[发明专利]一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法。

背景技术

如图1所示的蒸汽轮机铸件，其外形尺寸为2325×1860×1125mm，壁厚较薄，平均壁厚为50mm，铸件尺寸公差为CT11级，对于铸件砂型尺寸要求十分严格。该铸件的具体结构如图1，铸件壁上分别设有气道一和端部开放的气道槽二，其气道槽的最小宽度仅有50mm，生产过程中，容易在气道槽内部产生粘砂、烧结等现象。

现有技术中生产类似铸件时，铸件模具在各个方向采用统一缩尺设计，砂芯采用两点定位设计，对气道槽无防粘砂措施。这种造型方法生产出的铸件在落砂打箱后，常常出现张口变形，轮廓尺寸不满足技术要求；铸件气道槽壁厚尺寸存在较大偏差，气道槽内部粘砂严重，后续处理困难，并且气道槽内壁表面质量差等诸多问题。

发明内容

本发明针对现有技术中蒸汽轮机铸件铸造工艺技术存在的问题，提供一种可避免铸件气道槽粘砂、烧结等问题，并且明显提高铸件表面质量的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法。

本发明的目的是这样实现的，一种蒸汽轮机气缸铸件的造型方法，所述铸件为半圆弧形，沿铸件的弧形壁内部设有弧形气道槽一，铸件的端面设有与气道槽一平行的开放的气道槽二，铸件还设有与轴向端面垂直的法兰面，其特征在于，所述铸件按如下方法造型：1）造型方案设计：以铸件的法兰面为分型面，采用实体对撞造型，法兰面水平向上设置，分上下两箱造型，铸件主体型模采用缩尺寸设计，尺寸缩放比例为：沿X方向放大1.2%，Y方向放大2.0%，Z方向放大1.8%；铸件的砂型包括用于形成铸件外轮廓的下箱砂型，用于形成铸件内轮廓的上箱砂型，用于形成气道槽一的砂芯一和用于形成气道槽二的砂芯二；2）砂芯一的结构设计：砂芯一包括用于形成气道槽一轮廓的半圆弧形砂芯，所述半圆弧形砂芯的两端及弧形中间分别设有用于安装定位的芯头一、芯头二和芯头三，所述弧形砂芯的两开口端之间设有平衡梁；3）砂芯二的结构设计：砂芯二包括弧形砂芯主体和与弧形砂芯主体侧向一体的半圆形芯头，所述半圆形芯头的外周设有三个定位凸台；4）铸件主体型模设计：铸件主体型模包括铸件本体模型、芯头结构和铸件轴向两端设置的半圆形堵板，所述芯头结构流砂造型后形成的芯头空腔与砂芯一和砂芯二的芯头分别配合安装，所述堵板与铸件本体模型分体设置以便于下箱造型结束后抽出； 5）造型：分别砂流造型砂芯一和砂芯二，再流砂造型下箱砂型和上箱砂型。

本发明的蒸汽轮机气缸铸件的造型方法的有益效果为：根据铸件的结构和壁厚分布特点,在铸件型模的不同设方向，设计不同比例的缩尺，可以避免浇注凝固时张口变形； 形成铸件气道槽一和砂芯一，采用三点定位芯头+平衡梁支撑，解决了砂芯装配尺寸偏差导致铸件气道槽壁厚尺寸不满足技术要求的问题；形成气道槽二的砂芯二采用整体芯头+三点定位凸台，解决了砂芯结构单薄，容易变形及砂芯装配尺寸的偏差问题；主体型模结构中设置活动堵板下箱造型后抽出堵板，在堵板位置形成下箱芯头空腔，造型上箱时，该空腔位置流砂形成与上箱砂型一体的吊胎芯头，在合箱时起定位作用，使上箱与下箱装配尺寸准确。因此本发明的方法终生产出的铸件，尺寸精度高，变形小，铸件外观质量良好。

为避免气道槽一的内壁粘砂，所述砂芯一内埋设有金属软管，所述金属软管在砂型合箱后延伸至砂箱外部以便于与压缩气源连接。本结构中在砂芯一内埋设金属软管用于浇注后，将该金属软管连接压缩气源，以加快气道槽一周围钢水的冷却速度，从而减少气道槽一气壁粘砂的机率。

为便于平衡梁的连接，所述砂芯一的平衡梁为金属方钢制成，所述砂芯一的两端设有用于安装平衡梁的预埋螺栓。

作为本发明的进一步改进，所述砂芯一和砂芯二采用80%铬矿砂+20%钢丸砂打制。

作为本发明的优选，造型下箱砂型时，将铸件主体型模法兰面朝下固定放置，开始填砂并将堵板固定在型模两端防止型砂进入型模内腔，流砂振实后放置24小时翻箱，取出堵板，放置上砂箱及冒口模具，开始流砂造型上箱砂型，流砂振实结束24小时后开箱，取出铸件主体型模，再对型腔、砂芯一和砂芯二分别进行刷涂、下芯、合箱。

附图说明

图1为本发明的汽轮机气缸铸件的结构示意图。

图2为铸件型模的缩尺方向示意图。

图3为砂芯一的结构示意图。

图4为砂芯二的结构示意图。

图5为砂芯二另一个角度的结构示意图。

图6为铸件主体型模的结构示意图。

图7为铸件砂型的合箱示意图。