船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模及所述阀壳的铸造工艺

摘要

本发明公开了一种船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模及所述阀壳的铸造工艺，铸造模以其在阀壳法兰型腔外端面加设成型冷铁，采用组合式砂芯，在砂芯的位于铸件壁厚部位布设铬矿砂层和合理布置浇道和冒口为其主要特征；其铸造工艺，以其包括配料，熔炼，铸造模合模前处理和配芯合模，浇注和清理为主要特征。具有铸造模结构合理，铸造工艺简便易控，铸件冷却均匀，补缩效果好等特点，有效克服了成品阀壳的压漏，为解决所述阀壳铸件国产化提供了支持。

说明书

技术领域

本发明涉及铸造工艺，具体涉及一种船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模及所述阀壳的铸造工艺。

背景技术

所述船用柴油机排气阀阀壳，是其体积为φ152×高352mm，重达32Kg的铸钢件。它是所述柴油机排气阀的重要零件。在工业生产上，所述阀壳毛坯铸件，一般采用低碳铬合金钢浇铸成型。所述材料的化学成份是：C0.12~0.17，Si0.30~0.40，Mn0.40~0.60，Cr2.80~3.20，Mo0.35~0.65，Cu≤0.40，Ni≤0.40，S≤0.04，P≤0.04，Fe余量；所述材料机械性能的要求是：抗拉强度≥620Mpa，屈服强度≥420Mpa，延伸率≥13%，冲击功AKV₂≥25J，硬度179~225HB。要求所述阀壳在20Mpa压力测试中不产生压漏情况。

由于所述阀壳的结构形状比较复杂，壁厚差异较大，以致铸件在铸造过程中各部分的冷却程度不均匀，而极其容易在壁厚部分产生缩松和缩孔，在薄壁部分又极其容易产生钢水充型不良和缩瘪。因而，所述阀壳铸件的正品率较低，存在表面粘砂等铸造缺陷；制成品阀壳常常会发生压漏问题。为此，目前所述阀壳铸件尚需由国外进口。

发明内容

本发明旨在提供一种结构合理，在铸件浇铸过程中铸件各部分冷却均匀，不易产生缩松、缩孔和表面粘砂等缺陷，铸件正品率较高的船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模及所述阀壳的铸造工艺，以克服所述阀壳的铸造缺陷，从根本上提高所述阀壳的质量，为所述阀壳铸件国产化提供支持。

本发明实现其目的所采取的技术方案是：

一种船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模，所述铸造模为树脂砂模，而其：

以所述铸件的小窗口和大窗口的轴向中心线为分型面，用树脂砂造型分别构成上、下对合的上型腔树脂砂模和下型腔树脂砂模；

在所述上型腔树脂砂模和下型腔树脂砂模的所述铸件法兰型腔的外端面部位，布置有成型冷铁；

落在树脂砂模型腔内的砂芯，包括由树脂砂经型芯模制取的第一砂芯、第二砂芯、第三砂芯和第四砂芯；在第一砂芯与第二砂芯之间，由符合所述铸件铸造工艺要求的陶瓷管连接固定；第一砂芯的另一端与成型冷铁相嵌装固定，第二砂芯的另一端与第三砂芯的一端嵌装固定，第三砂芯的另一端与上型腔树脂砂模和下型腔树脂砂模相嵌装固定；第四砂芯固定在上型腔树脂砂模上；

位于第二砂芯的锥台体部位的表面，布设有铬矿砂层；

包括直浇道、横浇道和内浇道在内的浇道系统，布设在上型腔树脂砂模与下型腔树脂砂模的分型面上；且横浇道与内浇道的交汇处设有集渣补缩暗冒口；

用来补缩的冒口分别为第一冒口和第二冒口；第一冒口布置在第一砂芯中部正上方的上型腔树脂砂模中，第二冒口布置在挨近所述铸件小窗口砂芯正上方的上型腔树脂砂模中。

由以上所给出的技术方案可以明了，本发明所述铸造模，由于在所述铸件壁厚部分的型腔布置了成型冷铁和铬矿沙层，而使铸件壁厚部分与壁薄部分均匀冷却，在所述铸件壁厚部分布置了补缩冒口，避免了缩松缩孔缺陷，且采用集渣补缩的浇道系统，避免了铸件内部的夹渣缺陷，在本发明所主张的铸造工艺条件下，使所述阀壳铸件的正品率得到了提高，避免了压漏问题的发生，从而实现了本发明的目的。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述成型冷铁的厚度为20~40mm，所述集渣补缩暗冒口的高度为145~155mm，所述第一冒口和第二冒口均为φ80×120mm椭圆形明冒口或发热保温暗冒口，所述铬矿砂层的厚度为15~20mm；还包括设在上型腔树脂沙模中且位于所述铸件法兰型腔顶上的排气孔，排气孔的直径为φ8~15mm。这一技术方案是保证铸件质量，避免所述铸造缺陷的有效措施，但并不局限于此。所述厚度、高度和直径等，均可以根据实际需要作具体调整。但本发明并不主张，所述厚度、高度和直径，小于所述尺寸大小的范围。

