船用柴油机机身铸件冒口的设置方法
【专利摘要】船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，冒口设置在铸件的底脚板和曲轴中心线部位，冒口和冒口颈先于铸件凝固，根据冒口和冒口颈的模数算出冒口直径和冒口颈直径。本发明克服了传统工艺采用冒口和冒口颈补缩铸件方法，铸件进入石墨化膨胀期会把多余的铁水挤回冒口，当凝固末期产生二次收缩时，在冒口的金属液柱重力作用下，虽然能够防止铸件产生集中缩孔，但却不能克服共晶团间的微观缩松的问题。本申请采用冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，提高了自补缩能力，减小了缩松缺陷。
【专利说明】船用柴油机机身铸件冒口的设置方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造方法【技术领域】，涉及一种船用柴油机机身铸件冒口的设置方法。【背景技术】
[0002]机身是船用中速柴油机最关键的零部件之一，铸件为半隧道式，两排布置气缸，气缸夹角为90°。机身铸件结构紧凑，外型尺寸偏大，内部铸有润滑油道和冷却水道，内腔和外壁几何形状都比较复杂，壁厚厚薄不匀，最大和最小壁厚相差悬殊，机体上分布近500多个孔，加工精度要求高，探伤部位多。因为机身铸件的重量较大，结构十分复杂，因此，机身铸造难度很大。球墨铸铁柴油机机身具有强度高、稳定性好、减振降噪等综合性能好的优势，已成为船用柴油机机身的首选材料。但是，球墨铸铁柴油机机身存在缩孔现象，即铸件在冷凝过程中收缩而产生孔洞，形状不规则，孔壁粗糙，一般位于铸件的热节处。缩孔的存在，破坏了金属的连续性，减小了承载的有效面积，降低了机身铸件的机械性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，解决现有技术存在的缩孔问题，提高了机身铸造质量。
[0004]本发明的技术方案是，船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，冒口设置在铸件的底脚板和/或曲轴中心线部位。
[0005]本发明的特点还在于:
[0006]曲轴中心线部位位于铸件中上部，该部位的冒口为球形暗冒口，其冒口颈为圆柱体。
[0007]底脚板位于铸件顶部，该部位的冒口为圆柱体明冒口，其冒口颈可采用圆柱或长方体。
[0008]冒口和冒口颈先于铸件凝固，且冒口内部的压力高于大气压。
[0009]冒口直径和冒口颈直径的算法为，先算出铸件部位的模数，根据铸件部位的模数算出冒口和冒口颈的模数，最后根据冒口和冒口颈的模数算出冒口直径和冒口颈直径，计算公式为:
[0010]d = AMt=Af1M (I)
[0011]其中，d-冒口的直径；
[0012]M-铸件部位的模数；
[0013]Mt——冒口的模数；
[0014]f厂增加系数，取值1.1?2.0 ;
[0015]d' =2.4f2M (2)
[0016]其中，d'-冒口颈的直径；
[0017]M——铸件的模数；
[0018]f2—缩小系数，取值0.8?0.9。[0019]本发明具有如下有益效果:
[0020]1、本发明提出采用冒口和冒口颈先于铸件凝固的方法，克服了传统工艺采用冒口和冒口颈补缩铸件方法，铸件进入石墨化膨胀期会把多余的铁水挤回冒口，当凝固末期产生二次收缩时，在冒口的金属液柱重力作用下，虽然能够防止铸件产生集中缩孔，但却不能克服共晶团间的微观缩松的问题。本申请采用冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，提高了自补缩能力，减小了缩松缺陷。
[0021]2、本发明通过在铸件的底脚板和曲轴中心线部位设置控制压力冒口，可将共晶膨胀在铸件内部建立的内压力与二次收缩抵消，并达到排气并集渣目的，提高了铸件组织致密性，又因为自补缩过程减少了型腔的扩大量，避免胀大变形，可提高铸件形状尺寸精度，节省了铸造成本。本发明可有效提高铸件质量，并消除了铸件缩孔缩松，成品率高，工艺稳定可靠。
[0022]3、因为冒口和冒口颈与铸件联为一体，冒口、冒口颈与铸件的模数保持一定比例，铸件关键部位需要向冒口互补铁水，本发明使冒口在凝固前期补缩了铸件，在凝固后期吸收了共晶膨胀，因此，提高了补缩效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是利用本发明设置方法设置的冒口浇注结束凝固开始示意图；
[0024]图2是利用本发明设置方法设置的冒口当液态金属产生最大收缩时示意图；
