專利名稱：船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模及所述閥殼的鑄造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造工藝，具體涉及一種船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模及所述閥殼的鑄造工藝。
背景技術：
所述船用柴油機排氣閥閥殼，是其體積為Φ152Χ高352mm，重達32Kg的鑄鋼件。它是所述柴油機排氣閥的重要零件。在工業生產上，所述閥殼毛坯鑄件，一般采用低碳鉻合金鋼澆鑄成型。所述材料的化學成份是⑶.12 0. 17，SiO. 3(Γ0. 40, MnO. 4(Γθ. 60， Cr2. 80 3. 20，MoO. 35 0. 65，Cu 彡 0. 40，Ni 彡 0. 40，S 彡 0. 04，P 彡 0. 04，Fe 余量；所述材料機械性能的要求是抗拉強度> 620Mpa,屈服強度> 420Mpa,延伸率> 13%，沖擊功 AKV2 ^ 25J，硬度179 225HB。要求所述閥殼在20Mpa壓力測試中不產生壓漏情況。由于所述閥殼的結構形狀比較復雜，壁厚差異較大，以致鑄件在鑄造過程中各部分的冷卻程度不均勻，而極其容易在壁厚部分產生縮松和縮孔，在薄壁部分又極其容易產生鋼水充型不良和縮癟。因而，所述閥殼鑄件的正品率較低，存在表面粘砂等鑄造缺陷；制成品閥殼常常會發生壓漏問題。為此，目前所述閥殼鑄件尚需由國外進口。
發明內容
本發明旨在提供一種結構合理，在鑄件澆鑄過程中鑄件各部分冷卻均勻，不易產生縮松、縮孔和表面粘砂等缺陷，鑄件正品率較高的船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模及所述閥殼的鑄造工藝，以克服所述閥殼的鑄造缺陷，從根本上提高所述閥殼的質量，為所述閥殼鑄件國產化提供支持。本發明實現其目的所采取的技術方案是
一種船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模，所述鑄造模為樹脂砂模，而其 以所述鑄件的小窗口和大窗口的軸向中心線為分型面，用樹脂砂造型分別構成上、下對合的上型腔樹脂砂模和下型腔樹脂砂模；
在所述上型腔樹脂砂模和下型腔樹脂砂模的所述鑄件法蘭型腔的外端面部位，布置有成型冷鐵；
落在樹脂砂模型腔內的砂芯，包括由樹脂砂經型芯模制取的第一砂芯、第二砂芯、第三砂芯和第四砂芯；在第一砂芯與第二砂芯之間，由符合所述鑄件鑄造工藝要求的陶瓷管連接固定；第一砂芯的另一端與成型冷鐵相嵌裝固定，第二砂芯的另一端與第三砂芯的一端嵌裝固定，第三砂芯的另一端與上型腔樹脂砂模和下型腔樹脂砂模相嵌裝固定；第四砂芯固定在上型腔樹脂砂模上；
位于第二砂芯的錐臺體部位的表面，布設有鉻礦砂層；
