大型叶轮精密铸造模具及系统及大型叶轮低压铸造系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大型叶轮精密铸造模具及系统及大型叶轮低压铸造系统，包括上下相对应设置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔内设有成型元件，所述成型元件上部设有用以形成叶轮内腔和叶片的型芯；在所述上模设有用于对叶轮内部进行冷却的第一冷却部，所述上模的顶部设有用于对上模进行喷气冷却的多个第二冷却部，所述上模的下表面设有用于进行排气的多个排气部。上模中有环槽、排气塞改善排气，冷却环及冷却锥来提高铸件冷却速度，石膏型芯底部使用成型元件有利于底部铝液保温及对铸件的补缩。能够实现对薄壁大尺寸的叶轮的整体铸造程序，成型质量好，精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密铸造
，具体涉及一种大型叶轮精密铸造模具及系统及大型叶轮低压铸造系统。
技术介绍
离心式压缩机或离心泵用来为各种流体流动提供加压。这种压缩机或离心泵包含叶轮，当叶轮旋转时，流体轴向方向进入，然后加速进入周向和径向方向，高流速流体进入扩压器，经转换速度后输出高压流体，对此类压缩机或离心泵，所使用的叶轮一般为精密铸造大型薄壁叶轮。在使用低压铸造方法铸造叶轮时，其冷却过程需要满足一定的冷却梯度，最理想的冷却状态是由上到下、由外到里，底部铝液可以对上部铸件进行补缩，可以有效避免出现缩松。现有的叶轮铸造模具一般设置为上模、下模和芯模，在利用现有铸造模具进行大型薄壁叶轮的铸造加工时，往往由于其本身模具结构的不合理，无法达到理想的由上至下、由外至内的冷却顺序和冷却效果，整个冷却过程中叶轮铸件的冷却速度不均一，冷却程度不均一，最终成型的叶轮铸件出现缩松等缺陷；由于大型薄壁叶轮的直径尺寸较大，叶轮的壁较薄，叶片最薄处约1.2mm，现有的铸造模具在铸造大型叶轮时，模具的透气性差，造成铸造过程排气不畅，在铸造溶液往模具内填充时会产生阻力，导致叶轮铸件出现浇不足现象，或者模具内气体排不出去发生熔融金属液窝气现象，使叶轮铸件产生气孔、砂眼等缺陷，组织性能低，影响叶轮铸件质量；因大型薄壁叶轮的叶片厚度小，叶片的形状扭曲，结构复杂，在利用现有叶轮铸造模具进行铸造时，起模难度高，难以保证叶轮铸件的尺寸精度和表面粗糙度，在不能满足对叶轮铸件的冷却前提下，对大型薄壁叶轮铸件可能产生的缩孔无法进一步补缩，最终成型的叶轮铸件成品率低，质量差。而且，在利用现有的叶轮铸造模具进行低压铸造时，往往因为不能达到很好的冷却梯度。通常会出现叶轮的内部结构如叶片和内腔表面比较光洁，但在叶片根部T形热节部位缩松较严重，进行多次改进也无法获得合格铸件的情况。而在大型薄壁叶轮铸造时，由其直径尺寸的增大，模具结构本身尺寸也增大，在整个模具结构进行冷却时更加难以满足一定的冷却梯度，最终成型的叶轮铸件无法满足正常使用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种大型叶轮精密铸造模具，该模具通过上模中的环槽、排气塞改善排气，并在上模上设置冷却锥和冷却环，提高铸件冷却速度；同时型芯和成型元件(可以采用砂型/石膏型/陶瓷型)的配合也有利于底部铝液保温及对铸件的补缩。还提供一种大型叶轮精密铸造系统，将上述铸造模具与现有铸造装置配合形成叶轮铸造系统，通过模具上冷却环和冷却锥的设置提升叶轮铸造的冷却效果，通过模具上环槽的设置提升叶轮铸造的排气效果，由模具结构上的这些特殊设置，使最终形成的叶轮铸件精度高，质量好，实现对叶轮的精密铸造。还提供一种大型叶轮低压铸造系统，将模具和现有低压铸造装置配合形成叶轮低压铸造系统，通过模具上冷却环和冷却锥的设置提升叶轮铸造的冷却效果，通过模具上环槽的设置提升叶轮铸造的排气效果，由模具结构上的这些特殊设置，使最终形成的叶轮铸件精度高，质量好，实现对叶轮的低压铸造。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种大型叶轮精密铸造模具，包括上下相对应设置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔内设有成型元件，所述成型元件上部设有用以形成叶轮内腔和叶片的型芯；在所述上模设有用于对叶轮内部进行冷却的第一冷却部，所述上模的顶部设有用于对上模进行喷气冷却的多个第二冷却部，所述上模的下表面设有用于对铸造过程中产生的气体进行排气的多个排气部。模具中采用型芯和成型元件的配合有利于底部铝液保温及对铸件的补缩；在上模上设置的冷却环和冷却锥可以很好的提高铸件的冷却速度，改善缩松；在上模上设置环槽对铸造产生的气体排出，改善了叶轮铸造的排气。大型叶轮是指直径为600mm以上的叶轮，本专利技术方案的铸造模具经适当修改结构尺寸等条件后，可用于小型叶轮。成型元件可以为砂型，也可以为石膏型，还可以为陶瓷型或其他材料。陶瓷型和石膏型可以达到对铝液保温及对铸件补缩的功能，且陶瓷型和石膏型都比砂型保温性能好。优选的，所述上模和下模为金属模，所述型芯为石膏型芯；通过金属模和成型元件相配合进行浇注，可以避免普通模具制成的铸件有砂眼、缩松等质量缺陷。