一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具及其離心澆鑄方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種離心澆鑄模具，尤其是涉及一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具及其離心澆鑄方法。所述筒狀鑄件的離心澆注模具，包括有：鐵模、砂套、內(nèi)推板、擋板。所述砂套外形緊密相貼于鐵模內(nèi)腔，厚度d1為100mm≥d1≥50mm，其外周相對于出模平面的斜度L為1:20≥L≥1:100；所述鐵模設(shè)置在砂套外周并固定在外部的離心澆鑄機(jī)的連接盤上，其壁厚d2≥50mm；所述內(nèi)推板和擋板分別與砂套、鐵模連接。工作時，砂套內(nèi)表面與內(nèi)推板、擋板所形成的空腔為鑄件的鑄型腔，在離心澆注完成后采用離心澆注的油缸通過推板將砂套和鑄件一起推出脫模。采用本申請鑄造所得的鑄件其致密性、耐磨性有一定的提高，可獲得致密合格的鑄件并且提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具及其離心澆鑄方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離心澆鑄模具，尤其是涉及一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具及其離 心澆鑄方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 離心鑄造屬于特種鑄造。多用于筒狀鑄件，其特點(diǎn)在于金屬液澆注到旋轉(zhuǎn)的鑄型 中，在離心的作用下成型，凝固而獲得鑄件。
[0003] 現(xiàn)有的臥式離心鑄造，鑄件外形由鐵模內(nèi)腔形成，一般鐵模內(nèi)腔有一定的斜度以 方便脫模，其中斜度可為一段或幾段。鑄件壁厚時，采用這種方式鑄造通常都要通過水進(jìn)行 強(qiáng)制冷卻，導(dǎo)致鑄件外表面易形成一層碳化物的硬化層。再者這種鑄造方法加工困難，經(jīng)常 需進(jìn)行高溫?zé)崽幚怼?br> [0004] 石油鉆井的導(dǎo)板是耐磨件，且其外壁上有三條環(huán)形的加強(qiáng)筋，實(shí)際應(yīng)用中要求這 種導(dǎo)板鑄造無缺陷，并有一定的耐磨性。目前采用離心澆注或砂型鑄造這種導(dǎo)板，采用砂型 鑄造所得的鑄件易產(chǎn)生縮松或縮孔，達(dá)不到致密性和耐磨性的要求；同樣的，采用常規(guī)離心 鑄造所得的鑄件雖然其致密性和耐磨性有一定的加強(qiáng)，但是在鑄造過程中，鑄件外壁加工 量非常大以使其呈一定的斜度，以方便脫模，從而導(dǎo)致工藝出品率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N筒狀鑄件的砂套離心澆注模具及其鑄造方法。采用本 申請鑄造所得的鑄件其致密性、耐磨性有一定的提高，可獲得致密合格的鑄件并且提高生 產(chǎn)效率。
[0006] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的提供的第一技術(shù)方案為采用一種筒狀鑄件的離 心澆注模具，包括有：鐵模、砂套、內(nèi)推板、擋板。所述砂套緊密相貼于鐵模內(nèi)腔，厚度Cl1為 IOOmm彡Cl1彡50mm，其外周相對于出模平面的斜度L為1:20彡L彡1:100 ;所述鐵模設(shè)置 在砂套外周并固定在外部的離心燒鑄機(jī)的連接盤上，其壁厚d2 > 50mm ;所述內(nèi)推板和擋 板分別與砂套與鐵模連接；所述砂套內(nèi)表面與內(nèi)推板、擋板所形成的空腔為鑄件的鑄型腔； 所述擋板使砂套和鑄件（前期為鐵水）在離心旋轉(zhuǎn)過程中不脫落，在離心澆注完成后采用 離心澆注的油缸通過內(nèi)推板將砂套和鑄件一起推出脫模。
[0007] 優(yōu)選的，所述砂套外壁上設(shè)置有出氣槽。
[0008] 優(yōu)選的，所述砂套為由兩個半環(huán)形拼接而成。
[0009] 優(yōu)選的，所述筒狀鑄件為圓筒狀鑄件。
