[发明专利]承压用泥浆泵空气包外壳的铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于机械设备制造技术领域，涉及一种承压用泥浆泵空气包外壳的铸造方法。

背景技术

空气包是石油钻采设备泥浆泵上的重要部件，在钻井过程中起稳压、减小波动的作用，空气包外壳是主要起保护和承压作用的零件。参照图1、图2，空气包外壳1的形状为空心球体，技术要求是：内、外表面磁粉探伤、体积无损检测、静水压试验承压52Mpa。

为了保证产品质量，一般制作为锻件，材质为35CrMoA，但这种方式锻造出的空气包外壳后期机械加工难度大，生产周期长，造成生产成本较高，成本大约为铸造空气包外壳的4倍。

采用常规铸造方法生产的铸造空气包外壳往往缺陷较多，内部组织不够致密，易造成渗漏和裂纹缺陷，因此，急需研制制作空气包外壳的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种承压用泥浆泵空气包外壳的铸造方法，解决了现有技术中锻件空气包外壳机械加工难度大，导致生产成本较高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种承压用泥浆泵空气包外壳的铸造方法，按照以下步骤实施：

步骤1、工艺设置

1.1)选择空气包外壳大口朝下的分型方案；

1.2)根据空气包外壳的结构，对空气包外壳外球面的加工余量层进行优化设置；

1.3)制作空气包外壳内腔的球体砂芯及芯头，砂芯材料选用碱酚醛树脂砂，同时制作相应的固定杆；

1.4)在空气包外壳顶端设置一个保温明冒口；

1.5)在空气包外壳开口端处设置两处冷铁，一处为冷铁二，一处为冷铁一，并设置合理间隙；

1.6)安装两层浇注流道；

1.7)绘制工艺图纸；

步骤2、实施浇铸

2.1)按工艺图纸，制作空气包外壳的实体模样，同时制作球形球体砂芯及芯头的木头芯盒；

2.2)按工艺图纸，将制作好的实体模样、保温明冒口、冷铁一、冷铁二和浇注流道在下砂箱及上砂箱中分别造型，造型砂采用碱酚醛树脂砂，造型时应将型砂捣实，检测型砂的常温抗压强度应大于2.0MPa，待型砂自硬化后，取出实体模样形成型腔；

2.3)按工艺图纸，制作球体砂芯及芯头，先加工砂芯骨架，芯骨主杆采用钢管，在芯骨上按工艺图纸位置要求焊接圆环用来安装砂芯的固定杆，再根据芯盒的形状在芯骨上用钢筋焊接多处加强支架，制芯前在芯骨主杆上缠绕上草绳，摆放排气绳以保证砂芯排气孔通畅，制芯时要将做好的芯骨放置芯盒内合适位置；

2.4)喷刷涂料，涂刷做好的型腔和球体砂芯及芯头；

2.5)合箱；

2.6)砂型烘烤，将型砂在浇注前进行烘干，直到浇注时结束烘干；

2.7)浇注；

2.8)开箱；

2.9)一次喷砂，对空气包外壳进行喷砂；

2.10)打磨和修复；

2.11)正火处理，对空气包外壳进行高温正火处理，正火温度控制在900℃～930℃，时间控制为5～6小时；

2.12)二次喷砂，对空气包外壳进行二次喷砂，即成。

本发明的有益效果是，采用碱酚醛树脂砂和特定工艺方法的铸造空气包外壳的生产方法，铸造空气包外壳外壁加工余量利用凝固模拟CAE软件进行工艺优化设置，并通过实际生产验证寻求最合理的外壳外表面加工余量；在外壳大口端处设置两种不同规格的冷铁，达到适当的激冷效果，钢液凝固时能实现顺序凝固的目的；该铸造空气包外壳内部组织致密，毛坯内、外壁探伤均无裂纹，内壁为非加工表面，表面质量和尺寸精度达到了设置要求，彻底解决了内壁加工困难的技术难题，降低了生产成本，有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明方法所要制作的空气包外壳的立体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明方法设置加工余量后的剖视图；

图4是本发明方法铸造方法采用的工艺原理示意图；

图5是本发明方法的造型用空气包外壳的实体外形示意图；

图6是本发明方法铸造时的辅助装置装配结构示意图；

图7是图6中固定杆10的放大结构示意图。

图中，1.空气包外壳，2.加工余量层，3.保温明冒口，4.浇注流道，5.冷铁一，6.冷铁二，7.球形砂芯及芯头，8.砂芯骨架，9.草绳及排气绳，10.固定杆，11.排气孔，12.下砂箱，13.型砂，14.分型面，15.上砂箱，16.实体模样。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。