專利名稱：一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料成型，具體涉及到一種柴油機(jī)上用的大型盤(pán)車(chē)輪的 鑄造方式，該種盤(pán)車(chē)輪上帶有平衡塊，采用一種方法將平衡塊和盤(pán)車(chē)輪 一起鑄造出來(lái)，在鑄造過(guò)程中防止其自帶平衡塊上產(chǎn)生鑄造缺陷。
背景技術(shù)：
盤(pán)車(chē)輪是船用低速柴油機(jī)中的大型帶齒圓形厚大件，它的主要功能
是柴油機(jī)啟動(dòng)盤(pán)車(chē)。鑄件大小C2500-3500mm，厚度200-900mm，重量 15-25噸。盤(pán)車(chē)輪的主要結(jié)構(gòu)如圖1中a和b兩幅圖所示，圖la是船用 柴油機(jī)上帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)俯視示意圖，圖lb是船用柴油機(jī)上 帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。由圖可知，該船用柴油機(jī)上的 盤(pán)車(chē)輪外形呈圓盤(pán)形，由同心的外圓和內(nèi)圓組成。其中，鑄齒位于外圓 的邊緣，在外圓上設(shè)有兩個(gè)圓形通孔，兩個(gè)圓孔圓心間連線過(guò)盤(pán)車(chē)輪的 圓心，平衡塊位于外圓和內(nèi)圓之間，兩塊平衡塊對(duì)稱列于上述兩個(gè)圓孔 的圓心之間連線的兩側(cè)，類似于人體的肺部結(jié)構(gòu)分布。
現(xiàn)有技術(shù)中，帶有特別厚大平衡塊的盤(pán)車(chē)輪生產(chǎn)方法為厚大的平 衡塊單獨(dú)鑄造出來(lái)并機(jī)械加工，然后與盤(pán)車(chē)輪組裝在一起。由于大型盤(pán) 車(chē)輪對(duì)鑄齒的質(zhì)量要求極高，不允許加工后的鑄齒表面上存在渣孔、砂 孔、氣孔、夾雜等鑄造缺陷。根據(jù)技術(shù)規(guī)范，該鑄件材料為EN-GJL-HB 255(HT350)，盤(pán)車(chē)輪連體附鑄試樣，其直接放于盤(pán)車(chē)輪上的齒尖上，與 鑄件一起澆出，待鑄件清理時(shí)，將試樣取下進(jìn)行測(cè)試，其性能抗拉強(qiáng) 度大于260N/mm2,布氏硬度大于185HB;盤(pán)車(chē)輪本體齒側(cè)面布氏硬度》 185HB;化學(xué)成分名義值C: 3.05°/。， Si: 1.5%， Mm 0.9%， P《0.15%， S《0.10%， Cu: 1.3% 。
上述帶有特別厚大平衡塊的盤(pán)車(chē)輪鑄件的鑄造方法是將厚大的平
4衡塊與盤(pán)車(chē)輪分別鑄造、加工，最后組裝在一起。此方法的機(jī)械加工余 量大，加工成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，操作環(huán)節(jié)多，十分煩瑣。若將厚大的 平衡塊與盤(pán)車(chē)輪一起鑄出，因壁厚相差十分懸殊，平衡塊部位往往產(chǎn)生 縮孔等鑄造缺陷，越是使用大冒口對(duì)平衡塊部位進(jìn)行補(bǔ)縮，縮孔越大， 鑄造難度極大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種大型鑄齒 零件在鑄造過(guò)程中防止自帶平衡塊產(chǎn)生鑄造缺陷的方法。利用本發(fā)明的 方法來(lái)有效防止自帶平衡塊部位產(chǎn)生縮孔缺陷，提高鑄件致密性，同時(shí) 操作方便，減少工序，提高效率，降低成本。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下 一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法，該盤(pán)車(chē)輪的外形為圓盤(pán) 形，由外圓和內(nèi)圓組成，其中鑄齒位于外圓的邊緣，在外圓上還設(shè)有兩 個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔的圓心間連線過(guò)盤(pán)車(chē)輪的圓心，平衡塊為兩部分，均 位于外圓和內(nèi)圓之間，并對(duì)稱列于兩個(gè)圓孔圓心之間連線的兩側(cè)，鑄造 上述盤(pán)車(chē)輪的方法包括編造鑄造工藝、制作模具、造型、合箱、澆注、 鑄型冷卻、鑄件清理和熱處理，其詳細(xì)步驟為
