CN112872311A - 一种熔模精密铸造冷铁的设计方法 - Google Patents

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纪艳卿
高怀胜
高斌
刘贞
陈鹏荣
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Abstract

本发明提供了一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，包括选择冷铁的材质，根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸；根据热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量，冷铁的数量不低于2块；结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式；根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式；根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值。本发明提供的设计方法，为熔模精密铸造内置冷铁的放置提供了解决思路，有效地解决了无法采用常规冒口、工艺补贴等措施消除的疏松问题，按该方法对熔模精密铸造冷铁进行设计，大大节省了产品试制周期，降低了制造成本。

Description

一种熔模精密铸造冷铁的设计方法
技术领域
本发明属于熔模精密铸造技术领域，特别涉及一种熔模精密铸造冷铁的设计方法。
背景技术
在熔模精密铸造领域中，对于存在热节的复杂铸件，在热节处容易产生缩孔、疏松等质量问题。在砂型铸造中，可以通过在砂型中放置冷铁的方式来增大铸件局部的冷却速率从而达到控制冷却顺序的效果。砂型铸造中冷铁的应用已经非常成熟，但是对于熔模精密铸造而言，放置冷铁存在一定的困难，实际生产中还未得到广泛的应用。中国专利CN103192027A，公开日是2013年7月10日，名称为“一种熔模精密铸造冷铁局部冷却方法”中只是公开了在型壳制备完成后组装内置冷铁的工艺方案，未对内置冷铁与蜡模直接组合的工艺方法进行涉及。中国专利CN207013682U，名称为“一种熔模精密铸造冷铁”中公开了在聚碳石膏保护壳内设置冷铁的方法，专用于铸造孔部位，未对内置冷铁与蜡模直接组合的通用工艺方法进行涉及。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，对于熔模精密铸造领域中无法采用常规的冒口、工艺补贴等措施消除的疏松问题，通过合理设计冷铁的尺寸规格、固定方式、收缩间隙预留量，有效地解决了冷铁与蜡模、型壳固定，冷铁与型壳收缩匹配性问题，即熔模精密铸造内置冷铁的设计与应用问题，为熔模精密铸件内部质量的控制提供了解决思路。按该方法对熔模精密铸造冷铁进行设计，大大节省了产品试制周期，降低了制造成本，从而完成本发明。
本发明提供的技术方案如下：
一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，包括：
选择冷铁的材质，根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸；
根据铸件热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量，冷铁的数量不低于2块；
结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式；
根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式；
根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值。
根据本发明提供的一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，具有以下有益效果：
(1)本发明中设计方法，熔模精密铸造冷铁与蜡模、型壳的固定方式，适用于各类型的熔模精密铸件，为熔模精密铸件内置冷铁的放置提供了解决思路；
(2)本发明中设计方法，选择耐高温金属合金作为冷铁，基于冷铁与型壳的收缩匹配特性，将相邻冷铁之间预留设定的间隙，有效地解决了熔模精密铸造内置冷铁放置部位型壳开裂的问题；
(3)本发明中设计方法，按该方法对熔模精密铸造冷铁进行设计，大大节省了铸件试制周期，降低了制造成本。
附图说明
图1为实施例1中某壳体I法兰部位冷铁设计示意图；
图2为实施例2中某壳体II法兰部位冷铁设计示意图。
附图标号说明
1-热节部位；2-冷铁；3-支架；4-结合面；5-间隙。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，包括：
选择冷铁的材质，根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸；
根据铸件热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量，冷铁的数量不低于2块；
结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式；
根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式；
根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值。
在本发明中，所述选择冷铁的材质的步骤中，所述冷铁选用镍基高温合金、钴基高温合金或铁基高温合金等中任意一种，优选为镍基高温合金。本发明人在研究过程发现，型壳高温焙烧环节对冷铁的抗氧化性能提出了很高要求，冷铁抗氧化性能差，易产生氧化皮，进入铸件内部形成缺陷，因此，需要选择在高温下抗氧化性能好的高温合金材料，优选上述镍基高温合金、钴基高温合金或铁基高温合金。
在本发明中，所述根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸的步骤中，所述冷铁的体积为热节部位体积的0.8～1倍。热节为环形结构如法兰结构时，冷铁的尺寸a×b＝(0.8～1)×A×B，其中，a为冷铁的宽度，b为冷铁的高度，A为热节部位的宽度，B为热节部位的高度。