为了提高本发明所述铸件的生产效率，提高铸件的成品率，本发明还主张，所述铸造模为一箱二模，2个树脂砂型腔轴向中心线之间至少相距340 mm分开对称布置，且2个树脂砂模型腔各自有内浇道，而共用1个浇道系统的直浇道和横浇道。当然，并不局限于此。如果现场生产条件许可的话，也可以是一箱多模。在一箱多模的条件下，所述浇道系统应该作必要的调整。

本发明所主张的所述阀壳的铸造工艺是：

一种如以上所述阀壳的铸造工艺，包括配料，熔炼，铸造模合模前处理和配芯合模，浇注和清理，而其：

以上述铸造模为钢水浇注成型模；

所述配料，是用低碳钢废料和不锈钢废料以及钼铁，按所述阀壳的化学成分，分别进行称重配料；

所述熔炼，是采用中频炉重熔炉料，钢水出炉前，按钢水重量的1‰加入铝脱氧，钢水出炉时在钢包内按钢水重量3‰加入钢水净化剂，出钢温度控制在1590~1610℃范围内；

所述铸造模合模前处理和配芯合模，是先在外模和型芯表面分别涂刷耐高温涂料，并点火干燥后再配芯合模，且在4 h内浇注；

所述浇注，是钢水浇注温度控制在1550~1600℃范围内；浇注结束后间隔3~5s，点浇口和/或点明冒口1~2次；

所述清理，是在浇注后6h开箱落砂，经抛丸处理后割除浇冒口，即得所述阀壳铸件。

在上述技术方案中，本发明主张，所述的钢水净化剂，是硅钙钡复合钢水净化剂，或者是硅钙复合钢水净化剂，或者是镧系稀土钢水净水剂。本发明优选的是硅钙钡复合钢水净化剂。

在上述技术方案中，本发明主张，所述的耐高温涂料，是锆英粉耐高温涂料，或者是刚玉粉耐高温涂料。本发明优选的是锆英粉耐高温涂料。

上述技术方案得以实施后，本发明所述铸造模结构合理、布局先进，本发明所述铸造工艺简便易控，采用本发明铸造的所述阀壳铸件质量好，不会产生缩松、缩孔和表面粘砂等铸造缺陷，避免了所述阀壳成品压漏问题的产生等特点，是显而易见的。

附图说明

图1是本发明所述阀壳铸件的主视示意图，图中所示ao为凹坑，

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明铸造模的结构示意图；

图5是图4的B-B向示意图；

图6是本发明铸造工艺的流程示意图。

具体实施方式

以下对照附图，对本发明的实施方式作具体描述。

具体实施方式之一，如附图2、4所示并请参读附图5。

一种中低速船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模，所述铸造模为树脂砂模，而其：

以所述铸件的小窗口1和大窗口2的轴向中心线为分型面，用树脂砂造型分别构成上、下对合的上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4；

在所述上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4的所述铸件法兰型腔5的外端面部位，布置有成型冷铁6；

落在树脂砂模型腔内的砂芯，包括由树脂砂经型芯模制取的第一砂芯7、第二砂芯8、第三砂芯9和第四砂芯14；在第一砂芯7与第二砂芯8之间，由符合所述铸件铸造工艺要求的陶瓷管10连接固定；第一砂芯7的另一端与成型冷铁6相嵌装固定，而第二砂芯8的另一端与第三砂芯9的一端嵌装固定，第三砂芯的另一端与上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4相嵌装固定；第四砂芯14固定在上型腔树脂砂模3上；

位于第二砂芯8的锥台体8-1部位的表面，布设有铬矿砂层15；

包括直浇道11-1、横浇道11-2和内浇道11-3在内的浇道系统，布设在上型腔树脂砂模3与下型腔树脂砂模4的分型面上；且横浇道11-2与内浇道11-3的交汇处设有集渣补缩暗冒口11-4；

用来补缩的冒口分别为第一冒口12和第二冒口13；第一冒口12布置在第一砂芯7中部正上方的上型腔树脂砂模3中，第二冒口13布置在挨近所述铸件小窗口1砂芯正上方的上型腔树脂砂模3中。即布置在本发明所述阀壳的壁厚部位。