[0010] 優(yōu)選的，所述砂套采用樹脂砂制作。
[0011] 優(yōu)選的，所述砂套的厚度Cl1為60mm > Cl1 > 50_，其外周相對于出模平面的斜度L 為1:50彡L彡1:100 ;所述鐵模的壁厚IOOmm彡d2彡50mm。
[0012] 優(yōu)選的，所述砂套固定于所述內(nèi)推板和所述擋板之間，所述擋板采用銷子固定在 鐵模上。
[0013] 本申請還提供第二方面的技術(shù)方案即一種筒狀鑄件的離心澆鑄方法，采用前述任 一所述的筒狀鑄件的離心澆鑄模具，并采用以下步驟進(jìn)行澆鑄：
[0014] A、鐵模預(yù)熱后，模具低速旋轉(zhuǎn)，采用噴涂方式對砂套和內(nèi)推板、擋板進(jìn)行噴涂，保 證將砂套間的間隙密封，利用鐵模預(yù)熱的熱量，將涂料干燥；
[0015] B、模具旋轉(zhuǎn)過程中，將金屬液澆鑄入鑄型腔內(nèi)，待筒狀鑄件離心成型；
[0016] C、金屬液澆鑄入鑄型完畢后，采用壓力為0? 05MPa_0. 06MPa的恒壓、恒量的水對 鐵模進(jìn)行冷卻。
[0017] 優(yōu)選的，步驟C中鑄件冷卻至850°C?950°C即可進(jìn)行脫模及后續(xù)處理步驟。
[0018] 優(yōu)選的，所述脫模及后續(xù)處理步驟為脫模時，取下?lián)醢澹脙?nèi)推板推出砂套和筒 狀鑄件，再對筒狀鑄件作拋丸清理。
[0019] 發(fā)明的首要改進(jìn)之處為：采用鐵模和砂套結(jié)合的鑄件模具，運(yùn)用離心澆注的鑄造 方法，鑄造筒狀鑄件，尤其是外壁有筋板或加強(qiáng)筋的筒狀鑄件。使用本申請所述方式鑄造鑄 件，加強(qiáng)了其致密性和耐磨性，并且所得筒狀鑄件無硬化層和夾砂、縮松、縮孔等缺陷。
[0020] 本申請離心澆注模具加工量少，鐵模加工簡單，成本低；本申請離心澆注模具在生 產(chǎn)外壁有筋板或加強(qiáng)筋的筒狀鑄件時，可以優(yōu)選兩半砂套的結(jié)合面為臺階形，并以臺階形 止口定位，從而更有效地提高砂套的定位精確度和防止鐵液滲入砂套與鐵模的間隙，避免 鐵模粘模引起的鐵模報(bào)廢；鑄造所得的鑄件組織致密、耐磨性好、無夾砂、縮松、縮孔、硬化 層等鑄造缺陷，鑄件不需要進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，工藝出品率高?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本申請兩半砂套之一的俯視圖；
[0022] 圖2為本申請砂套臺階形定位示意圖；
[0023] 圖3為本申請離心燒鑄模具及鑄件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖中：1、離心澆注機(jī)連接盤2、內(nèi)推板3、鐵模4、砂套5、鑄件6、擋板、7、離心澆注 的空腔

【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本申請的技術(shù)方案，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】 對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026] 本申請所述的離心澆鑄模具，包括有：鐵模、砂套、內(nèi)推板、擋板。其特征在于：所 述砂套4緊密相貼于鐵模3內(nèi)腔，厚度Cl1為100mm > Cl1 > 50_，其外周相對于出模平面的 斜度L為1:20 > L > 1:100 ;所述鐵模3設(shè)置在砂套4外周并固定在外部的離心澆鑄機(jī)的 連接盤1上，其壁厚d2 > 50mm ;所述內(nèi)推板2和擋板6分別與砂套4、鐵模3連接；所述砂 套4內(nèi)表面與內(nèi)推板2、擋板6所形成的空腔為鑄件的鑄型腔。
[0027] 所述鐵模3固定在外部的離心澆注的連接盤1上；所述砂套4固定在所述內(nèi)推板 2和擋板6之間，外壁緊貼于鐵模內(nèi)腔，一端固定在內(nèi)推板上，另一端固定在擋板上；所述內(nèi) 推板2通過離心澆注機(jī)的中心油缸推桿在鐵模內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動；所述的擋板6采用銷子固定 在鐵模3上。