在本发明中，所述根据热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量的步骤中，热节部位冷铁的形状与铸件本体热节部位随形。本发明通过将冷铁与蜡模固定，按正常工艺在蜡模上涂料制壳，脱蜡后焙烧形成型壳，此时冷铁固定在型壳中，冷铁与型壳共同形成浇铸铸件的铸型，如图1和图2所示。在浇铸铸件时，铸件热节部位与冷铁接触，加快热节部位导热，避免缩孔、疏松等质量问题的产生。
进一步地，所述冷铁的数量为2～4块。本发明人在研究过程发现，单块冷铁的整体冷铁收缩特性将造成型壳开裂；而数量多于4块，冷却效果将降低。
进一步地，所述冷铁与蜡模的相接部位采用R圆滑过渡处理。避免尖角效应带来的应力集中造成型壳出现裂纹。
在本发明中，所述结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式的步骤中，所述冷铁采用支架镶嵌的方式固定在型壳上，支架高度(c值)为型壳厚度的0.85～0.9倍；在冷铁宽度方向上，支架的宽度(d值)为冷铁宽度(a值)的0.7～0.8倍。
同时，所述冷铁在型壳的固定位置满足冷铁与成形铸件的热节相接触。
在本发明中，所述根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式的步骤中，冷铁与蜡模的固定方式包括在结合面上涂胶粘接固定，如采用AB胶等粘接固定。
在本发明中，所述根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值的步骤中，所述冷铁之间的间隙值设计为2～5mm，间隙采用蜡料进行填充。上文已经阐述冷铁的数量不低于2块，本发明人对间隙设定进行了试验，发现若间隙值过小且低于上述范围的最小值，则无法与冷铁收缩特性合理匹配，发生型壳开裂问题，若间隙值过大且高于上述范围的最小值，则冷铁的激冷作用降低，容易出现疏松缺陷，因而确定间隙值设计为2～5mm，实际应用中根据热节尺寸进行选择。
实施例
实施例1
壳体I所示的铸造浇注位置，下部法兰部位为铸造热节，通过设置熔模精密铸造冷铁，加快该部位的冷却速率从而达到控制冷却顺序的效果。
(1)壳体I热节部位1的截面尺寸为28mm×13mm，冷铁2材质选用镍基高温合金，尺寸规格：a×b＝0.85×A×B＝309.4，其中b值选取为13mm，那么a值为23.8mm；
(2)根据热节部位1的形状，设计冷铁2的形状为环形，数量为4块。冷铁与蜡模的相接部位采用R圆滑过渡处理，见图1；
(3)结合型壳结构，冷铁的固定位置选在底部，冷铁固定采用支架3镶嵌的方式，支架c值应为型壳厚度的0.85倍，即为0.85×10mm＝8.5mm；支架d值应为冷铁宽度a的0.8倍，即为0.8×23.8mm＝19.0mm；
(4)冷铁与蜡模的固定方法采用在结合面4进行粘接的方式；
(5)根据冷铁的收缩特性，确定出间隙5的值应设计为3mm，间隙采用蜡料进行填充。按照上述步骤完成冷铁设置，在型壳制备过程中，高温焙烧下型壳未出现裂纹，冷铁未发生氧化现象。浇注完成后，对铸件热节部位进行剖切检查，未出现缩孔、疏散缺陷。
实施例2
壳体II所示的铸造浇注位置，下部法兰部位为铸造热节，通过设置熔模精密铸造冷铁，加快该部位的冷却速率从而达到控制冷却顺序的效果。
(1)壳体II热节部位1的截面尺寸为32mm×24mm，冷铁2材质选用镍基高温合金，尺寸规格：a×b＝0.8×A×B＝614.4，其中b值选取为24mm，那么a值为25.6mm；
(2)根据热节部位1的形状，设计冷铁2的形状为环形，数量为4块。冷铁与蜡模的相接部位采用R圆滑过渡处理，见图2；
(3)结合型壳结构，冷铁的固定位置选在底部，冷铁固定采用支架3镶嵌的方式，支架c值应为型壳厚度的0.85倍，即为0.85×12mm＝10.2mm；支架d值应为冷铁宽度a的0.8倍，即为0.8×25.6mm＝20.5mm；
(4)冷铁与蜡模的固定方法采用在结合面4进行粘接的方式；
(5)根据冷铁的收缩特性，确定出间隙5的值应设计在4mm间，间隙采用蜡料进行填充。按照上述步骤完成冷铁设置，在型壳制备过程中，高温焙烧下型壳未出现裂纹，冷铁未发生氧化现象。浇注完成后，对铸件热节部位进行剖切检查，未出现缩孔、疏散缺陷。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种熔模精密铸造冷铁的设计方法，其特征在于，包括：
选择冷铁的材质，根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸；
根据铸件热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量，冷铁的数量不低于2块；
结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式；
根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式；
根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述选择冷铁的材质的步骤中，所述冷铁选用镍基高温合金、钴基高温合金或铁基高温合金中任意一种。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据铸件热节部位的尺寸，确定所需的冷铁的尺寸的步骤中，所述冷铁的体积为热节部位体积的0.8～1倍。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量的步骤中，所述冷铁的形状与铸件本体热节部位随形。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量的步骤中，所述冷铁的数量为2～4块。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据热节部位的形状，确定冷铁的形状与数量的步骤中，所述冷铁与蜡模的相接部位采用R圆滑过渡处理。
7.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式的步骤中，所述冷铁在型壳的固定位置满足冷铁与成形铸件的热节相接触。
