CN107931535B - 一种蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造技术领域内一种用于大型压缩机的蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法，其中芯骨包括同心的外圈芯骨和内圈芯骨，所述内圈芯骨和外圈芯骨上连接有若干径向设置的辐射梁，所述外圈芯骨位于蜗壳的回旋通道砂芯的中心区域，所述内圈芯骨位于蜗壳窄缝部位内侧，其特征在于，所述辐射梁外端伸出至外圈芯骨外侧，内端伸入内圈芯骨的内侧，所述辐射梁为贯通的中空结构，所述辐射梁两端分别连接用于通冷却气体进出的冷却管。本发明的芯骨结构，采用中空结构的辐射梁，在浇注过程中通冷却气强制冷却，防止细颈部位的芯骨浇注时温度过高而强度降低造型细颈部位砂芯断裂的问题。

Description

一种蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种用于大型压缩机蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法。

背景技术

空气压缩机是工业领域常用的一种设备，用以生产压缩空气，其中蜗壳是离心式压缩机的核心部件。蜗壳的内表面为非规则曲面结构，一般使用铸造方式生产，其结构如图1和图2所示，蜗壳1的结构特点为一个截面渐变的回旋形通道1A 和通道1A壁朝回旋中心方向内侧设置的一周窄缝1B 结构。铸造用的砂芯结构如图3所示，用于形成通道1A的圆柱环形通道砂芯2A通过形成窄缝的细颈砂芯2B与中心的圆柱芯头2C相连，形成一个典型的“大头细颈”悬臂芯，浇注时，通道砂芯2A被高密度金属液体包围，受到极大的浮力作用，形成窄缝的细颈砂芯2B的“细颈”部位极易发生断裂，“大头”的通道砂芯2A上浮作用，导致上部皮厚不足，甚至皮透。

为避免上述问题，常规的解决思路是在铸件浇注方向上部的皮厚位置镶铸芯撑，以抵抗砂芯的上浮作用，但芯撑被高温液态金属包围，芯撑的温度快速升高，芯撑材料本身的强度快速降低，从而无法抵抗浮力作用而发生变形。或者芯撑可以抵抗砂芯的浮力，但安放芯撑处的砂芯表面在高温条件下不能抵抗浮力作用而发生损坏，从而不建议大量采用。

又因砂芯的强度较低，特别是高温强度，在砂芯造型时埋入钢/铁质梁式结构充当芯骨有利于提高砂芯的强度和刚性。公开号为CN105945231A，名为“蜗壳类铸件砂芯用防漂芯抗弯芯骨”的发明专利申请说明书中，通过增加芯骨尺寸和芯骨辐条密度的方法增加砂芯强度。此方案可以在一定程度上提高砂芯的刚度，但实际效果比较有限，原因在于蜗壳的窄缝结构限制了“细颈”处芯骨的尺寸，仅仅加大芯骨的尺寸将导致“细颈”处芯骨上下面没有型砂，芯骨与高温金属液直接接触，导致芯骨温度升高，强度降低，而发生弯曲变形。另外由于芯骨直接与金属液接触，芯骨还会对金属形成较强的激冷作用，类似冷铁，将导致此处铸件石墨形态异常和硬度问题。

发明内容

本发明针对现有技术中压缩机锅壳铸件砂芯的“大头细颈”结构在浇注过程中受浮力作用易变形的问题，提供一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，以克服浇注过程中细颈部位的变形及断裂问题。

本发明的目的是这样实现的，一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，包括同心的外圈芯骨和内圈芯骨，所述内圈芯骨和外圈芯骨上连接有若干径向设置的辐射梁，所述外圈芯骨位于蜗壳的回旋通道砂芯的中心区域，所述内圈芯骨位于蜗壳窄缝部位的内侧，所述辐射梁外端伸出至外圈芯骨外侧，内端伸入内圈芯骨的内侧，所述辐射梁为贯通的中空结构，所述辐射梁两端分别连接用于通冷却气体进出的冷却管。

