专利名称：一种大型主轴承座的铸造方法
技术领域：
本发明涉及材料成型，特别是涉及一种大型主轴承座的铸造方法。
背景技术：
轴承座是柴油机上高要求铸钢件，根据低速柴油机专利公司的技术规范，该铸件的材料为S17F，炉前试棒性能要求抗拉强度为440-540N/mm2，屈服强度≥260N/mm2，延伸率≥22％，断面收缩率≥30％；布氏硬度130-160。铸件加工后，需进行磁粉探伤(MT)、超声波探伤(UT)，铸件不得有裂纹、气孔、冷隔、缩松、砂眼等影响铸件材质致密性的铸造缺陷，特别是在与曲轴接触受力的鞍座部位不得有裂纹缺陷，否则铸钢件将报废。
以前的类似结构的轴承座外形尺寸小(2000×1622mm)，最大壁厚为258mm，浇注重量为3650kg。铸造生产工艺为微珠保温冒口，水玻璃有机酯自硬砂、手工造型；浇注系统为一道底注通到鞍座处冒口下。
根据多年的实际生产情况，该铸造方法的存在以下不足1)冒口下容易产生粘砂。2)冒口的保温效果差。3)轴承孔放冒口的两边容易产生裂纹等缺陷。4)铸件尺寸大容易产生变形。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术用于大型主轴承座铸造中所产生的上述问题，提供一种大型主轴承座的铸造方法。利用本发明的铸造方法铸造出来的主轴承座要求铸造缺陷少，铸件整体尤其局部厚大部位的性能高，还需减少熔液的浇铸量。
本发明的技术方案如下一种大型主轴承座的铸造方法，包括编制铸造工艺、制作木模、制作砂型、合箱、浇铸、冷却和清理铸件，其特征在于，所述的铸造铸造方法的详细步骤如下①编制轴承座的铸造工艺，按照平面分型的方式设计分型面和浇注系统；②按照工艺要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作铸型并放置冷铁；④合箱，烘干砂型；⑤熔炼浇铸熔液，熔炼过程中吹惰性气体并喂丝；⑥铸件浇铸；⑦保温冷却并用常规方法热处理。
所述的步骤①中的平面分型以轴承座的中线为分型面，分型面处设有位于轴承座外侧的平板，轴承座的开裆之间设有一根连接拉筋，平板上设有多个小冒口和连接轴承座与平板的多个拉筋，浇注系统为开放式底注浇注系统，一道直浇道连通于两道横浇道，横浇道连通于四道内浇道，内浇道的浇口分别位于发热冒口的底端，三个发热冒口分布位于轴承孔和前甲板处，发热冒口的四周覆盖有一层耐高温砂，发热冒口在浇注完毕加发热剂。
所述的步骤③中制作铸型采用水玻璃自硬砂和铬铁矿砂，按照主轴承座形状制成的多个第一冷铁均匀放置于轴承座的轴孔部位，两块第二冷铁放置于两发热冒口之间的铸件上下平面处，两边的应力孔中心处各放置一块暗冷铁。
所述的步骤⑤中的熔液采用电弧炉熔炼，炉料的配比为废钢50～70％，浇冒口回炉料30～50％，出钢的温度为1580～1590℃。
所述的步骤⑤中采用吹氩喂丝的方式调节熔液的成分吹氩的压力为0.08～0.10MPa，吹氩的时间为4～5分钟，喂丝中铝丝和钢水的重量比为1∶2000。
所述的步骤⑤中浇铸的温度为1540～1550℃，浇注时间为200～240秒，浇铸过程中熔液包底部吹氩气。
本发明的技术效果本发明采用模数相同的发热冒口替代现有技术的微珠冒口，可以大大减少熔液的浇注量；在主轴承座的轴孔位置放置成型冷铁有效防止在轴承孔的面部出现缩松等缺陷；在浇注的时候在浇口周围吹氩气使浇注时形成一个接近无氧的环境，提高了钢水的纯净度，并减少两次氧化夹杂的产生，从而使得厚大部位的解剖性能达到材质的要求。
图1是本发明的大型主轴承座铸造方法中的铸型正视图。
图2是本发明的大型主轴承座铸造方法中的铸型俯视图。
其中，1-分型面2-发热冒口3-主轴承座4-第一冷铁5-小冒口6-平板7-第二冷铁8-暗冷铁91-直浇道 92-横浇道 93-内浇道 10-连接拉筋11-拉筋具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的大型主轴承座的铸造方法做进一步的详细说明，但不能因此而限制本发明的保护范围。
