[发明专利]双金属叶轮壳体铸造模具和铸造方法

说明书

本发明是双金属叶轮壳体铸造模具和铸造方法，铸造模具包括金属模底座，金属模底座上表面由外到内依次固定安装有砂箱、铝皮砂壳、不锈钢套和金属芯，铝皮砂壳和不锈钢套之间形成铝皮熔液注腔，不锈钢套和金属芯顶端固定安装有冒口内侧环壁，冒口内侧环壁和铝皮砂壳之间形成冒口腔，冒口腔的底部与铝皮熔液注腔顶部连通，铝皮砂壳周围设置有浇道，底部设置有环形流道，浇道与环形流道连通，环形流道通过若干根底部流道与铝皮熔液注腔底部连通。该种铸造模具能够铸造得到内壁为不锈钢结构，主体由铝合金材料制成的叶轮壳体，即能够满足摩擦面的耐磨性，有能够实现叶轮壳体整体的轻量化设计。

技术领域

本发明是涉及双金属铸造技术领域，具体的说是双金属叶轮壳体铸造模具和铸造方法。

背景技术

高速舰船的推进系统中重要部件叶轮与叶轮壳体在长期的使用过程中会产生摩擦，而舰船的型量化要求就需要叶轮壳体等部件为铝合金，然而铝合金不耐磨故在使用过程中因为叶轮的摩擦很快就会使叶轮壳体受损擦破漏水或被刮擦出沟槽这就严重影响了叶轮的工作效率，使得舰船的航速降低，能耗增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供双金属叶轮壳体铸造模具和铸造方法，该种铸造模具和铸造方法能够在铸造过程中实现铝合金铸件与不锈钢件的紧密结合，铸造得到的叶轮壳体主体为铝合金，而内壁磨损面为不锈钢材质，即满足了叶轮壳体的轻量化设计，也满足了磨损面的耐磨性要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

双金属叶轮壳体铸造模具，其特征在于：包括金属模底座，所述的金属模底座为板状结构，所述的金属模底座固定安装在砂箱底部，铝皮砂壳紧贴砂箱内壁设置，所述的铝皮砂壳内设置有金属芯，所述的金属芯朝向铝皮砂壳一侧内壁固定安装有不锈钢套，所述的不锈钢套与铝皮砂壳之间形成铝皮熔液注腔；

所述的金属芯的底端与金属模底座密封连接，所述的金属芯的顶端固定安装有冒口内侧环壁，所述的冒口内侧环壁与铝皮砂壳之间形成冒口腔，所述的冒口腔的底部与铝皮熔液注腔顶部连通；

所述的铝皮砂壳内设置有至少一条浇道，所述的浇道的顶部开口与冒口腔顶部开口高度相同，所述的浇道的底部与环形流道，所述的环形流道设置在铝皮砂壳的底部，所述的环形流道通过底部流道与铝皮熔液注腔底部连通。

所述的环形流道设置在铝皮砂壳的底部外侧，所述的环形流道为铝皮砂壳侧壁和底部的铝皮底砂壳围成的环形空腔，所述的铝皮底砂壳固定设置在金属模底座的上表面，所述的底部流道设置在铝皮砂壳内壁底端与铝皮底砂壳的接触面处。

所述的底部流道数量不少于2条，所述的底部流道均匀分布在铝皮熔液注腔底部边缘，每条底部流道均在水平面内朝向同一侧倾斜设置。

所述的金属芯竖直设置，所述的金属芯的水平截面为圆形，所述的金属芯底端向铝皮砂壳一侧延伸形成环形底壁，所述的金属芯的环形底壁镶嵌在金属模底座上表面的凹槽内，所述的不锈钢套的底端与金属芯的环形底壁紧密接触，所述的不锈钢套的顶端与冒口内侧环壁的底板紧密固定连接，所述的不锈钢套的顶端与金属芯的顶端平齐。

所述的冒口内侧环壁的竖直截面为L型，冒口内侧环壁底板靠近铝皮砂壳的一侧向上延伸形成竖板，所述的竖板的顶端与铝皮砂壳的顶端位于同一水平面，所述的冒口内侧环壁的竖板和铝皮砂壳之间为冒口腔。

所述的金属芯的环形底壁的外侧壁与铝皮底砂壳内侧壁紧密接触连接，所述的铝皮熔液注腔的腔底面与底部流道的通道底面位于同一水平面内。

双金属叶轮壳体铸造模具的铸造方法，其特征在于：将预先加工好的不锈钢套组装进铝合金铸造的模具中，并对不锈钢套进行预热，预热结束后再进行铝合金熔液的浇注；具体步骤如下：

步骤1，按照所需尺寸加工叶轮壳体摩擦面的不锈钢套，并在不锈钢套与铝合金铸件的接触面上等间距的加工若干环形凹槽以及若干与不锈钢套轴向平行的纵向凹槽；