，其特征在于，所述挡板条紧贴浇注桶设置，在挡板条的外侧面设有挡板卡槽，锁紧圆环与挡板条相垂直并设置在挡板卡槽内。