本发明的砂芯芯骨结构，针对细颈部位的芯砂芯骨在浇注过程中处于高温下强度降低的问题，将芯骨设计成内圈芯骨和外圈芯骨分别用于加强砂芯通道部位和中心芯头部位的强度，将内圈芯骨和外圈芯骨通过辐射梁连接，并且辐射梁设计为贯通的中空结构，并连接有用于冷却的进气管和出气管，在浇注过程中向辐射梁的中空通道内通冷却用气体进行强制冷却，以保证辐射梁处于较低的温度，这样对于主要承受弯曲变形的辐射梁，因空心结构对梁的刚性并不会造成太大损失，而通过空心结构进行强制冷却则可以最大程度保证芯骨在使用状态时的刚性，从而防止浇注时辐射梁在砂芯浮力的作用下发生弯曲变形而引起细颈部位的砂芯断裂。采用本发明的芯骨结构，相对可以减小芯骨的截面尺寸，并可适当减少芯骨结构中辐射梁的数量，从而达到优化芯骨结构，防止砂芯断裂的目的。

为便于芯骨主体的固定，所述外圈芯骨沿伸至砂芯对应的蜗壳进气口外部的芯头部位。

为防止强制冷却的细颈部位的芯骨对周围浇注液形成激冷作用，所述辐射梁对应铸件窄缝部位的外周刷涂有耐高温铸造用涂料，并且对应的外周包裹有石棉布。

作为本发明的一种优选，所述辐射梁为中空的方管结构。

为便于芯骨的制作，所述砂芯芯骨通过整体铸造成型。

本发明还提供一种上述蜗壳铸件砂芯芯骨的制造方法，采用消失模模样埋箱造型后浇注，在消失模制作时，在辐射梁的空心部位嵌设镶铸管，并且各镶铸管的两端伸出消失模两端的长度为50—60mm。本发明的砂芯芯骨制作方法中，针对芯骨刺的整体结构，采用消失模整体浇注成型，可以简化芯骨的制作过程，芯骨的消失模结构中，中空结构的辐射梁部位，嵌设镶铸管，浇注后，镶铸管部位形成辐射梁的中空结构。

为保证辐射梁的强度，所述镶铸管为奥氏体不锈钢，屈服强度大于400 MPa，壁厚为6—10mm。

附图说明

图1为离心式压缩机蜗壳铸件的结构示意图。

图2为图1沿A—A的剖面图。

图3为离心式压缩机蜗壳铸件砂芯的结构示意图。

图4为本发明的蜗壳铸件砂芯的芯骨的结构示意图。

图5为芯骨，砂芯，模样，冷却管组合示意图。

图6为芯骨、铸件、冷却管的空间位置示意图。

其中，1 蜗壳铸件；1A通道，1B窄缝；2砂芯；2A通道砂芯；2B细颈砂芯：2C圆柱芯头；3芯骨；3A外圈芯骨；3B内圈芯骨；3C辐射梁；4上模样；5下模样；6冷却管。

具体实施方式

如图4所示，为本发明的一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，包括同心的外圈芯骨3A和内圈芯骨3B，内圈芯骨3B和外圈芯骨3A上连接有若干径向设置的辐射梁3C，外圈芯骨3A位于蜗壳铸件1的回旋通道砂芯2A的中心区域，内圈芯骨3B位于蜗壳窄缝1B部位的内侧，辐射梁3C外端伸出至外圈芯骨3A外侧，内端伸入内内圈芯骨3B的内侧，辐射梁3C为贯通的中空结构，辐射梁3C两端分别连接用于冷却气体进出的冷却管6。为便于芯骨主体的固定，外圈芯骨3A沿伸至砂芯对应的蜗壳进气口外部的芯头部位；为防止强制冷却的细颈部位的芯骨对周围浇注液形成激冷作用，辐射梁3C对应铸件窄缝部位的外周刷涂有耐高温铸造用涂料，并且对应的外周包裹有石棉布；为保证辐射梁3C的强度，本实施例中辐射梁3C为中空的方管结构；为便于芯骨3的制作，本实施例的芯骨通过整体铸造成型。