包括直澆道、橫澆道和內澆道在內的澆道系統，布設在上型腔樹脂砂模與下型腔樹脂砂模的分型面上；且橫澆道與內澆道的交匯處設有集渣補縮暗冒口 ；用來補縮的冒口分別為第一冒口和第二冒口 ；第一冒口布置在第一砂芯中部正上方的上型腔樹脂砂模中，第二冒口布置在挨近所述鑄件小窗口砂芯正上方的上型腔樹脂砂模中。由以上所給出的技術方案可以明了，本發明所述鑄造模，由于在所述鑄件壁厚部分的型腔布置了成型冷鐵和鉻礦沙層，而使鑄件壁厚部分與壁薄部分均勻冷卻，在所述鑄件壁厚部分布置了補縮冒口，避免了縮松縮孔缺陷，且采用集渣補縮的澆道系統，避免了鑄件內部的夾渣缺陷，在本發明所主張的鑄造工藝條件下，使所述閥殼鑄件的正品率得到了提高，避免了壓漏問題的發生，從而實現了本發明的目的。在上述技術方案中，本發明還主張，所述成型冷鐵的厚度為2(T40mm，所述集渣補縮暗冒口的高度為145 155mm，所述第一冒口和第二冒口均為Φ 80 X 120mm橢圓形明冒口或發熱保溫暗冒口，所述鉻礦砂層的厚度為15 20mm ；還包括設在上型腔樹脂沙模中且位于所述鑄件法蘭型腔頂上的排氣孔，排氣孔的直徑為Φ纊15mm。這一技術方案是保證鑄件質量，避免所述鑄造缺陷的有效措施，但并不局限于此。所述厚度、高度和直徑等，均可以根據實際需要作具體調整。但本發明并不主張，所述厚度、高度和直徑，小于所述尺寸大小的范圍。為了提高本發明所述鑄件的生產效率，提高鑄件的成品率，本發明還主張，所述鑄造模為一箱二模，2個樹脂砂型腔軸向中心線之間至少相距340 mm分開對稱布置，且2個樹脂砂模型腔各自有內澆道，而共用1個澆道系統的直澆道和橫澆道。當然，并不局限于此。 如果現場生產條件許可的話，也可以是一箱多模。在一箱多模的條件下，所述澆道系統應該作必要的調整。本發明所主張的所述閥殼的鑄造工藝是
一種如以上所述閥殼的鑄造工藝，包括配料，熔煉，鑄造模合模前處理和配芯合模，澆注和清理，而其
以上述鑄造模為鋼水澆注成型模；
所述配料，是用低碳鋼廢料和不銹鋼廢料以及鉬鐵，按所述閥殼的化學成分，分別進行稱重配料；
所述熔煉，是采用中頻爐重熔爐料，鋼水出爐前，按鋼水重量的1%。加入鋁脫氧，鋼水出爐時在鋼包內按鋼水重量3%。加入鋼水凈化劑，出鋼溫度控制在159(T1610°C范圍內；
所述鑄造模合模前處理和配芯合模，是先在外模和型芯表面分別涂刷耐高溫涂料，并點火干燥后再配芯合模，且在4 h內澆注；
所述澆注，是鋼水澆注溫度控制在155(T160(TC范圍內；澆注結束后間隔3飛s，點澆口和/或點明冒口廣2次；
所述清理，是在澆注后他開箱落砂，經拋丸處理后割除澆冒口，即得所述閥殼鑄件。在上述技術方案中，本發明主張，所述的鋼水凈化劑，是硅鈣鋇復合鋼水凈化劑， 或者是硅鈣復合鋼水凈化劑，或者是鑭系稀土鋼水凈水劑。本發明優選的是硅鈣鋇復合鋼水凈化劑。在上述技術方案中，本發明主張，所述的耐高溫涂料，是鋯英粉耐高溫涂料，或者是剛玉粉耐高溫涂料。本發明優選的是鋯英粉耐高溫涂料。上述技術方案得以實施后，本發明所述鑄造模結構合理、布局先進，本發明所述鑄造工藝簡便易控，采用本發明鑄造的所述閥殼鑄件質量好，不會產生縮松、縮孔和表面粘砂等鑄造缺陷，避免了所述閥殼成品壓漏問題的產生等特點，是顯而易見的。
圖1是本發明所述閥殼鑄件的主視示意圖，圖中所示ao為凹坑， 圖2是圖1的A-A剖視圖3是圖1的俯視圖； 圖4是本發明鑄造模的結構示意圖； 圖5是圖4的B-B向示意圖； 圖6是本發明鑄造工藝的流程示意圖。
具體實施例方式以下對照附圖，對本發明的實施方式作具體描述。
具體實施方式
之一，如附圖2、4所示并請參讀附圖5。一種中低速船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模，所述鑄造模為樹脂砂模，而其