8.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述结合型壳结构，确定冷铁在型壳的固定位置与固定方式的步骤中，所述冷铁采用支架镶嵌的方式固定在型壳上，支架高度为型壳厚度的0.85～0.9倍；在冷铁宽度方向上，支架的宽度为冷铁宽度的0.7～0.8倍。
9.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据蜡模结构，确定冷铁与蜡模的固定方式的步骤中，所述冷铁与蜡模的固定方式包括在结合面上涂胶粘接固定。
10.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据冷铁的收缩特性，确定冷铁之间的间隙值的步骤中，所述冷铁之间的间隙值为2～5mm，间隙采用蜡料进行填充。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798358A (en) * 1953-11-05 1958-07-16 Bristol Aero Engines Ltd Improvements in or relating to the production of castings with internal passages
FR2935275A1 (fr) * 2008-08-29 2010-03-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de moulage a modele perdu, modele perdu pour ce procede
CN101758181A (zh) * 2009-08-31 2010-06-30 滨海县万恒铸业有限公司 在蜡模上附加冷铁造型的新工艺
CN103302248A (zh) * 2013-05-20 2013-09-18 江苏久保联实业有限公司 一种高温合金弯管熔模铸造模具
CN104439068A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种含有凸耳孔的凸耳合金零件的制作工艺
CN107803484A (zh) * 2017-12-13 2018-03-16 东风精密铸造有限公司 一种耐高温冷铁
CN109396341A (zh) * 2018-11-23 2019-03-01 安徽应流铸业有限公司 一种蜡模铸造工艺中粘接冷铁的方法
CN109465393A (zh) * 2018-11-05 2019-03-15 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种熔模铸件厚大部位的激冷方法
CN110834067A (zh) * 2019-11-26 2020-02-25 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法
CN110976770A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 十堰市金海丰精密铸造有限公司 一种基于冷铁在精铸件中消除缩孔的方法
CN210980788U (zh) * 2019-09-18 2020-07-10 成都铁城精密铸造有限公司 一种具有消除铸件缩孔疏松功能的熔炼装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798358A (en) * 1953-11-05 1958-07-16 Bristol Aero Engines Ltd Improvements in or relating to the production of castings with internal passages
FR2935275A1 (fr) * 2008-08-29 2010-03-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de moulage a modele perdu, modele perdu pour ce procede
CN101758181A (zh) * 2009-08-31 2010-06-30 滨海县万恒铸业有限公司 在蜡模上附加冷铁造型的新工艺
CN103302248A (zh) * 2013-05-20 2013-09-18 江苏久保联实业有限公司 一种高温合金弯管熔模铸造模具
CN104439068A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种含有凸耳孔的凸耳合金零件的制作工艺
CN107803484A (zh) * 2017-12-13 2018-03-16 东风精密铸造有限公司 一种耐高温冷铁
CN109465393A (zh) * 2018-11-05 2019-03-15 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种熔模铸件厚大部位的激冷方法
CN109396341A (zh) * 2018-11-23 2019-03-01 安徽应流铸业有限公司 一种蜡模铸造工艺中粘接冷铁的方法
CN210980788U (zh) * 2019-09-18 2020-07-10 成都铁城精密铸造有限公司 一种具有消除铸件缩孔疏松功能的熔炼装置
CN110834067A (zh) * 2019-11-26 2020-02-25 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种高温合金多孔座铸件浇注熔模及其熔模制作工艺方法
CN110976770A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 十堰市金海丰精密铸造有限公司 一种基于冷铁在精铸件中消除缩孔的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
辛啟斌: "《金属液态成形工艺设计》", 31 October 2018 *

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