① 鑄造工藝中分型面位于帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的上平面，所述的鑄 齒位于下半砂型中，平衡塊位于上半砂型中，平衡塊中放置內(nèi)冷鐵，所 述的澆注系統(tǒng)為帶有過(guò)濾網(wǎng)和集渣包的底注式澆注系統(tǒng)，其中直澆道處 于鑄件的圓心軸線上，橫澆道是位于盤(pán)車(chē)輪下部的同心圓環(huán)，在直澆道 與橫澆道之間為輻射狀設(shè)置的多個(gè)分橫澆道，在分橫澆道中設(shè)置有集渣 包和過(guò)濾網(wǎng)，連接橫澆道與鑄件型腔的為雨淋內(nèi)澆道，出氣冒口設(shè)置于 盤(pán)車(chē)輪的最高位置處；
② 制作外模、芯盒，并根據(jù)平衡塊的大小設(shè)計(jì)內(nèi)冷鐵和芯撐，內(nèi)冷 鐵大致呈肺狀，設(shè)置于平衡塊腔體的內(nèi)部，所述的芯撐呈圓柱形，在芯 撐的中間設(shè)有沿軸線的溝槽，所述的芯撐按照用途分為兩種， 一種設(shè)置支撐內(nèi)冷鐵和內(nèi)冷鐵，另一種設(shè)置于內(nèi)冷鐵和外模之間，設(shè)置在平衡塊 中的內(nèi)冷鐵為平行設(shè)置的兩塊，內(nèi)冷鐵與內(nèi)冷鐵之間、內(nèi)冷鐵與外模之
間均設(shè)置有所述的芯撐； ③造型、制芯； 配箱合箱，預(yù)熱鑄型；
⑤ 熔煉澆注，澆注完成后鑄件在鑄型中緩慢冷卻；
⑥ 清理鑄件，熱處理消除應(yīng)力。
在步驟①所述的澆注系統(tǒng)中，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的橫截面的 面積比例為l: 4: 2。
步驟②所述的內(nèi)冷鐵邊緣距離平衡塊輪廓的尺寸為100 120mm，內(nèi) 冷塊的厚度為80 100mm，在內(nèi)冷塊上設(shè)計(jì)有兩個(gè)直徑為100 200的貫 通上下的圓孔，所述內(nèi)冷鐵的總重量為平衡塊總重量的1/4 1/3。
所述步驟③中造型和制芯均采用呋喃樹(shù)脂自硬砂。
所述步驟⑤中熔煉采用中頻爐，爐料的重量百分配比為新生鐵20 %，廢鋼40%，回爐料40%，最高熔化溫度為1500 1520°C，孕育溫 度為1360 1420°C，孕育劑為75FeSi，加入量占爐料總重量的0. 4%, 澆注的溫度為1300 1330°C。
所述步驟⑤中鑄型的冷卻時(shí)間為6天。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 作為使大型盤(pán)車(chē)輪的平衡塊部位不產(chǎn)生縮孔的一種鑄造方法，本發(fā)
明將內(nèi)冷鐵置于厚大的平衡塊部位，平衡了壁厚差，減少了鑄件補(bǔ)縮需 求，從而獲得致密鑄件。采用本發(fā)明的方法，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度減小， 生產(chǎn)效率提高，有效消除平衡塊上的縮孔，同時(shí)，將原先分別鑄造、機(jī) 械加工后組裝在一起的帶有厚大平衡塊的盤(pán)車(chē)輪制作方法，變成連體鑄 造，大大減少了機(jī)加工工作量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。


圖la是船用柴油機(jī)上帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
圖lb是船用柴油機(jī)上帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖2a是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中澆注系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)側(cè)視示意圖。
