專利名稱：一種大型主軸承座的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料成型，特別是涉及一種大型主軸承座的鑄造方法。
背景技術(shù)：
軸承座是柴油機(jī)上高要求鑄鋼件，根據(jù)低速柴油機(jī)專利公司的技術(shù)規(guī)范，該鑄件的材料為S17F，爐前試棒性能要求抗拉強(qiáng)度為440-540N/mm2，屈服強(qiáng)度≥260N/mm2，延伸率≥22％，斷面收縮率≥30％；布氏硬度130-160。鑄件加工后，需進(jìn)行磁粉探傷(MT)、超聲波探傷(UT)，鑄件不得有裂紋、氣孔、冷隔、縮松、砂眼等影響鑄件材質(zhì)致密性的鑄造缺陷，特別是在與曲軸接觸受力的鞍座部位不得有裂紋缺陷，否則鑄鋼件將報(bào)廢。
以前的類似結(jié)構(gòu)的軸承座外形尺寸小(2000×1622mm)，最大壁厚為258mm，澆注重量為3650kg。鑄造生產(chǎn)工藝為微珠保溫冒口，水玻璃有機(jī)酯自硬砂、手工造型；澆注系統(tǒng)為一道底注通到鞍座處冒口下。
根據(jù)多年的實(shí)際生產(chǎn)情況，該鑄造方法的存在以下不足1)冒口下容易產(chǎn)生粘砂。2)冒口的保溫效果差。3)軸承孔放冒口的兩邊容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。4)鑄件尺寸大容易產(chǎn)生變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)用于大型主軸承座鑄造中所產(chǎn)生的上述問題，提供一種大型主軸承座的鑄造方法。利用本發(fā)明的鑄造方法鑄造出來(lái)的主軸承座要求鑄造缺陷少，鑄件整體尤其局部厚大部位的性能高，還需減少熔液的澆鑄量。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種大型主軸承座的鑄造方法，包括編制鑄造工藝、制作木模、制作砂型、合箱、澆鑄、冷卻和清理鑄件，其特征在于，所述的鑄造鑄造方法的詳細(xì)步驟如下①編制軸承座的鑄造工藝，按照平面分型的方式設(shè)計(jì)分型面和澆注系統(tǒng)；②按照工藝要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作鑄型并放置冷鐵；④合箱，烘干砂型；⑤熔煉澆鑄熔液，熔煉過(guò)程中吹惰性氣體并喂絲；⑥鑄件澆鑄；⑦保溫冷卻并用常規(guī)方法熱處理。
所述的步驟①中的平面分型以軸承座的中線為分型面，分型面處設(shè)有位于軸承座外側(cè)的平板，軸承座的開襠之間設(shè)有一根連接拉筋，平板上設(shè)有多個(gè)小冒口和連接軸承座與平板的多個(gè)拉筋，澆注系統(tǒng)為開放式底注澆注系統(tǒng)，一道直澆道連通于兩道橫澆道，橫澆道連通于四道內(nèi)澆道，內(nèi)澆道的澆口分別位于發(fā)熱冒口的底端，三個(gè)發(fā)熱冒口分布位于軸承孔和前甲板處，發(fā)熱冒口的四周覆蓋有一層耐高溫砂，發(fā)熱冒口在澆注完畢加發(fā)熱劑。
所述的步驟③中制作鑄型采用水玻璃自硬砂和鉻鐵礦砂，按照主軸承座形狀制成的多個(gè)第一冷鐵均勻放置于軸承座的軸孔部位，兩塊第二冷鐵放置于兩發(fā)熱冒口之間的鑄件上下平面處，兩邊的應(yīng)力孔中心處各放置一塊暗冷鐵。
所述的步驟⑤中的熔液采用電弧爐熔煉，爐料的配比為廢鋼50～70％，澆冒口回爐料30～50％，出鋼的溫度為1580～1590℃。
所述的步驟⑤中采用吹氬喂絲的方式調(diào)節(jié)熔液的成分吹氬的壓力為0.08～0.10MPa，吹氬的時(shí)間為4～5分鐘，喂絲中鋁絲和鋼水的重量比為1∶2000。
所述的步驟⑤中澆鑄的溫度為1540～1550℃，澆注時(shí)間為200～240秒，澆鑄過(guò)程中熔液包底部吹氬氣。