[0028] 采用本申請砂套離心澆注模具及以下離心澆鑄方法應(yīng)用于鑄造環(huán)形鑄件的詳細(xì) 流程如下：
[0029] 1、設(shè)計(jì)并制作砂套離心澆注模具，即所述鐵模3、內(nèi)推板2、砂套4、擋板6,其中所 述鐵模3壁厚必須達(dá)到一定程度以保證強(qiáng)度，并且鐵模3設(shè)置有與離心澆注機(jī)連接盤1相 對應(yīng)的的連接定位結(jié)構(gòu)；所述砂套4使用形成砂套4的模具，采用樹脂砂制作成型，其模具 可用木?；蚪饘倌?，且其外壁上設(shè)置有出氣槽，其中所述砂套4的厚度大小需要能承受鐵 水的沖擊和離心力，消除鑄件表面的硬化層；所述鐵模3內(nèi)壁和所述砂套4外壁斜度相吻 合。
[0030] 2、離心澆注前準(zhǔn)備：首先將所述的鐵模3安裝在離心澆注機(jī)的連接盤1上并固定， 然后將所述的內(nèi)推板2與離心澆注機(jī)的油缸推桿連接，預(yù)熱所述鐵模3,將上述兩半制作好 并達(dá)到終強(qiáng)度的砂套4如圖1所示，合箱后放入預(yù)熱后的鐵模3,并且兩半砂套4采用圖2 所示的方式定位，如圖3所示，安裝上擋板6,將擋板6采用銷子固定在鐵模上。開機(jī)低速旋 轉(zhuǎn)，采用噴涂的方式進(jìn)行施涂，所噴涂料將砂套4間及砂套4與鐵模3、內(nèi)推板2、擋板6之 間的間隙密封，待涂料通過預(yù)熱的外型鐵模的熱量干燥。
[0031] 3、離心澆注：調(diào)整離心機(jī)的轉(zhuǎn)速并達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求，帶動模具旋轉(zhuǎn)，鐵水經(jīng)澆注 槽澆注至所述砂套4與離心澆注的空腔7之間，依靠離心力的作用，通過控制鐵水重量來控 制內(nèi)孔的加工量，形成鑄件。
[0032] 4、冷卻脫模處理：當(dāng)鐵水澆注完畢后，立即采用恒壓、恒量的水對所述鐵模3進(jìn)行 冷卻一定時間后即鑄件5冷卻至850°C?950°C時關(guān)閉冷卻水進(jìn)行空冷一段時間后關(guān)閉離 心澆注機(jī)后脫模，脫模后立即清理鐵模，重復(fù)步驟2到4進(jìn)行下一個鑄件的生產(chǎn)。
[0033] 在具體實(shí)施中，以鑄造石油鉆井的導(dǎo)板為例，所述導(dǎo)板外壁上有3條環(huán)形加強(qiáng)筋 作為本申請的一個應(yīng)用。
[0034] 對照1--現(xiàn)有離心澆注方法
[0035] 采用現(xiàn)有離心澆注方法鑄造筒狀鑄件。該方法所采用的澆鑄模具與本申請的區(qū)別 主要在于以達(dá)到一定的脫模斜度所增加的鑄件外壁加工量，其加工量大，工藝出品率低、離 心澆注承重大，造成離心澆注機(jī)的功率浪費(fèi)。
[0036] 對照2--采用本發(fā)明的筒狀鑄件的離心澆注模具進(jìn)行澆鑄：
[0037] 采用本申請的環(huán)形鑄件的離心澆注模具，包括有：鐵模、砂套、內(nèi)推板、擋板；所述 砂套緊密相貼于鐵模內(nèi)腔，厚度Cl1為100mm > Cl1 > 50mm，其外周相對于出模平面的斜度L 為1:20 > L > 1:100 ;所述鐵模設(shè)置在砂套外周并固定在離心澆鑄機(jī)的連接盤上，其壁厚 d2 > 50mm ;所述內(nèi)推板和擋板分別與砂套與鐵模連接；所述砂套內(nèi)表面與內(nèi)推板、擋板所 形成的空腔為鑄件的鑄型腔；所述擋板使砂套和鑄件（前期為鐵水）在離心旋轉(zhuǎn)過程中不 脫落。澆注時，模具旋轉(zhuǎn)過程中，采用噴涂方式進(jìn)行噴涂，將金屬液澆鑄入鑄型腔內(nèi)，當(dāng)金屬 液澆鑄完畢后，采用壓力為〇. 〇5MPa-〇. 06MPa的恒壓水對外型鐵模進(jìn)行冷卻，當(dāng)鑄件冷至 850?950°C時，采用離心澆注的油缸通過內(nèi)推板將砂套和鑄件一起推出脫模取出鑄件。 [0038] 采用前述本申請方式應(yīng)用到鑄造外壁有筋板或加強(qiáng)筋的筒狀鑄件。