圖2b是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中澆注系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)俯視示意圖。
圖3a是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中內(nèi)冷鐵、 芯撐的放置俯視示意圖。
圖3b是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中內(nèi)冷鐵、 芯撐的放置側(cè)視示意圖。
其中，
1_平衡塊 2—圓孔 3—直澆道 4一橫澆道
5—分橫澆道6—過(guò)濾網(wǎng) 7—集渣包 8—雨淋內(nèi)澆道
9一芯撐 A—平衡塊外模 B—內(nèi)冷鐵
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的一種帶有平衡塊的大型 盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
船用低速柴油機(jī)上用的盤(pán)車(chē)輪的外形為圓盤(pán)形，盤(pán)面上是由外圓和 內(nèi)圓組成的。其中盤(pán)車(chē)輪的鑄齒分布于外圓的圓周邊緣，需要與盤(pán)車(chē)輪 一起鑄造出來(lái)。盤(pán)車(chē)輪上的平衡塊1在盤(pán)車(chē)輪的一側(cè)，位于外圓和內(nèi)圓 之間，并對(duì)稱列于兩個(gè)圓孔2圓心之間連線的兩側(cè)。在盤(pán)車(chē)輪上有兩個(gè) 圓形的通孔即為圓孔2，兩個(gè)通孔的圓心連線過(guò)盤(pán)車(chē)輪的圓心。兩個(gè)平 衡塊l外形為扇形，對(duì)稱分布于通孔連線的兩側(cè)。其主要結(jié)構(gòu)如圖l所 示，圖la是船用柴油機(jī)上帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)俯視示意圖，圖 lb是船用柴油機(jī)上帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。其中左圖為 俯視圖，右圖為沿左圖箭頭的側(cè)剖視圖。本發(fā)明的方法就是改變以往平衡塊和盤(pán)車(chē)輪分體鑄造，然后固定在一起的做法，將平衡塊和盤(pán)車(chē)輪一 同鑄造出來(lái)，并且消除因此可能產(chǎn)生的縮孔等鑄造缺陷。
鑄件的壁厚越厚，在鑄造過(guò)程中越是容易產(chǎn)生縮孔等鑄造缺陷。為 了使得盤(pán)車(chē)輪上的平衡塊不產(chǎn)生縮孔缺陷，本發(fā)明的方法中在特別厚大 的平衡塊部位設(shè)置了內(nèi)冷鐵，內(nèi)冷鐵的大小可以根據(jù)平衡塊大小隨形設(shè) 計(jì)，還可以分塊設(shè)計(jì)，并用芯撐支撐在鑄型中。內(nèi)冷鐵采用與盤(pán)車(chē)輪相 同配比的熔液澆注而成，并經(jīng)過(guò)噴丸、打磨和烘干后使用。
在鑄件開(kāi)始鑄造時(shí)，需要首先根據(jù)帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的大小以及 形狀編制鑄造工藝確立分型面、設(shè)計(jì)模具和設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。
對(duì)于型號(hào)為RT-flex60C的船用柴油機(jī)，其盤(pán)車(chē)輪的參數(shù)如下鑄齒 齒頂圓直徑為2630mm，齒厚為150mm，主要壁厚476mm，平衡塊部位 總體厚920腿。
1) 按水平分型方法編制盤(pán)車(chē)輪鑄造工藝，盤(pán)車(chē)輪鑄齒全部在下半砂 型內(nèi)，以盤(pán)車(chē)輪鑄齒上平面為分型面。