以所述鑄件的小窗口 1和大窗口 2的軸向中心線為分型面，用樹脂砂造型分別構成上、 下對合的上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4 ；
在所述上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4的所述鑄件法蘭型腔5的外端面部位， 布置有成型冷鐵6 ；
落在樹脂砂模型腔內的砂芯，包括由樹脂砂經型芯模制取的第一砂芯7、第二砂芯8、 第三砂芯9和第四砂芯14 ；在第一砂芯7與第二砂芯8之間，由符合所述鑄件鑄造工藝要求的陶瓷管10連接固定；第一砂芯7的另一端與成型冷鐵6相嵌裝固定，而第二砂芯8的另一端與第三砂芯9的一端嵌裝固定，第三砂芯的另一端與上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4相嵌裝固定；第四砂芯14固定在上型腔樹脂砂模3上； 位于第二砂芯8的錐臺體8-1部位的表面，布設有鉻礦砂層15 ； 包括直澆道11-1、橫澆道11-2和內澆道11-3在內的澆道系統，布設在上型腔樹脂砂模3與下型腔樹脂砂模4的分型面上；且橫澆道11-2與內澆道11-3的交匯處設有集渣補縮暗冒口 11-4 ；
用來補縮的冒口分別為第一冒口 12和第二冒口 13;第一冒口 12布置在第一砂芯7中部正上方的上型腔樹脂砂模3中，第二冒口 13布置在挨近所述鑄件小窗口 1砂芯正上方的上型腔樹脂砂模3中。即布置在本發明所述閥殼的壁厚部位。所述成型冷鐵的厚度為2(T40mm，所述集渣補縮暗冒口 11_4的高度為145 155mm， 所述第一冒口 12和第二冒口 13均為Φ80X 120mm橢圓形明冒口或者是發熱保溫暗冒口， 所述鉻礦砂層15的厚度為15 20mm ；還包括設在上型腔樹脂砂模3中且位于所述鑄件法蘭型腔5頂上的排氣孔16，排氣孔16的直徑為Φ 8 15mm。
具體實施方式
之一，所描述的是一箱一模的所述閥殼鑄件的鑄造模。
具體實施方式
之二，如附圖2、4、5所示。一種中低速船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模，所述鑄造模為樹脂砂模，而
6其
以所述鑄件的小窗口 1和大窗口 2的軸向中心線為分型面，用樹脂砂造型分別構成上、 下對合的上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4 ；
在所述上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4的所述鑄件法蘭型腔5的外側面部位， 布置有成型冷鐵6 ；
落在樹脂砂模型腔內的砂芯，包括由樹脂砂經型芯模制取的第一砂芯7、第二砂芯8、 第三砂芯9和第四砂芯14 ；在第一砂芯7與第二砂芯8之間，由符合所述鑄件鑄造工藝要求的陶瓷管10連接固定；第一砂芯7的另一端與成型冷鐵6相嵌裝固定，而第二砂芯8的另一端與第三砂芯9的一端嵌裝固定，第三砂芯的另一端與上型腔樹脂砂模3和下型腔樹脂砂模4相嵌裝固定；第四砂芯14固定在上型腔樹脂砂模3上； 位于第二砂芯8的錐臺體8-1部位的表面，布設有鉻礦砂層15 ； 包括直澆道11-1、橫澆道11-2和內澆道11-3在內的澆道系統，布設在上型腔樹脂砂模3與下型腔樹脂砂模4的分型面上；且橫澆道11-2與內澆道11-3的交匯處設有集渣補縮暗冒口 11-4 ；