所述成型冷铁的厚度为20~40mm，所述集渣补缩暗冒口11-4的高度为145~155mm，所述第一冒口12和第二冒口13均为φ80×120mm椭圆形明冒口或者是发热保温暗冒口，所述铬矿砂层15的厚度为15~20mm；还包括设在上型腔树脂砂模3中且位于所述铸件法兰型腔5顶上的排气孔16，排气孔16的直径为φ8~15mm。

具体实施方式之一，所描述的是一箱一模的所述阀壳铸件的铸造模。

具体实施方式之二，如附图2、4、5所示。

一种中低速船用柴油机排气阀阀壳铸件的铸造模，所述铸造模为树脂砂模，而其：

以所述铸件的小窗口1和大窗口2的轴向中心线为分型面，用树脂砂造型分别构成上、下对合的上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4；

在所述上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4的所述铸件法兰型腔5的外侧面部位，布置有成型冷铁6；

落在树脂砂模型腔内的砂芯，包括由树脂砂经型芯模制取的第一砂芯7、第二砂芯8、第三砂芯9和第四砂芯14；在第一砂芯7与第二砂芯8之间，由符合所述铸件铸造工艺要求的陶瓷管10连接固定；第一砂芯7的另一端与成型冷铁6相嵌装固定，而第二砂芯8的另一端与第三砂芯9的一端嵌装固定，第三砂芯的另一端与上型腔树脂砂模3和下型腔树脂砂模4相嵌装固定；第四砂芯14固定在上型腔树脂砂模3上；

位于第二砂芯8的锥台体8-1部位的表面，布设有铬矿砂层15；

包括直浇道11-1、横浇道11-2和内浇道11-3在内的浇道系统，布设在上型腔树脂砂模3与下型腔树脂砂模4的分型面上；且横浇道11-2与内浇道11-3的交汇处设有集渣补缩暗冒口11-4；

用来补缩的冒口分别为第一冒口12和第二冒口13；第一冒口12布置在第一砂芯7中部正上方的上型腔树脂砂模3中，第二冒口13布置在挨近所述铸件小窗口1砂芯正上方的上型腔树脂砂模3中。

所述成型冷铁的厚度为20~40mm，所述集渣补缩暗冒口11-4的高度为145~155mm，所述第一冒口12和第二冒口13均为φ80×120mm椭圆形明冒口或发热保温暗冒口，所述铬矿砂层15的厚度为15~20mm；还包括设在上型腔树脂砂模3中且位于所述铸件法兰型腔5顶上的排气孔16，排气孔16的直径为φ8~15mm。

所述铸造模为一箱二模，2个树脂砂型腔轴向中心线之间至少相距340 mm分开对称布置，且2个树脂砂模型腔各自有内浇道11-3，而共用1个浇道系统的直浇道11-1和横浇道11-2。

具体实施方式之二，所描述的是一箱二模的所述阀壳铸件的铸造模。由于2个铸造模共用一个浇道系统，可以减少浇道系统的用料，而提高铸件的成品率。

具体实施方式之三，如附图6所示。

一种如所述中低速船用柴油机排气阀阀壳的铸造工艺，包括配料，熔炼，铸造模合模前处理和配芯合模，浇注和清理，而其：

以具体实施方式之一或之二所述的铸造模为钢水浇注成型模；

所述配料，是用低碳钢废料和不锈钢废料以及钼铁，按所述阀壳的化学成分，分别进行称重配料；

所述熔炼，是采用中频炉重熔炉料，钢水出炉前，按钢水重量的1‰加入铝块脱氧，钢水出炉时在钢包内按钢水重量3‰加入钢水净化剂，出钢温度控制在1590~1610℃范围内；

所述铸造模合模前处理和配芯合模，是先在外模和型芯表面分别涂刷耐高温涂料，并点火干燥后再配芯合模，且在4 h内浇注；

所述浇注，是钢水浇注温度控制在1550~1600℃范围内；浇注结束后间隔3~5s，点浇口和/或点明冒口1~2次；

所述清理，是在浇注后6h开箱落砂，经抛丸处理后割除浇冒口，即得阀壳铸件。

而所述钢水净化剂，是硅钙钡复合钢水净化剂；所述耐高温涂料，是锆英粉耐高温涂料。

而应当说明的是，所述铸造模合模前处理的点火干燥，是在涂刷耐高温涂料后，用打火机等引燃涂刷在铸造模表面的耐高温涂料，使其失去水份而干燥，且在4h内浇注，以避免耐高温涂料吸湿还潮。所述点浇口和/或点明冒口，是业内的行话，点浇即为补浇。

本发明的小试和中试效果是很好的。为国产所述阀壳提供了支持。