[0025]图3是利用本发明设置方法设置的冒口当液态金属膨胀而使冒口再次充满时示意图。
[0026]图4是本发明涉及立方体铸件结构示意图；
[0027]图5是本发明涉及平板铸件结构示意图；
[0028]图6是本发明涉及正方形棒铸件结构示意图；
[0029]图7是本发明涉及圆棒铸件结构不意图；
[0030]图8是本发明涉及矩形棒铸件结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0032]船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，冒口设置在铸件的底脚板和/或曲轴中心线部位。
[0033]曲轴中心线部位位于铸件中上部，该部位的冒口为球形暗冒口，其冒口颈为圆柱体。
[0034]底脚板位于铸件顶部，该部位的冒口为圆柱体明冒口，其冒口颈可采用圆柱或长方体。
[0035]冒口和冒口颈先于铸件凝固，且冒口内部的压力高于大气压。
[0036]冒口直径和冒口颈直径的算法为，先算出铸件部位的模数，根据铸件部位的模数算出冒口和冒口颈的模数，最后根据冒口和冒口颈的模数算出冒口直径和冒口颈直径，计算公式为:
[0037]d = 4Mt=4f\M (I)[0038]其中，d——冒口的直径；
[0039]M——铸件部位的模数；
[0040]Mt——冒口的模数；
[0041]f厂增加系数，取值1.1~2.0 ;
[0042]d' =2.4f2M (2)
[0043]其中，d'-冒口颈的直径；
[0044]M——铸件的模数；
[0045]f2—缩小系数，取值0.8~0.9。
[0046]本发明采用冒口和冒口颈先于铸件凝固的方法，这是因为在铸件凝固前，球墨铸铁产生共晶膨胀往冒口释放掉了一部分压力，因此，冒口内部的压力高于大气压，而压力有利于冒口和冒口颈的快速凝固。冒口压力增大也避免了因为铸型的内压而产生的型壁移动，保证了铸造过程冒口压力一直大于铸型。利用冒口的体积既可以补偿液态收缩，也可以用来容蓄从铸件释放来的铁水压力。
[0047]本发明涉及铸件包括立方体或内切球体铸件、平板铸件、正方形棒铸件、圆棒铸件及矩形棒铸件，其结构参见图4-图8。参见图4，立方体铸件的边长为a ;参见图5，平板铸件的长为L、宽为a、厚为t的平板，L ^ 5t ;参见图6，正方形棒铸件中，正方形边长为b，高为L，L > 5b ;参见图7，圆棒铸件的长为L、直径为d，L > 5d ;参见图8，矩形棒铸件的长为L、宽为t、厚为e的矩形棒，t5e。
[0048]不同铸件部位的冒口直径和冒口颈直径的算法如下:
[0049]1、底脚板和曲轴中心线模数的算法
[0050]立方体或内切球体
【权利要求】
1.船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，其特征在于，冒口设置在铸件的底脚板和/或曲轴中心线部位。
2.如权利要求1所述的船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，其特征在于，所述曲轴中心线部位位于铸件中上部，该部位的冒口为球形暗冒口，其冒口颈为圆柱体。
3.如权利要求1所述的船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，其特征在于，所述底脚板位于铸件顶部，该部位的冒口为圆柱体明冒口，其冒口颈可采用圆柱或长方体。
4.如权利要求1-3任一项所述的船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，其特征在于，所述冒口和冒口颈先于铸件凝固，且冒口内部的压力高于大气压。
5.如权利要求4所述的船用柴油机机身铸件冒口的设置方法，其特征在于，所述冒口直径和冒口颈直径的算法为，先算出铸件部位的模数，根据铸件部位的模数算出冒口和冒口颈的模数，最后根据冒口和冒口颈的模数算出冒口直径和冒口颈直径，计算公式为: d = 4MT=4F1M(I) 其中，d——冒口的直径； M——铸件部位的模数； Mt——冒口的模数； 一增加系数，取值1.1~1.2 ; d' =2.4f2M (2) 其中，d'——冒口颈的直径； M——铸件的模数； f2—缩小系数，取值0.8~0.9。
【文档编号】B22C9/08GK103658541SQ201310703680
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】黄引平, 马敏团, 杨小建, 张威, 刘彦 申请人:中国船舶重工集团公司第十二研究所