所述第一冷却部为冷却锥，在第一冷却部内通入冷却介质。在铸造填充完毕后，由第一冷却部通入冷却气，对叶轮内部进行降温。为实现本专利技术对叶轮内部冷却的目的，冷却锥可以替代为冷却孔，也可以替代为其他能供冷却介质进入的空腔型结构；为向第一冷却部内通入冷却介质，可以在冷却锥或冷却孔内插设通入冷却气体的进气管，在进气管内通入冷却气体，进而对叶轮内部进行冷却。所述第二冷却部为冷却环，冷却环的数量大于4个，冷却环的数量根据需要进行设置，冷却环间间距不易过大，以免影响冷却效果，本专利技术模具中设置4个以上冷却环时冷却效果更好，冷却环在需要冷却时再设置在上模上方，即装配铸造装置时将其装配到上模上方。在所述冷却环底部开有对上模上表面进行吹气的开口；在冷却环中通入冷却空气后，从开口中吹出，对上模上表面冷却。采用多个冷却环的设置方式，可以在模具冷却阶段，先在最外侧的冷却环中通入冷却介质，之后，向内依次向其他的冷却环中通入冷却介质，最终向冷却锥中通入介质，形成一个从外向内的冷却梯度。上述开口可以是在冷却环底部间隔布设的多个开孔，也可以是在冷却环底部开设的狭缝，或者其他能从冷却环底部对上模吹气的结构。所述第二冷却部为螺旋状结构，在所述螺旋状结构底部开有对上模上表面进行吹气的开口；在冷却环中通入冷却空气后，从开口中吹出，对上模上表面冷却。所述第二冷却部可以为蛇形结构或波浪形结构或以其他任意形式布设，也可以是S型结构或V型结构或W型结构。所述排气部为环槽状结构，所述环槽状结构的数量大于3条，环槽状结构的数量根据需要进行设置，环槽状结构之间间距不易过大，本专利技术模具中设置3条以上环槽状结构排气效果更好，在所述环槽状结构上间隔布设多个排气孔，所述排气孔中设置排气塞；在环槽上布设排气孔，改善模具的排气，同时在排气孔上设置排气塞，实现只排气不排铸造溶液。根据排气的需要，可以在模具上开设曲折式缝隙作为排气通道；也可以在模具中设置排气针进行排气，或者在设置排气针和排气塞的位置处改成设置排气线进行排气；也可以在模具中设置排气片进行排气。所述排气部为螺旋状结构，在所述螺旋状结构上间隔布设多个排气孔，所述排气孔中设置排气塞；在环槽上布设排气孔，改善模具的排气，同时在排气孔上设置排气塞，实现只排气不排铸造溶液。所述上模下表面设置集渣包；集渣包在铝液流动的最末端，能够起到聚集氧化皮、外来夹杂的作用，在叶轮加工时将其去除。所述下模在浇口布设处可拆卸设有模芯环，所述模芯环与下模之间设置密封件；在下模上分体设置模芯环，在出现铸造溶液凝固堵口时，方便将模芯环拆卸进行清理。所述密封件为石墨盘；在模芯环和下模之间设置石墨盘，可以有效防止铸造溶液漏出；设置石墨盘也可以在出现漏铝时，便于拆卸进行清理。优选的，所述下模下表面设有多个环形凹槽；减少下金属模同铸造平台之间的接触面积，使模具在铸造平台上放置的更加平稳，保证铸造过程中模具的稳固性。所述成型元件底部设置支撑型芯的支撑件，支撑件之间设有供铸造溶液进入的浇道；支撑件可以采用台阶形式或其他可能的块状、阶梯状等形式，成型元件的台阶支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型叶轮精密铸造模具，其特征是，包括上下相对应设置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔内设有成型元件，所述成型元件上部设有用以形成叶轮内腔和叶片的型芯；在所述上模设有用于对叶轮内部进行冷却的第一冷却部，所述上模的顶部设有用于对上模进行喷气冷却的多个第二冷却部，所述上模的下表面设有用于进行排气的多个排气部。

【技术特征摘要】
1.一种大型叶轮精密铸造模具，其特征是，包括上下相对应设置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔内设有成型元件，所述成型元件上部设有用以形成叶轮内腔和叶片的型芯；在所述上模设有用于对叶轮内部进行冷却的第一冷却部，所述上模的顶部设有用于对上模进行喷气冷却的多个第二冷却部，所述上模的下表面设有用于进行排气的多个排气部。2.如权利要求1所述的大型叶轮精密铸造模具，其特征是，所述第一冷却部为冷却锥，在第一冷却部内通入冷却介质。3.如权利要求1所述的大型叶轮精密铸造模具，其特征是，所述第二冷却部为冷却环，在所述冷却环底部开有对上模上表面进行吹气的开口；或所述第二冷却部为螺旋状结构，在所述螺旋状结构底部开有对上模上表面进行吹气的开口。4.如权利要求1所述的大型叶轮精密铸造模具，其特征是，所述排气部为环槽状结构，或所述排气部为螺旋状结构；在所述排气部上间隔布设多个排气孔，所述排气孔中设置排气塞。5.如权利要求1所述的大型叶轮精密铸造模具，其特征是，所述下模在浇口布设处可拆卸设有模芯环，所述模芯环与下模之间设置密封件；优选的，所述密封件为石墨盘。6.如权利要求1所述的大型叶轮精密铸造模具，其特征是，所述成型元件底部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，韩桂强，张增超，武晓朋，张恭运，杜平，
申请(专利权)人：山东豪迈机械科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37