本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明采用模數(shù)相同的發(fā)熱冒口替代現(xiàn)有技術(shù)的微珠冒口，可以大大減少熔液的澆注量；在主軸承座的軸孔位置放置成型冷鐵有效防止在軸承孔的面部出現(xiàn)縮松等缺陷；在澆注的時(shí)候在澆口周圍吹氬氣使?jié)沧r(shí)形成一個(gè)接近無(wú)氧的環(huán)境，提高了鋼水的純凈度，并減少兩次氧化夾雜的產(chǎn)生，從而使得厚大部位的解剖性能達(dá)到材質(zhì)的要求。


圖1是本發(fā)明的大型主軸承座鑄造方法中的鑄型正視圖。
圖2是本發(fā)明的大型主軸承座鑄造方法中的鑄型俯視圖。
其中，1-分型面2-發(fā)熱冒口3-主軸承座4-第一冷鐵5-小冒口6-平板7-第二冷鐵8-暗冷鐵91-直澆道 92-橫澆道 93-內(nèi)澆道 10-連接拉筋11-拉筋具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的大型主軸承座的鑄造方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不能因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1本實(shí)施例為了說(shuō)明本發(fā)明的大型主軸承座的鑄造方法，以K98MCC船用低速柴油機(jī)主軸承座的鑄造過(guò)程為例詳細(xì)闡述本發(fā)明方法的實(shí)踐應(yīng)用。
K98MCC船用低速柴油機(jī)主軸承座鑄件的參數(shù)如下鑄件外形尺寸2944mm×2650mm×455mm；鑄件最大壁厚(軸承孔)455mm；鑄件最小壁厚～76mm；鑄件毛坯重量～10200Kg；
軸承檔局部重量～5000Kg；軸承檔截面面積～2254.4cm2；軸承檔截面周長(zhǎng)～208.4cm；前甲板局部重量～1331Kg；前甲板截面面積～2182.1cm2；前甲板截面周長(zhǎng)～226.7cm。
依照本發(fā)明的鑄造方法，該主軸承座的鑄造主要包括下列如下幾個(gè)步驟1)按對(duì)稱平面分型方法編制主軸承座3的鑄造工藝，分型面1的選擇如圖1所示，由圖可以看出，分型面1將主軸承座3分為對(duì)稱的上下兩個(gè)部分，分型面1上設(shè)有與主軸承座3外側(cè)相連接的平板6，平板6上設(shè)有小冒口5和拉筋11。
主軸承座鑄造的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算與選擇軸承檔幾何模數(shù)M1=F1L2=2254.4208.4=10.82]]>注F1-軸承檔截面面積；L1-軸承檔截面周長(zhǎng)。
前甲板幾何模數(shù)M2=F2L2=2182.1226.7=9.63]]>注F2-前甲板截面面積；L2-前甲板截面周長(zhǎng)。
根據(jù)以上幾何模數(shù)、局部重量、鑄件毛坯重量等參數(shù)選擇冒口①選擇幾何模數(shù)大于1.1倍模數(shù)的冒口；②根據(jù)局部重量與此類冒口的補(bǔ)縮效率計(jì)算所需的補(bǔ)縮用鋼水量；③選擇符合①和②兩個(gè)要求的發(fā)熱冒口，兩個(gè)在軸承檔處560×840×730；一個(gè)在前甲板處480×580；三個(gè)在平板上小冒口140×210×185。