实施例1本实施例为了说明本发明的大型主轴承座的铸造方法，以K98MCC船用低速柴油机主轴承座的铸造过程为例详细阐述本发明方法的实践应用。
K98MCC船用低速柴油机主轴承座铸件的参数如下铸件外形尺寸2944mm×2650mm×455mm；铸件最大壁厚(轴承孔)455mm；铸件最小壁厚～76mm；铸件毛坯重量～10200Kg；
轴承档局部重量～5000Kg；轴承档截面面积～2254.4cm2；轴承档截面周长～208.4cm；前甲板局部重量～1331Kg；前甲板截面面积～2182.1cm2；前甲板截面周长～226.7cm。
依照本发明的铸造方法，该主轴承座的铸造主要包括下列如下几个步骤1)按对称平面分型方法编制主轴承座3的铸造工艺，分型面1的选择如图1所示，由图可以看出，分型面1将主轴承座3分为对称的上下两个部分，分型面1上设有与主轴承座3外侧相连接的平板6，平板6上设有小冒口5和拉筋11。
主轴承座铸造的工艺设计参数计算与选择轴承档几何模数M1=F1L2=2254.4208.4=10.82]]>注F1-轴承档截面面积；L1-轴承档截面周长。
前甲板几何模数M2=F2L2=2182.1226.7=9.63]]>注F2-前甲板截面面积；L2-前甲板截面周长。
根据以上几何模数、局部重量、铸件毛坯重量等参数选择冒口①选择几何模数大于1.1倍模数的冒口；②根据局部重量与此类冒口的补缩效率计算所需的补缩用钢水量；③选择符合①和②两个要求的发热冒口，两个在轴承档处560×840×730；一个在前甲板处480×580；三个在平板上小冒口140×210×185。
根据上述参数，设计主轴承座的浇注系统如下为了保证浇注过程中铸型内熔液平稳上升，选择开放式底注浇注系统，该系统包括一个直浇道91、两个横浇道92和四个内浇道93，直浇道91的底端连通于两道横浇道92，直浇口直径为100mm，横浇道92连通于四道内浇道93，横浇口的直径为80mm，其中两个内浇道93的浇口分别位于主轴承座3的开档口处发热冒口2的底端，内浇口的直径为70mm，另外两个内浇道93的浇口位于主轴承座3的前甲板处发热冒口2的底端，该内浇口的直径为60mm，各个发热冒口2的四周均覆盖有一层耐高温砂，发热冒口2在浇注完毕加发热剂，根据工艺设计的各种参数，整个造型工艺如图2所示。
2)按铸造工艺图纸要求制作木模。该木模包括有外模、型板、浇冒口套以及全套检验样板，木模制作完成以后定位在型板上。
3)采用水玻璃有机酯自硬砂制作铸型，并在局部厚大部位加16mm厚的铬铁矿砂，造型时按外模上的标志处放置冷铁。为保证轴承档在一定厚度范围内组织的致密性，在轴承孔处均匀放置七块第一冷铁4，第一冷铁4在铸件上的分布如图2所示。为了使各个发热冒口2部位形成顺序凝固，截断发热冒口2之间的相互影响，使每个发热冒口2只负责局部的补缩，人为造成末端区，在发热冒口2之间放置了第二冷铁7如图2所示，同时为防止开档与轴承孔相交处的圆弧区产生裂纹，在圆弧处放置圆形的暗冷铁8。
为了防止铸件变形，在主轴承座3的开档处增加连接拉筋10；为了防止平板6变形，在平板6的上下两面各增加三根拉筋11，并在拉筋11处放置三个小冒口5，用于平板6的补缩和集渣，如图1和图2所示。
4)合箱烘干铸型，并检验铸型尺寸。
5)熔炼浇注熔液。电弧炉熔炼炉料重量百分配比废钢60％、回收的浇冒口40％。出钢温度1580℃。吹氩喂丝吹氩压力0.08MPa，吹氩时间4分钟，喂细小的铝丝7Kg，铝丝与钢水中的氧反应生成炉渣，来达到去除钢水中氧的目的。
6)铸件浇注。浇注温度1540℃；浇注水口φ60水口；浇注时间控制在240秒；在浇注过程中，在钢包的包底连续吹氩气保持浇注时近于无氧的环境，减少二次氧化以及夹杂的产生。
7)浇注后铸件在铸型中保温冷却。铸件保温时间140小时，铸件清理，去除浇口、冒口、披缝，铸件进行常规热处理，铸件毛坯无损检验合格后划线加工。
