[发明专利]一种大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法

摘要

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法，本发明的冒口设计方法中，根据大壁厚半环形内缸铸件的结构特点和浇注过程中不同型腔部位的模数越大，钢水的凝固时间越长的原则，将冒口设置成包裹住铸件的整个半圆弧内腔，并使冒口提供足够的钢水补缩量，使得整个铸件缸壁变成了凝固时的末端区（先凝固区），消除了常规工艺方法导致的缸壁中心因凝固延迟而产生的缩松问题；并且整个冒口垂直向上，钢水中的氧化物、夹渣以及浇注过程中卷入的气体等可以直接上浮到冒口中，降低了铸件本身存在夹渣、气孔的风险。

主权项

一种大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法，其特征在于，依次包括如下过程：1）根据半环形内缸铸件的结构，将半环形内缸铸件沿轴向划分为便于计算不同部位模数的若干段,并依次将各段标记为段一～段n；2）从段一开始计算各段的模数，按段一沿半环形圆周各弧段部位的壁厚不同，将段一进一步分为便于模数计算的不同弧段，各段的模数分别记为Ｍ11～M1m，并取各段模数的最大值Ｍ0，计为Ｍ0＝Ｍax（Ｍ11～M1m）；3）根据上步中段一各弧段模数的计算结果，在段一的半圆弧形内腔设计垂直向上的冒口一，所述冒口一为与内腔弧面相配的半圆柱形冒口，所述冒口一的模数设为Ｍ1，取Ｍ1≥1.2Ｍ0计为公式1；半圆柱形冒口的理论模数为：Ｍ柱＝V/S=πRd/[2(πR+πd+2d)]计为公式2，其中，Ｖ为半圆柱的体积，Ｓ为半圆柱的表面积，Ｒ为半圆柱的半径也就是铸件内腔弧面的半径，d为冒口沿半圆柱轴向的厚度；为延长冒口的凝固时间，在冒口沿半圆柱端面的外侧设置保温层，所述保温层的保温系数Ｋ为1.3～1.4，此时冒口一的实际模数为Ｍ1＝ＫＭ柱计为公式3，将公式2代入公式3得到：Ｍ1＝ＫπRd/[2(πR+πd+2d)]，计为公式4，再将公式4代入公式1得到冒口一厚度d的最小值dmin，d的实际取值按1～1.1倍dmin计，从而确定冒口一的尺寸；4）在冒口一的顶部设置冒口二，以提供铸件型腔及冒口一的补缩液，冒口二的长度为2R，宽度为d，高度为H，冒口二宽度方向的两端为半圆柱形，所述冒口二的补缩液量m大于段一和冒口一的总钢水量m1， m按下式确定：m=1.353*[（14‑ε）/ε]*v*ρ计为公式5，其中单位为kg；ε—体收缩率，钢水的取值按5计；ρ—钢水密度，取7.83t/m3 ，v—冒口二的体积；冒口二的体积v =（2Rd‑0.215d2）H*10‑6，单位为m3，计为公式6，将公式6代入公式5，得到m=34.67*（2Rd‑0.215d2）H*10‑6＞m1，换算得出H＞106 m1/(69.34Rd‑7.45d2)，计为公式7，此式中m可以根据段一和冒口一计算得到，从而确定Ｈ的最小值Hmin，所述冒口二的实际高度为1～1.1倍Hmin；５）重复步骤2）～４）分别设计计算段二～段n的冒口。