[发明专利]一种蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法

说明书

本发明涉及铸造技术领域内一种用于大型压缩机的蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法，其中芯骨包括同心的外圈芯骨和内圈芯骨，所述内圈芯骨和外圈芯骨上连接有若干径向设置的辐射梁，所述外圈芯骨位于蜗壳的回旋通道砂芯的中心区域，所述内圈芯骨位于蜗壳窄缝部位内侧，其特征在于，所述辐射梁外端伸出至外圈芯骨外侧，内端伸入内圈芯骨的内侧，所述辐射梁为贯通的中空结构，所述辐射梁两端分别连接用于通冷却气体进出的冷却管。本发明的芯骨结构，采用中空结构的辐射梁，在浇注过程中通冷却气强制冷却，防止细颈部位的芯骨浇注时温度过高而强度降低造型细颈部位砂芯断裂的问题。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种用于大型压缩机蜗壳铸件砂芯的芯骨及其制造方法。

背景技术

空气压缩机是工业领域常用的一种设备，用以生产压缩空气，其中蜗壳是离心式压缩机的核心部件。蜗壳的内表面为非规则曲面结构，一般使用铸造方式生产，其结构如图1和图2所示，蜗壳1的结构特点为一个截面渐变的回旋形通道1A 和通道1A壁朝回旋中心方向内侧设置的一周窄缝1B 结构。铸造用的砂芯结构如图3所示，用于形成通道1A的圆柱环形通道砂芯2A通过形成窄缝的细颈砂芯2B与中心的圆柱芯头2C相连，形成一个典型的“大头细颈”悬臂芯，浇注时，通道砂芯2A被高密度金属液体包围，受到极大的浮力作用，形成窄缝的细颈砂芯2B的“细颈”部位极易发生断裂，“大头”的通道砂芯2A上浮作用，导致上部皮厚不足，甚至皮透。

为避免上述问题，常规的解决思路是在铸件浇注方向上部的皮厚位置镶铸芯撑，以抵抗砂芯的上浮作用，但芯撑被高温液态金属包围，芯撑的温度快速升高，芯撑材料本身的强度快速降低，从而无法抵抗浮力作用而发生变形。或者芯撑可以抵抗砂芯的浮力，但安放芯撑处的砂芯表面在高温条件下不能抵抗浮力作用而发生损坏，从而不建议大量采用。

又因砂芯的强度较低，特别是高温强度，在砂芯造型时埋入钢/铁质梁式结构充当芯骨有利于提高砂芯的强度和刚性。公开号为CN105945231A，名为“蜗壳类铸件砂芯用防漂芯抗弯芯骨”的发明专利申请说明书中，通过增加芯骨尺寸和芯骨辐条密度的方法增加砂芯强度。此方案可以在一定程度上提高砂芯的刚度，但实际效果比较有限，原因在于蜗壳的窄缝结构限制了“细颈”处芯骨的尺寸，仅仅加大芯骨的尺寸将导致“细颈”处芯骨上下面没有型砂，芯骨与高温金属液直接接触，导致芯骨温度升高，强度降低，而发生弯曲变形。另外由于芯骨直接与金属液接触，芯骨还会对金属形成较强的激冷作用，类似冷铁，将导致此处铸件石墨形态异常和硬度问题。

发明内容

本发明针对现有技术中压缩机锅壳铸件砂芯的“大头细颈”结构在浇注过程中受浮力作用易变形的问题，提供一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，以克服浇注过程中细颈部位的变形及断裂问题。

本发明的目的是这样实现的，一种蜗壳铸件砂芯的芯骨，包括同心的外圈芯骨和内圈芯骨，所述内圈芯骨和外圈芯骨上连接有若干径向设置的辐射梁，所述外圈芯骨位于蜗壳的回旋通道砂芯的中心区域，所述内圈芯骨位于蜗壳窄缝部位的内侧，所述辐射梁外端伸出至外圈芯骨外侧，内端伸入内圈芯骨的内侧，所述辐射梁为贯通的中空结构，所述辐射梁两端分别连接用于通冷却气体进出的冷却管。

本发明的砂芯芯骨结构，针对细颈部位的芯砂芯骨在浇注过程中处于高温下强度降低的问题，将芯骨设计成内圈芯骨和外圈芯骨分别用于加强砂芯通道部位和中心芯头部位的强度，将内圈芯骨和外圈芯骨通过辐射梁连接，并且辐射梁设计为贯通的中空结构，并连接有用于冷却的进气管和出气管，在浇注过程中向辐射梁的中空通道内通冷却用气体进行强制冷却，以保证辐射梁处于较低的温度，这样对于主要承受弯曲变形的辐射梁，因空心结构对梁的刚性并不会造成太大损失，而通过空心结构进行强制冷却则可以最大程度保证芯骨在使用状态时的刚性，从而防止浇注时辐射梁在砂芯浮力的作用下发生弯曲变形而引起细颈部位的砂芯断裂。采用本发明的芯骨结构，相对可以减小芯骨的截面尺寸，并可适当减少芯骨结构中辐射梁的数量，从而达到优化芯骨结构，防止砂芯断裂的目的。

为便于芯骨主体的固定，所述外圈芯骨沿伸至砂芯对应的蜗壳进气口外部的芯头部位。