根據(jù)上述參數(shù)，設(shè)計(jì)主軸承座的澆注系統(tǒng)如下為了保證澆注過(guò)程中鑄型內(nèi)熔液平穩(wěn)上升，選擇開放式底注澆注系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)直澆道91、兩個(gè)橫澆道92和四個(gè)內(nèi)澆道93，直澆道91的底端連通于兩道橫澆道92，直澆口直徑為100mm，橫澆道92連通于四道內(nèi)澆道93，橫澆口的直徑為80mm，其中兩個(gè)內(nèi)澆道93的澆口分別位于主軸承座3的開檔口處發(fā)熱冒口2的底端，內(nèi)澆口的直徑為70mm，另外兩個(gè)內(nèi)澆道93的澆口位于主軸承座3的前甲板處發(fā)熱冒口2的底端，該內(nèi)澆口的直徑為60mm，各個(gè)發(fā)熱冒口2的四周均覆蓋有一層耐高溫砂，發(fā)熱冒口2在澆注完畢加發(fā)熱劑，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的各種參數(shù)，整個(gè)造型工藝如圖2所示。
2)按鑄造工藝圖紙要求制作木模。該木模包括有外模、型板、澆冒口套以及全套檢驗(yàn)樣板，木模制作完成以后定位在型板上。
3)采用水玻璃有機(jī)酯自硬砂制作鑄型，并在局部厚大部位加16mm厚的鉻鐵礦砂，造型時(shí)按外模上的標(biāo)志處放置冷鐵。為保證軸承檔在一定厚度范圍內(nèi)組織的致密性，在軸承孔處均勻放置七塊第一冷鐵4，第一冷鐵4在鑄件上的分布如圖2所示。為了使各個(gè)發(fā)熱冒口2部位形成順序凝固，截?cái)喟l(fā)熱冒口2之間的相互影響，使每個(gè)發(fā)熱冒口2只負(fù)責(zé)局部的補(bǔ)縮，人為造成末端區(qū)，在發(fā)熱冒口2之間放置了第二冷鐵7如圖2所示，同時(shí)為防止開檔與軸承孔相交處的圓弧區(qū)產(chǎn)生裂紋，在圓弧處放置圓形的暗冷鐵8。
為了防止鑄件變形，在主軸承座3的開檔處增加連接拉筋10；為了防止平板6變形，在平板6的上下兩面各增加三根拉筋11，并在拉筋11處放置三個(gè)小冒口5，用于平板6的補(bǔ)縮和集渣，如圖1和圖2所示。
4)合箱烘干鑄型，并檢驗(yàn)鑄型尺寸。
5)熔煉澆注熔液。電弧爐熔煉爐料重量百分配比廢鋼60％、回收的澆冒口40％。出鋼溫度1580℃。吹氬喂絲吹氬壓力0.08MPa，吹氬時(shí)間4分鐘，喂細(xì)小的鋁絲7Kg，鋁絲與鋼水中的氧反應(yīng)生成爐渣，來(lái)達(dá)到去除鋼水中氧的目的。
6)鑄件澆注。澆注溫度1540℃；澆注水口φ60水口；澆注時(shí)間控制在240秒；在澆注過(guò)程中，在鋼包的包底連續(xù)吹氬氣保持澆注時(shí)近于無(wú)氧的環(huán)境，減少二次氧化以及夾雜的產(chǎn)生。
7)澆注后鑄件在鑄型中保溫冷卻。鑄件保溫時(shí)間140小時(shí)，鑄件清理，去除澆口、冒口、披縫，鑄件進(jìn)行常規(guī)熱處理，鑄件毛坯無(wú)損檢驗(yàn)合格后劃線加工。
本發(fā)明的大軸承座的鑄造方法是在一定熔煉條件下，采用模數(shù)相同的發(fā)熱冒口代替容積大的微珠冒口來(lái)減少澆注量，軸孔采用帶有梯形的成型冷鐵來(lái)保證軸承孔面部出現(xiàn)縮松等缺陷，澆注時(shí)在澆口周圍吹氬氣使?jié)沧r(shí)形成一個(gè)準(zhǔn)無(wú)氧環(huán)境，來(lái)提高鋼水的純凈度，減少兩次氧化夾雜的產(chǎn)生，從而可以使得厚大部位的解剖性能達(dá)到材質(zhì)的要求。
毫無(wú)疑問，本發(fā)明的大型主軸承座的鑄造方法還包括其他造型選擇和工藝參數(shù)選擇，并不局限于上述實(shí)施例中提到的參數(shù)形式，總而言之，本發(fā)明的大型主軸承座的鑄造方法還包括那些對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的變換和替代。
權(quán)利要求