本发明的大轴承座的铸造方法是在一定熔炼条件下，采用模数相同的发热冒口代替容积大的微珠冒口来减少浇注量，轴孔采用带有梯形的成型冷铁来保证轴承孔面部出现缩松等缺陷，浇注时在浇口周围吹氩气使浇注时形成一个准无氧环境，来提高钢水的纯净度，减少两次氧化夹杂的产生，从而可以使得厚大部位的解剖性能达到材质的要求。
毫无疑问，本发明的大型主轴承座的铸造方法还包括其他造型选择和工艺参数选择，并不局限于上述实施例中提到的参数形式，总而言之，本发明的大型主轴承座的铸造方法还包括那些对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。
权利要求
1.一种大型主轴承座的铸造方法，包括编制铸造工艺、制作木模、制作砂型、合箱、浇铸、冷却和清理铸件，其特征在于，所述的铸造铸造方法的详细步骤如下①编制轴承座的铸造工艺，按照平面分型的方式设计分型面和并设计浇注系统；②按照工艺要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作铸型并放置冷铁；④合箱，烘干砂型；⑤熔炼浇铸熔液，熔炼过程中吹惰性气体并喂丝；⑥铸件浇铸；⑦保温冷却并用常规方法热处理。
2.根据权利要求1所述的大型主轴承座的铸造方法，其特征在于所述的步骤①中的平面分型以主轴承座(3)的中线为分型面，分型面处设有位于轴承座(3)外侧的平板(6)，主轴承座(3)的开裆之间设有一根连接拉筋(10)，平板(6)上设有多个小冒口(5)和连接主轴承座(3)与平板(6)的多个拉筋(11)，所述的浇注系统为开放式底注浇注系统，一道直浇道(91)连通于两道横浇道(92)，横浇道(92)连通于四道内浇道(93)，内浇道(93)的浇口分别位于发热冒口(2)的底端，三个发热冒口(2)分布位于轴承孔和前甲板处。
3.根据权利要求1所述的大型主轴承座的铸造方法，其特征在于所述的步骤③中制作铸型采用水玻璃自硬砂和铬铁矿砂，按照主轴承座(3)形状制成的多个第一冷铁(4)均匀放置于主轴承座(3)的轴孔部位，两块第二冷铁(7)放置于两发热冒口(2)之间的铸件上下平面处，主轴承座(3)的两个应力孔中心处各放置一块暗冷铁(8)。
4.根据权利要求1所述的大型主轴承座的铸造方法，其特征在于所述的步骤⑤中的熔液采用电弧炉熔炼，炉料的配比为废钢50～70％，浇冒口回炉料30～50％，出钢的温度为1580～1590℃。
5.根据权利要求1所述的大型主轴承座的铸造方法，其特征在于所述的步骤⑤中采用吹氩喂丝的方式调节熔液的成分吹氩的压力为0.08～0.10MPa，吹氩的时间为4～5分钟，喂丝中的铝丝和钢水的重量比为1∶2000。
6.根据权利要求1所述的大型主轴承座的铸造方法，其特征在于所述的步骤⑤中浇铸的温度为1540～1550℃，浇注时间为200～240秒，浇铸过程中熔液包底部吹氩气。
全文摘要
本发明涉及一种大型主轴承座的铸造方法，包括编制铸造工艺、制作木模、制作砂型、合箱、浇铸、冷却和清理铸件，具体的铸造步骤如下①采用平面分型的方法编制轴承座的铸造工艺；②按照工艺要求制作木模，并把木模定位在型板上；③制作铸型并放置冷铁；④合箱，烘干砂型；⑤熔炼浇铸溶液，熔炼过程中吹惰性气体并喂丝；⑥铸件浇铸；⑦保温冷却并用常规方法热处理。本发明采用模数相同的发热冒口替代现有技术的微珠冒口，节省了熔液的浇注量，放置成型冷铁放置在轴承孔的面部出现缩松等缺陷，在浇注的时候形成无氧环境，提高了钢水的纯净度，并减少两次氧化夹杂的产生，从而使得铸件厚大部位的解剖性能达到材质的要求。
文档编号B22D25/02GK101073826SQ20071004225
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者蔡常林, 金志鸿, 李耀宗 申请人:上海沪临金属加工有限公司, 沪东重机股份有限公司