船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法
【專利摘要】船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，冒口設(shè)置在鑄件的底腳板和曲軸中心線部位，冒口和冒口頸先于鑄件凝固，根據(jù)冒口和冒口頸的模數(shù)算出冒口直徑和冒口頸直徑。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)工藝采用冒口和冒口頸補(bǔ)縮鑄件方法，鑄件進(jìn)入石墨化膨脹期會(huì)把多余的鐵水?dāng)D回冒口，當(dāng)凝固末期產(chǎn)生二次收縮時(shí)，在冒口的金屬液柱重力作用下，雖然能夠防止鑄件產(chǎn)生集中縮孔，但卻不能克服共晶團(tuán)間的微觀縮松的問題。本申請(qǐng)采用冒口和冒口頸先于鑄件凝固，利用全部或部分的共晶膨脹量在鑄件內(nèi)部建立壓力，提高了自補(bǔ)縮能力，減小了縮松缺陷。
【專利說明】船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造方法【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]機(jī)身是船用中速柴油機(jī)最關(guān)鍵的零部件之一，鑄件為半隧道式，兩排布置氣缸，氣缸夾角為90°。機(jī)身鑄件結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸偏大，內(nèi)部鑄有潤滑油道和冷卻水道，內(nèi)腔和外壁幾何形狀都比較復(fù)雜，壁厚厚薄不勻，最大和最小壁厚相差懸殊，機(jī)體上分布近500多個(gè)孔，加工精度要求高，探傷部位多。因?yàn)闄C(jī)身鑄件的重量較大，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此，機(jī)身鑄造難度很大。球墨鑄鐵柴油機(jī)機(jī)身具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、減振降噪等綜合性能好的優(yōu)勢，已成為船用柴油機(jī)機(jī)身的首選材料。但是，球墨鑄鐵柴油機(jī)機(jī)身存在縮孔現(xiàn)象，即鑄件在冷凝過程中收縮而產(chǎn)生孔洞，形狀不規(guī)則，孔壁粗糙，一般位于鑄件的熱節(jié)處。縮孔的存在，破壞了金屬的連續(xù)性，減小了承載的有效面積，降低了機(jī)身鑄件的機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的縮孔問題，提高了機(jī)身鑄造質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是，船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，冒口設(shè)置在鑄件的底腳板和/或曲軸中心線部位。
[0005]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于:
[0006]曲軸中心線部位位于鑄件中上部，該部位的冒口為球形暗冒口，其冒口頸為圓柱體。
[0007]底腳板位于鑄件頂部，該部位的冒口為圓柱體明冒口，其冒口頸可采用圓柱或長方體。
[0008]冒口和冒口頸先于鑄件凝固，且冒口內(nèi)部的壓力高于大氣壓。
[0009]冒口直徑和冒口頸直徑的算法為，先算出鑄件部位的模數(shù)，根據(jù)鑄件部位的模數(shù)算出冒口和冒口頸的模數(shù)，最后根據(jù)冒口和冒口頸的模數(shù)算出冒口直徑和冒口頸直徑，計(jì)算公式為:
[0010]d = AMt=Af1M (I)
[0011]其中，d-冒口的直徑；
[0012]M-鑄件部位的模數(shù)；
[0013]Mt——冒口的模數(shù)；
[0014]f廠增加系數(shù)，取值1.1?2.0 ;
[0015]d' =2.4f2M (2)
[0016]其中，d'-冒口頸的直徑；
[0017]M——鑄件的模數(shù)；
[0018]f2—縮小系數(shù)，取值0.8?0.9。[0019]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明提出采用冒口和冒口頸先于鑄件凝固的方法，克服了傳統(tǒng)工藝采用冒口和冒口頸補(bǔ)縮鑄件方法，鑄件進(jìn)入石墨化膨脹期會(huì)把多余的鐵水?dāng)D回冒口，當(dāng)凝固末期產(chǎn)生二次收縮時(shí)，在冒口的金屬液柱重力作用下，雖然能夠防止鑄件產(chǎn)生集中縮孔，但卻不能克服共晶團(tuán)間的微觀縮松的問題。本申請(qǐng)采用冒口和冒口頸先于鑄件凝固，利用全部或部分的共晶膨脹量在鑄件內(nèi)部建立壓力，提高了自補(bǔ)縮能力，減小了縮松缺陷。
[0021]2、本發(fā)明通過在鑄件的底腳板和曲軸中心線部位設(shè)置控制壓力冒口，可將共晶膨脹在鑄件內(nèi)部建立的內(nèi)壓力與二次收縮抵消，并達(dá)到排氣并集渣目的，提高了鑄件組織致密性，又因?yàn)樽匝a(bǔ)縮過程減少了型腔的擴(kuò)大量，避免脹大變形，可提高鑄件形狀尺寸精度，節(jié)省了鑄造成本。本發(fā)明可有效提高鑄件質(zhì)量，并消除了鑄件縮孔縮松，成品率高，工藝穩(wěn)定可靠。
[0022]3、因?yàn)槊翱诤兔翱陬i與鑄件聯(lián)為一體，冒口、冒口頸與鑄件的模數(shù)保持一定比例，鑄件關(guān)鍵部位需要向冒口互補(bǔ)鐵水，本發(fā)明使冒口在凝固前期補(bǔ)縮了鑄件，在凝固后期吸收了共晶膨脹，因此，提高了補(bǔ)縮效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是利用本發(fā)明設(shè)置方法設(shè)置的冒口澆注結(jié)束凝固開始示意圖；