[0039] 實(shí)施例1--不同砂套厚度值、鐵模厚度值和冷卻水恒壓、恒量值 [0040] 采用上述對照1、對照2的方式分別鑄造石油鉆井導(dǎo)板鑄件（導(dǎo)板外壁上有3條環(huán) 形加強(qiáng)筋），所制得的石油鉆井導(dǎo)板在制備過程中均采用同樣的鑄件加工量，同一生產(chǎn)方式 進(jìn)行制備，不同之處還體現(xiàn)在：對照2中，砂套4的厚度Cl1 (mm)、鐵模的厚度d2 (mm)、冷卻水 的恒壓P (MPa)、恒量O ' （mm)。
[0041] 所制得的石油鉆井導(dǎo)板通過試驗(yàn)測量其耐磨性、致密程度、鑄件是否順序凝固、鑄 件表面是否硬化層、夾砂縮孔、縮松缺陷數(shù)量、零件重量Gl (Kg)、鑄件重量G2 (Kg)，并計(jì)算 出其工藝出品率所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)于下表1中。
[0042] 表1-檢測結(jié)果
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，包括有：鐵模、砂套、內(nèi)推板、擋板；其特征在于：所 述砂套緊密相貼于鐵模內(nèi)腔，厚度Cl1為IOOmm >Cl1> 50_，其外周相對于出模平面的斜度 L為1:20 > L > 1:100 ;所述鐵模設(shè)置在砂套外周并固定在外部的離心澆鑄機(jī)的連接盤上， 其壁厚d2 > 50mm ;所述內(nèi)推板和擋板分別與砂套、鐵模連接；所述砂套內(nèi)表面與內(nèi)推板、擋 板所形成的空腔為鑄件的鑄型腔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述砂套外壁 上設(shè)置有出氣槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述砂套為由 兩個半環(huán)形拼接而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述筒狀鑄件 為圓筒狀鑄件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述砂套采用 樹脂砂制作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述砂套的厚 度Cl1為60mm彡Cl 1彡50mm，其外周相對于出模平面的斜度L為1:50彡L彡1:100 ;所述鐵 模的壁厚 1〇〇_ > d2 > 50mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒狀鑄件的離心澆鑄模具，其特征在于：所述砂套固定 于所述內(nèi)推板和所述擋板之間，所述擋板采用銷子固定在鐵模上。
8. -種筒狀鑄件的離心澆鑄方法，其特征在于，采用前述任一權(quán)利要求所述的筒狀鑄 件的離心澆鑄模具，并采用以下步驟進(jìn)行澆鑄： A、 鐵模預(yù)熱后，模具低速旋轉(zhuǎn)，采用噴涂方式對砂套和內(nèi)推板、擋板進(jìn)行噴涂，保證將 砂套間的間隙密封，利用鐵模預(yù)熱的熱量，將涂料干燥； B、 模具旋轉(zhuǎn)過程中，將金屬液澆鑄入鑄型腔內(nèi)，待筒狀鑄件離心成型； C、 金屬液澆鑄入鑄型完畢后，采用壓力為0. 05MPa-0. 06MPa的恒壓、恒量的水對鐵模 進(jìn)行冷卻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心澆鑄方法，其特征在于：步驟C中鑄件冷卻至850°C? 950°C即可進(jìn)行脫模及后續(xù)處理步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離心澆鑄方法，其特征在于：所述脫模及后續(xù)處理步驟為脫 模時，取下?lián)醢澹猛瓢逋瞥錾疤缀屯矤铊T件，再對筒狀鑄件作拋丸清理。
【文檔編號】B22D13/10GK104308114SQ201410647466
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】潘建平, 宗顯寶 申請人:四川南車共享鑄造有限公司