用來補縮的冒口分別為第一冒口 12和第二冒口 13;第一冒口 12布置在第一砂芯7中部正上方的上型腔樹脂砂模3中，第二冒口 13布置在挨近所述鑄件小窗口 1砂芯正上方的上型腔樹脂砂模3中。所述成型冷鐵的厚度為2(T40mm，所述集渣補縮暗冒口 11_4的高度為145 155mm， 所述第一冒口 12和第二冒口 13均為Φ80X 120mm橢圓形明冒口或發熱保溫暗冒口，所述鉻礦砂層15的厚度為15 20mm ；還包括設在上型腔樹脂砂模3中且位于所述鑄件法蘭型腔 5頂上的排氣孔16，排氣孔16的直徑為Φ 8 15mm。所述鑄造模為一箱二模，2個樹脂砂型腔軸向中心線之間至少相距340 mm分開對稱布置，且2個樹脂砂模型腔各自有內澆道11-3，而共用1個澆道系統的直澆道11-1和橫澆道11-2。
具體實施方式
之二，所描述的是一箱二模的所述閥殼鑄件的鑄造模。由于2個鑄造模共用一個澆道系統，可以減少澆道系統的用料，而提高鑄件的成品率。
具體實施方式
之三，如附圖6所示。一種如所述中低速船用柴油機排氣閥閥殼的鑄造工藝，包括配料，熔煉，鑄造模合模前處理和配芯合模，澆注和清理，而其
以具體實施方式
之一或之二所述的鑄造模為鋼水澆注成型模； 所述配料，是用低碳鋼廢料和不銹鋼廢料以及鉬鐵，按所述閥殼的化學成分，分別進行稱重配料；
所述熔煉，是采用中頻爐重熔爐料，鋼水出爐前，按鋼水重量的1%。加入鋁塊脫氧，鋼水出爐時在鋼包內按鋼水重量3%。加入鋼水凈化劑，出鋼溫度控制在159(T1610°C范圍內；
所述鑄造模合模前處理和配芯合模，是先在外模和型芯表面分別涂刷耐高溫涂料，并點火干燥后再配芯合模，且在4 h內澆注；
所述澆注，是鋼水澆注溫度控制在155(T160(TC范圍內；澆注結束后間隔3飛s，點澆口和/或點明冒口廣2次；
所述清理，是在澆注后他開箱落砂，經拋丸處理后割除澆冒口，即得閥殼鑄件。
而所述鋼水凈化劑，是硅鈣鋇復合鋼水凈化劑；所述耐高溫涂料，是鋯英粉耐高溫涂料。而應當說明的是，所述鑄造模合模前處理的點火干燥，是在涂刷耐高溫涂料后，用打火機等引燃涂刷在鑄造模表面的耐高溫涂料，使其失去水份而干燥，且在4h內澆注，以避免耐高溫涂料吸濕還潮。所述點澆口和/或點明冒口，是業內的行話，點澆即為補澆。本發明的小試和中試效果是很好的。為國產所述閥殼提供了支持。
權利要求
1.一種船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模，所述鑄造模為樹脂砂模，其特征在于 以所述鑄件的小窗口(1)和大窗口(2)的軸向中心線為分型面，用樹脂砂造型分別構成上、下對合的上型腔樹脂砂模(3)和下型腔樹脂砂模(4)；在所述上型腔樹脂砂模(3)和下型腔樹脂砂模(4)的所述鑄件法蘭型腔(5)的外端面部位，布置有成型冷鐵(6);落在樹脂砂模型腔內的砂芯，包括由樹脂砂經型芯模制取的第一砂芯(7)、第二砂芯 (8)、第三砂芯(9)和第四砂芯(14);在第一砂芯(7)與第二砂芯(8)之間，由符合所述鑄件鑄造工藝要求的陶瓷管(10)連接固定；第一砂芯(7)的另一端與成型冷鐵(6)相嵌裝固定， 第二砂芯(8)的另一端與第三砂芯(9)的一端嵌裝固定，第三砂芯的另一端與上型腔樹脂砂模(3)和下型腔樹脂砂模(4)相嵌裝固定；第四砂芯(14)固定在上型腔樹脂砂模(3)上； 位于第二砂芯(8)的錐臺體(8-1)部位的表面，布設有鉻礦砂層(15)； 