[发明专利]大型船用铜合金桨毂体的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型船用铜合金桨毂体的生产方法。

背景技术

桨毂体(见图1)是可调螺旋桨的配套产品，是船舶的动力系统，因其本身外形尺寸较大、热节多、结构复杂，重量重；加之铸件的机械性能、化学成份、本体试样性能要求高；桨毂体承受试验压力为15MPa，需10分钟无渗漏、冒汗等现象；要求对产品全面着色探伤；还要求对产品两法兰孔连接处进行γ射线探伤；其制作难度大。

为了保证质量，国外这种大型桨毂体一般采用离心铸造，国内厂家采用砂型铸造，其气孔、缩松等铸造缺陷会导致严重报废，截止本申请人生产前，尚未有成功的制造案例。

对于壁厚小于150㎜的桨毂体而言，桨毂体法兰五通孔可不封闭，在通孔的中间加一自下而上的通道，桨毂体的质量可以保证；但对于壁厚大于150㎜，甚至大于300㎜以上，这种工艺就有其局限性。故目前国内、外生产的船用铜合金桨毂体壁厚一般小于150㎜以下。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种用于造型各种壁厚大于150㎜～300㎜范围的铜合金桨毂体，且各项检测均能达到相关国家标准和用户设计要求的大型船用铜合金桨毂体的生产方法。

本发明的实现方式为，大型船用铜合金桨毂体的生产方法，具体步骤如下：

1)运用ProE建模软件，建立桨毂体的三维实体模型；

2)运用数值凝固摸拟软件，对桨毂体进行充型和凝固模拟；

3)制作木质实样外模，将连接桨叶法兰的五通孔封闭制作实样芯盒；

4)采用开放比大的底注反雨淋式浇注方式，铜水从底部进入水路的中间进入型腔；

5)在非敞口的一端设计冒口，环形一圈；

6)在集渣包中安装过滤挡渣板，并开设集渣圈和横浇道圈；

7)在厚大的热节部位摆放冷铁进行激冷，同时，在冒口下部增加补贴；

8)采用改性水玻璃自硬砂造型，用实样外模先舂外模砂型，然后用中间泥芯盒打中间泥芯；

9)将中间泥芯下到外模砂型型腔中，然后紧固；

10)对铸型先进坑，在200～250℃烘烤12小时，而后用电热风炉，在200～250℃烘烤48小时；

11)配制桨毂体浇筑液，桨毂体浇筑液控制在：Al当量为9.4～9.5％，Ni/Fe比为1.01。主要化学成份控制如下：Al：9.1～9.4％，Mn：1.3～1.6％，Fe：4.7～4.8％，Ni：4.8～4.9％，其余为铜；

12)桨毂体浇筑液在中频感应电炉中分别取样，进行含气试验和冷弯试验，检验合格后，进行浇注，浇注温度为1150～1160℃；

13)浇注完毕保温三天，卸压铁、拆箱，割除冒口、机加工、打磨、着色、本体取样γ射线探伤，检测得产品。

用本发明方法生产的桨毂体经国家认可的检验机构检测，证明其外形尺寸、内在质量、化学成份，机械性能、本体取样、着色探伤、γ射线探伤均达到了相关国家标准和用户设计的要求，产品无超标的铸造缺陷。

用本发明可广泛应用于造型各种壁厚大于150㎜～300㎜范围的大型船用铜合金桨毂体。

附图说明

图1a、1b为桨毂体正、侧面结构简图，

图2为桨毂体铸造工艺简图。

具体实施方式

参照图2，本发明的具体步骤如下：

1)运用ProE建模软件，建立桨毂体的三维实体模型；

2)运用数值凝固摸拟软件，对桨毂体进行充型和凝固模拟，对可能出现缺陷的部位进行适当优化，优化工艺参数组合；

3)制作木质实样外模，将连接桨叶法兰的五通孔3封闭制作实样芯盒，增强顶部冒口2对底部厚大部位和五通孔3中间连接处的补缩；

4)采用开放比大的底注反雨淋式浇注方式，铜水从底部进入水路的中间进入型腔，避免对铸型的冲击和局部过热的产生；

要求：F直：F横：F内＝1：1.5：15；

5)在非敞口的一端1设计冒口2，环形一圈；通过五通孔3封闭连接，增大冒口的补缩通道，提高冒口对铸件底部的补缩，确保法兰孔周围的铸造质量；

6)在集渣包4中安装过滤挡渣板5，并开设集渣圈6和横浇道圈7，减少氧化渣和其它杂质进入型腔；

7)为使产品在浇注后实现顺序凝固，在厚大的热节部位摆放冷铁10进行激冷，同时，在冒口下部增加补贴8，使补缩通道畅通，利于补缩；

8)采用改性水玻璃自硬砂造型，用实样外模先舂外模砂型，然后用中间泥芯盒打中间泥芯9；