1.一種大型主軸承座的鑄造方法，包括編制鑄造工藝、制作木模、制作砂型、合箱、澆鑄、冷卻和清理鑄件，其特征在于，所述的鑄造鑄造方法的詳細(xì)步驟如下①編制軸承座的鑄造工藝，按照平面分型的方式設(shè)計(jì)分型面和并設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)；②按照工藝要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作鑄型并放置冷鐵；④合箱，烘干砂型；⑤熔煉澆鑄熔液，熔煉過(guò)程中吹惰性氣體并喂絲；⑥鑄件澆鑄；⑦保溫冷卻并用常規(guī)方法熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型主軸承座的鑄造方法，其特征在于所述的步驟①中的平面分型以主軸承座(3)的中線為分型面，分型面處設(shè)有位于軸承座(3)外側(cè)的平板(6)，主軸承座(3)的開襠之間設(shè)有一根連接拉筋(10)，平板(6)上設(shè)有多個(gè)小冒口(5)和連接主軸承座(3)與平板(6)的多個(gè)拉筋(11)，所述的澆注系統(tǒng)為開放式底注澆注系統(tǒng)，一道直澆道(91)連通于兩道橫澆道(92)，橫澆道(92)連通于四道內(nèi)澆道(93)，內(nèi)澆道(93)的澆口分別位于發(fā)熱冒口(2)的底端，三個(gè)發(fā)熱冒口(2)分布位于軸承孔和前甲板處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型主軸承座的鑄造方法，其特征在于所述的步驟③中制作鑄型采用水玻璃自硬砂和鉻鐵礦砂，按照主軸承座(3)形狀制成的多個(gè)第一冷鐵(4)均勻放置于主軸承座(3)的軸孔部位，兩塊第二冷鐵(7)放置于兩發(fā)熱冒口(2)之間的鑄件上下平面處，主軸承座(3)的兩個(gè)應(yīng)力孔中心處各放置一塊暗冷鐵(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型主軸承座的鑄造方法，其特征在于所述的步驟⑤中的熔液采用電弧爐熔煉，爐料的配比為廢鋼50～70％，澆冒口回爐料30～50％，出鋼的溫度為1580～1590℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型主軸承座的鑄造方法，其特征在于所述的步驟⑤中采用吹氬喂絲的方式調(diào)節(jié)熔液的成分吹氬的壓力為0.08～0.10MPa，吹氬的時(shí)間為4～5分鐘，喂絲中的鋁絲和鋼水的重量比為1∶2000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型主軸承座的鑄造方法，其特征在于所述的步驟⑤中澆鑄的溫度為1540～1550℃，澆注時(shí)間為200～240秒，澆鑄過(guò)程中熔液包底部吹氬氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型主軸承座的鑄造方法，包括編制鑄造工藝、制作木模、制作砂型、合箱、澆鑄、冷卻和清理鑄件，具體的鑄造步驟如下①采用平面分型的方法編制軸承座的鑄造工藝；②按照工藝要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作鑄型并放置冷鐵；④合箱，烘干砂型；⑤熔煉澆鑄溶液，熔煉過(guò)程中吹惰性氣體并喂絲；⑥鑄件澆鑄；⑦保溫冷卻并用常規(guī)方法熱處理。本發(fā)明采用模數(shù)相同的發(fā)熱冒口替代現(xiàn)有技術(shù)的微珠冒口，節(jié)省了熔液的澆注量，放置成型冷鐵放置在軸承孔的面部出現(xiàn)縮松等缺陷，在澆注的時(shí)候形成無(wú)氧環(huán)境，提高了鋼水的純凈度，并減少兩次氧化夾雜的產(chǎn)生，從而使得鑄件厚大部位的解剖性能達(dá)到材質(zhì)的要求。
文檔編號(hào)B22D25/02GK101073826SQ20071004225
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者蔡常林, 金志鴻, 李耀宗 申請(qǐng)人:上海滬臨金屬加工有限公司, 滬東重機(jī)股份有限公司