本发明的砂芯芯骨结构，针对细颈部位的芯砂芯骨在浇注过程中处于高温下强度降低的问题，将芯骨设计成内圈芯骨3A和外圈芯骨3B分别用于加强砂芯通道部位和中心圆柱芯头2C部位的强度，将内圈芯骨3A和外圈芯骨3B通过辐射梁3C连接，并且辐射梁3C设计为贯通的中空结构，并连接有用于通冷却气体的冷却管，在浇注过程中向辐射梁3C的中空通道内通冷却用气体进行强制冷却，以保证辐射梁处于较低的温度，这样对于主要承受弯曲变形的辐射梁3C，因空心结构对梁的刚性并不会造成太大损失，而通过空心结构进行强制冷却则可以最大程度保证芯骨在使用状态时的刚性，从而防止浇注时辐射梁在砂芯浮力的作用下发生弯曲变形而引起细颈部位的砂芯断裂。为防止强制冷却的辐射梁对铸件窄缝部位浇注液产生激冷作用，将辐射梁的细颈部位刷涂料并包裹石棉布，以隔断该部位辐射梁与周围砂芯热传递。采用本发明的芯骨结构，相对可以减小芯骨的截面尺寸，并可适当减少芯骨结构中辐射梁的数量，从而达到优化芯骨结构，防止砂芯断裂的目的。

本实施例结构的砂芯芯骨有多种制作方法，根据上述芯骨的结构特点，可以采用整体铸造成型的方法制造本发明的砂芯芯骨，其中以消失模模样埋箱造型后浇注尤为方便，在消失模制作时，在辐射梁的空心部位嵌设镶铸管，并且各镶铸管的两端伸出消失模两端的长度为50—60mm。为保证辐射梁的强度，镶铸管采用奥氏体不锈钢，屈服强度大于400MPa，壁厚为6—10mm。

采用本实施例的消失模埋样制作本发明的砂芯芯骨方法中，针对芯骨的整体结构，采用消失模整体浇注成型，可以简化芯骨的制作过程，芯骨的消失模结构中，中空结构的辐射梁部位，嵌设镶铸管，浇注后，镶铸管部位形成辐射梁的中空结构。

如图5所示，本发明的砂芯芯骨制作做砂芯时，首先对辐射梁3C中部对应的细颈部位涂铸造用涂料，再在外周包裹3—5层石棉布，石棉布外再刷耐高温涂料，并进行干燥处理，然后将芯骨放入芯盒的上模样4和下模样5之间，进行填砂操作，填砂至芯骨所在的水平面时，在各辐射梁的两端分别布置好进出气的冷却管6，继续填砂，并将冷却管沿伸至中心的圆柱芯头2C上方，并露出进出口。本发明的砂芯芯骨、铸件、冷却管的空间位置示意图如图6所示。砂型合型时冷却延伸至上型侧面伸出，相应在上砂型内设置用于容纳冷却管进出道路的通道，以便于浇注时从砂型外部冷却气体。一般在浇注之前即开始通冷却用压缩空气或其他冷却流体，强制冷却时间至少保持至浇注完成后24小时。至型内冷却至适当温度后进行落砂处理。落砂后芯骨经过切割可取出。

Claims (5)

1.一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，包括同心的外圈芯骨和内圈芯骨，所述内圈芯骨和外圈芯骨上连接有若干径向设置的辐射梁，所述外圈芯骨位于蜗壳的回旋通道砂芯的中心区域，所述内圈芯骨位于蜗壳窄缝部位内侧，所述辐射梁外端伸出至外圈芯骨外侧，内端伸入内圈芯骨的内侧，所述辐射梁为贯通的中空结构，所述辐射梁两端分别连接用于通冷却气体进出的冷却管；其特征在于，所述辐射梁对应铸件窄缝部位的外周刷涂有耐高温铸造用涂料，并且对应的外周包裹有石棉布；所述砂芯的芯骨通过整体铸造成型。

2.根据权利要求1所述的蜗壳铸件砂芯的芯骨，其特征在于，所述外圈芯骨沿伸至砂芯对应的蜗壳进气口外部的芯头部位。

3.根据权利要求1所述的蜗壳铸件砂芯的芯骨，其特征在于，所述辐射梁为中空的方管结构。

4.一种权利要求1所述的蜗壳铸件砂芯芯骨的制造方法，其特征在于，采用消失模模样埋箱造型后浇注，在消失模制作时，在辐射梁的空心部位嵌设镶铸管，并且各镶铸管的两端伸出消失模的长度为50—60mm。

5.根据权利要求4所述的蜗壳铸件砂芯的芯骨的制造方法，其特征在于，所述镶铸管为奥氏体不锈钢，屈服强度大于400 MPa，壁厚为6—10mm。