在鑄造上述型號(hào)的盤(pán)車(chē)輪之前，需要編制鑄造工藝分型面位于帶 有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的上平面，所述的鑄齒位于下半砂型中，平衡塊l位 于上半砂型中，平衡塊l中放置內(nèi)冷鐵，所述的澆注系統(tǒng)為帶有過(guò)濾網(wǎng) 6和集渣包7的底注式澆注系統(tǒng)，其中直澆道3處于鑄件的圓心軸線上， 橫澆道4是位于盤(pán)車(chē)輪下部的同心圓環(huán)，在直澆道3與橫澆道4之間為 輻射狀設(shè)置的多個(gè)分橫澆道5，在分橫澆道5中設(shè)置有集渣包7和過(guò)濾 網(wǎng)6，連接橫澆道4與鑄件型腔的為雨淋內(nèi)澆道8，出氣冒口設(shè)置于盤(pán)車(chē) 輪的最高位置處。如圖2所示，圖2a是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán) 車(chē)輪的鑄造方法中澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)側(cè)視示意圖，圖2b是本發(fā)明一種帶有 平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)俯視示意圖。
2) 根據(jù)盤(pán)車(chē)輪平衡塊的大小進(jìn)行內(nèi)冷鐵及芯撐設(shè)計(jì)。 根據(jù)平衡塊1的大小設(shè)計(jì)內(nèi)冷鐵B和芯撐，內(nèi)冷鐵B大致呈肺狀，
如圖3a所示，圖3a是本發(fā)明一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法 中內(nèi)冷鐵、芯撐的放置俯視示意圖。上述的內(nèi)冷鐵B設(shè)置于平衡塊腔體的內(nèi)部，所述的芯撐9呈圓柱形，在芯撐9的中間設(shè)有沿軸線的溝槽， 所述的芯撐9按照用途分為兩種， 一種設(shè)置用來(lái)支撐內(nèi)冷鐵和內(nèi)冷鐵， 另一種設(shè)置于內(nèi)冷鐵B和平衡塊外模A之間，設(shè)置在每個(gè)平衡塊1中的 內(nèi)冷鐵為平行設(shè)置的兩塊，在內(nèi)冷鐵與內(nèi)冷鐵之間、內(nèi)冷鐵與外模之間 均設(shè)置有所述的芯撐9。
在內(nèi)冷鐵放置于砂型中時(shí)，內(nèi)冷鐵邊緣距離平衡塊輪廓的尺寸為 100 120rnn，內(nèi)冷塊的厚度為80 100mm，在內(nèi)冷塊上設(shè)計(jì)有兩個(gè)直徑 為100 200 mm的貫通上下的圓孔，所述內(nèi)冷鐵的總重量為平衡塊總重 量的1/4 1/3。上述內(nèi)冷鐵和芯撐的放置如圖3b所示，圖3b是本發(fā)明 一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法中內(nèi)冷鐵、芯撐的放置側(cè)視示 意圖。
3) 按鑄造工藝圖紙要求制作外模、芯盒。
4) 采用呋喃樹(shù)脂自硬砂造型、制芯。按順序下好鑄齒坭芯，下好盤(pán) 車(chē)輪中心孔坭芯，在平衡塊部位放好內(nèi)冷鐵及芯撐后，吸凈型腔內(nèi)的散 砂、積灰，合箱；
5) 用鑄型熱風(fēng)預(yù)熱鑄型，做好澆注前準(zhǔn)備工作。
6) 熔煉澆注。爐料配比新生鐵20%+廢鋼40%+回爐料40%，采 用中頻爐進(jìn)行熔煉，最高熔化溫度為1500-1520°C，孕育溫度為 1360-1420°C，孕育劑為75FeSi，孕育劑的加入量占爐料總重量的0.4%， 澆注溫度為1300-1330°C;
7) 澆注后鑄件在鑄型中緩慢冷卻6天后開(kāi)箱；
8) 鑄件清理，去除澆口、冒口、披縫；
9) 鑄件進(jìn)行常規(guī)熱處理，消除應(yīng)力；
采用本發(fā)明的方法鑄造的盤(pán)車(chē)輪，能夠有效地防止平衡塊部位產(chǎn)生 縮孔缺陷，獲得致密件。
權(quán)利要求
1. 一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法，該盤(pán)車(chē)輪的外形為圓盤(pán)形，由外圓和內(nèi)圓組成，其中鑄齒位于外圓的邊緣，在外圓上還設(shè)有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔的圓心間連線過(guò)盤(pán)車(chē)輪的圓心，平衡塊為兩部分，均位于外圓和內(nèi)圓之間，并對(duì)稱列于兩個(gè)圓孔圓心之間連線的兩側(cè)，鑄造上述盤(pán)車(chē)輪的方法包括編造鑄造工藝、制作模具、造型、合箱、澆注、鑄型冷卻、鑄件清理和熱處理，其特征在于，其詳細(xì)步驟為①鑄造工藝中分型面位于