[0024]圖2是利用本發(fā)明設(shè)置方法設(shè)置的冒口當(dāng)液態(tài)金屬產(chǎn)生最大收縮時(shí)示意圖；
[0025]圖3是利用本發(fā)明設(shè)置方法設(shè)置的冒口當(dāng)液態(tài)金屬膨脹而使冒口再次充滿時(shí)示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明涉及立方體鑄件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明涉及平板鑄件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明涉及正方形棒鑄件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明涉及圓棒鑄件結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明涉及矩形棒鑄件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，冒口設(shè)置在鑄件的底腳板和/或曲軸中心線部位。
[0033]曲軸中心線部位位于鑄件中上部，該部位的冒口為球形暗冒口，其冒口頸為圓柱體。
[0034]底腳板位于鑄件頂部，該部位的冒口為圓柱體明冒口，其冒口頸可采用圓柱或長方體。
[0035]冒口和冒口頸先于鑄件凝固，且冒口內(nèi)部的壓力高于大氣壓。
[0036]冒口直徑和冒口頸直徑的算法為，先算出鑄件部位的模數(shù)，根據(jù)鑄件部位的模數(shù)算出冒口和冒口頸的模數(shù)，最后根據(jù)冒口和冒口頸的模數(shù)算出冒口直徑和冒口頸直徑，計(jì)算公式為:
[0037]d = 4Mt=4f\M (I)[0038]其中，d——冒口的直徑；
[0039]M——鑄件部位的模數(shù)；
[0040]Mt——冒口的模數(shù)；
[0041]f廠增加系數(shù)，取值1.1~2.0 ;
[0042]d' =2.4f2M (2)
[0043]其中，d'-冒口頸的直徑；
[0044]M——鑄件的模數(shù)；
[0045]f2—縮小系數(shù)，取值0.8~0.9。
[0046]本發(fā)明采用冒口和冒口頸先于鑄件凝固的方法，這是因?yàn)樵阼T件凝固前，球墨鑄鐵產(chǎn)生共晶膨脹往冒口釋放掉了一部分壓力，因此，冒口內(nèi)部的壓力高于大氣壓，而壓力有利于冒口和冒口頸的快速凝固。冒口壓力增大也避免了因?yàn)殍T型的內(nèi)壓而產(chǎn)生的型壁移動(dòng)，保證了鑄造過程冒口壓力一直大于鑄型。利用冒口的體積既可以補(bǔ)償液態(tài)收縮，也可以用來容蓄從鑄件釋放來的鐵水壓力。
[0047]本發(fā)明涉及鑄件包括立方體或內(nèi)切球體鑄件、平板鑄件、正方形棒鑄件、圓棒鑄件及矩形棒鑄件，其結(jié)構(gòu)參見圖4-圖8。參見圖4，立方體鑄件的邊長為a ;參見圖5，平板鑄件的長為L、寬為a、厚為t的平板，L ^ 5t ;參見圖6，正方形棒鑄件中，正方形邊長為b，高為L，L > 5b ;參見圖7，圓棒鑄件的長為L、直徑為d，L > 5d ;參見圖8，矩形棒鑄件的長為L、寬為t、厚為e的矩形棒，t5e。
[0048]不同鑄件部位的冒口直徑和冒口頸直徑的算法如下:
[0049]1、底腳板和曲軸中心線模數(shù)的算法
[0050]立方體或內(nèi)切球體
【權(quán)利要求】
1.船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，其特征在于，冒口設(shè)置在鑄件的底腳板和/或曲軸中心線部位。
2.如權(quán)利要求1所述的船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，其特征在于，所述曲軸中心線部位位于鑄件中上部，該部位的冒口為球形暗冒口，其冒口頸為圓柱體。
3.如權(quán)利要求1所述的船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，其特征在于，所述底腳板位于鑄件頂部，該部位的冒口為圓柱體明冒口，其冒口頸可采用圓柱或長方體。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，其特征在于，所述冒口和冒口頸先于鑄件凝固，且冒口內(nèi)部的壓力高于大氣壓。
5.如權(quán)利要求4所述的船用柴油機(jī)機(jī)身鑄件冒口的設(shè)置方法，其特征在于，所述冒口直徑和冒口頸直徑的算法為，先算出鑄件部位的模數(shù)，根據(jù)鑄件部位的模數(shù)算出冒口和冒口頸的模數(shù)，最后根據(jù)冒口和冒口頸的模數(shù)算出冒口直徑和冒口頸直徑，計(jì)算公式為: d = 4MT=4F1M(I) 其中，d——冒口的直徑； M——鑄件部位的模數(shù)； Mt——冒口的模數(shù)； 一增加系數(shù)，取值1.1~1.2 ; d' =2.4f2M (2) 其中，d'——冒口頸的直徑； M——鑄件的模數(shù)； f2—縮小系數(shù)，取值0.8~0.9。
【文檔編號(hào)】B22C9/08GK103658541SQ201310703680
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】黃引平, 馬敏團(tuán), 楊小建, 張威, 劉彥 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所