包括直澆道(11-1)、橫澆道(11-2)和內澆道(11-3)在內的澆道系統，布設在上型腔樹脂砂模(3)與下型腔樹脂砂模(4)的分型面上；且橫澆道(11-2)與內澆道(11-3)的交匯處設有集渣補縮暗冒口(11-4)；用來補縮的冒口分別為第一冒口(12)和第二冒口(13)；第一冒口(12)布置在第一砂芯(7)中部正上方的上型腔樹脂砂模(3)中，第二冒口(13)布置在挨近所述鑄件小窗口(1) 砂芯正上方的上型腔樹脂砂模(3)中。
2.根據權利要求1所述的鑄造模，其特征在于，所述成型冷鐵的厚度為2(T40mm，所述集渣補縮暗冒口(11-4)的高度為145 155mm，所述第一冒口(12)和第二冒口(13)均為 Φ 80 X 120mm橢圓形明冒口或發熱保溫暗冒口，所述鉻礦砂層(15)的厚度為15 20mm ；還包括設在上型腔樹脂砂模(3)中且位于所述鑄件法蘭型腔(5)頂上的排氣孔(16)，排氣孔 (16)的直徑為Φ8 15mm。
3.根據權利要求1所述的鑄造模，其特征在于，所述鑄造模為一箱二模，2個樹脂砂型腔軸向中心線之間至少相距；340 mm分開對稱布置，且2個樹脂砂模型腔各自有內澆道 (11-3)，而共用1個澆道系統的直澆道(11-1)和橫澆道(11-2)。
4.一種如權利要求1所述閥殼的鑄造工藝，包括配料，熔煉，鑄造模合模前處理和配芯合模，澆注和清理，其特征在于以如權利要求1所述鑄造模為鋼水澆注成型模；所述配料，是用低碳鋼廢料和不銹鋼廢料以及鉬鐵，按所述閥殼的化學成分，分別進行稱重配料；所述熔煉，是采用中頻爐重熔爐料，鋼水出爐前，按鋼水重量的1%。加鋁脫氧，鋼水出爐時在鋼包內按鋼水重量3%。加入鋼水凈化劑，出鋼溫度控制在159(T1610°C范圍內；所述鑄造模合模前處理和配芯合模，是先在外模和型芯表面分別涂刷耐高溫涂料，并點火干燥后再配芯合模，且在4 h內澆注；所述澆注，是鋼水澆注溫度控制在155(T160(TC范圍內；澆注結束后間隔3飛s，點澆口和/或點明冒口廣2次；所述清理，是在澆注后他開箱落砂，經拋丸處理后割除澆冒口，即得閥殼鑄件。
5.根據權利要求4所述的閥殼的鑄造工藝，其特征在于，所述的鋼水凈化劑，是硅鈣鋇復合鋼水凈化劑，或者是硅鈣復合鋼水凈化劑，或者是鑭系稀土鋼水凈水劑。
6.根據權利要求4所述的閥殼的鑄造工藝，其特征在于，所述的耐高溫涂料，是鋯英粉耐高溫涂料，或者是剛玉粉耐高溫涂料。
全文摘要
本發明公開了一種船用柴油機排氣閥閥殼鑄件的鑄造模及所述閥殼的鑄造工藝，鑄造模以其在閥殼法蘭型腔外端面加設成型冷鐵，采用組合式砂芯，在砂芯的位于鑄件壁厚部位布設鉻礦砂層和合理布置澆道和冒口為其主要特征；其鑄造工藝，以其包括配料，熔煉，鑄造模合模前處理和配芯合模，澆注和清理為主要特征。具有鑄造模結構合理，鑄造工藝簡便易控，鑄件冷卻均勻，補縮效果好等特點，有效克服了成品閥殼的壓漏，為解決所述閥殼鑄件國產化提供了支持。
文檔編號B22C9/08GK102463326SQ201110330989
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月27日 優先權日2010年10月28日
發明者嚴運濤, 錢坤才 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司