帶有平衡塊的盤(pán)車(chē)輪的上平面，所述的鑄齒位于下半砂型中，平衡塊位于上半砂型中，平衡塊中放置內(nèi)冷鐵，所述的澆注系統(tǒng)為底注式澆注系統(tǒng)，其中直澆道處于鑄件的圓心軸線上，橫澆道是位于盤(pán)車(chē)輪下部的同心圓環(huán)，在直澆道與橫澆道之間為輻射狀設(shè)置的多個(gè)分橫澆道，在分橫澆道中設(shè)置有集渣包和過(guò)濾網(wǎng)，連接橫澆道與鑄件型腔的為雨淋內(nèi)澆道，出氣冒口設(shè)置于盤(pán)車(chē)輪的最高位置處；②制作外模、芯盒，并根據(jù)平衡塊的大小設(shè)計(jì)內(nèi)冷鐵和芯撐，內(nèi)冷鐵呈肺狀，設(shè)置于平衡塊腔體的內(nèi)部，所述的芯撐呈圓柱形，在芯撐的中間設(shè)有沿軸線的溝槽，所述的芯撐按照用途分為兩種，一種支撐于內(nèi)冷鐵和內(nèi)冷鐵之間，另一種支撐于內(nèi)冷鐵和外模之間，設(shè)置在每個(gè)平衡塊中的內(nèi)冷鐵為平行設(shè)置的兩塊，在內(nèi)冷鐵與內(nèi)冷鐵之間、內(nèi)冷鐵與外模之間均設(shè)置有所述的芯撐；③造型、制芯；④配箱、合箱，預(yù)熱鑄型；⑤熔煉澆注，澆注完成后鑄件在鑄型中緩慢冷卻；⑥清理鑄件，熱處理消除應(yīng)力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方 法，其特征在于，在步驟①所述的澆注系統(tǒng)中，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆 道的橫截面的面積比例為1: 4: 2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方 法，其特征在于，步驟②所述的內(nèi)冷鐵邊緣距離平衡塊輪廓的尺寸為100 120mm，內(nèi)冷塊的厚度為80 100mm，在內(nèi)冷塊上設(shè)計(jì)有兩個(gè)直徑 為100 200 mm的貫通上下的圓孔，所述內(nèi)冷鐵的總重量為平衡塊總重 量的1/4 1/3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方 法，其特征在于，所述步驟③中造型和制芯均采用呋喃樹(shù)脂自硬砂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方 法，其特征在于，所述步驟⑤中熔煉采用中頻爐，爐料的重量百分配比 為新生鐵20%，廢鋼40%，回爐料40%，最高熔化溫度為1500 1520 °C，孕育溫度為1360 1420°C，孕育劑為75FeSi，加入量占爐料總重量 的0.4%，澆注的溫度為1300 1330°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造 方法，其特征在于，所述步驟⑤中鑄型的冷卻時(shí)間為6天。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有平衡塊的大型盤(pán)車(chē)輪的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆鑄、鑄型冷卻、鑄件清理和熱處理，其中，鑄型的鑄造工藝分型面設(shè)在鑄齒的上平面，盤(pán)車(chē)輪的鑄齒全部置于下半砂型，盤(pán)車(chē)輪自帶平衡塊處于上半砂型，平衡塊中放置有內(nèi)冷鐵。采用本發(fā)明方法，在保證鑄齒質(zhì)量條件下，能有效防止大型鑄齒盤(pán)車(chē)輪的平衡塊部位產(chǎn)生縮孔，提高鑄件的材質(zhì)致密性，對(duì)于大型柴油機(jī)上的厚大盤(pán)車(chē)輪來(lái)說(shuō)，采用本發(fā)明方法，可減少鑄件清理打磨工作量，省去大量機(jī)加工工作量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B22D15/00GK101444838SQ20081020737
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者敏 江, 陶衛(wèi)生, 高永建 申請(qǐng)人:滬東重機(jī)有限公司;上海滬臨重工有限公司