一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，首先，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组，在模组上涂料制壳，完成制壳过程，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳，之后在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，即完成模壳的局部激冷。本发明专利技术的方法不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。

A Method for Local Cooling of Mold Shell in Investment Casting

The invention discloses a method for local quenching of investment casting shell. Firstly, the structure of the casting is analyzed, the hot spot distribution of the casting is obtained, the location of the mould shell requiring local cooling is determined, the wax mould is made according to the casting requirements, the wax mould is assembled into a module, the shell is coated on the module, and the shell making process is completed. After the shell making is completed, the required shell is formed by dewaxing and roasting. After that, the outer tooling which needs to be partially cooled is connected with the follow-up mould shell, and there is a gap at the joint. The gap is filled with steel balls. After the filling of steel balls, the mould shell is fixed, and then the mould shell is cast according to the technological requirements, that is, the local quenching of the mould shell is completed. The method of the invention does not change the process of investment casting mould making and shell making, and the steel shot can sufficiently follow the mold, effectively improve the feeding effect at the larger hot spot, prevent casting defects such as shrinkage porosity and shrinkage holes from occurring at the location of the casting, and greatly improve the quality of the casting and the rate of technological output.

【技术实现步骤摘要】
一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法
本专利技术属于熔模铸造
，具体涉及一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法。
技术介绍
对于铸件热节，砂型铸造中，通常合理设置冒口与冷铁来解决铸件中的热节的补缩问题，从而得到合格的产品。而熔模铸造生产中，完成制模、制壳后，将金属液浇入高温焙烧的模壳中，因此很难放置冷铁，热节处往往是设置一尺寸较大的冒口。对于较大的单件浇注的产品，铸造工艺一般多为冒口顶注式。产品较大热节处需要的补缩量大，往往是设计很大的冒口对其进行补缩，且凝固时间很长，冷却速度低，造成该位置内部组织晶粒粗大，通过热处理也很难细化晶粒，而且很容易出现缩松、缩孔等内部缺陷，同时大大降低了铸件工艺出品率。中国专利公开了《一种熔模铸造冷铁局部冷方法》(申请号：201310105462.5，申请日：2013.03.28)，按照正常的熔模铸造工艺制作蜡模；根据铸件热节处的外表面形状设计冷铁以及与冷铁形状、尺寸相同的蜡块,设计的冷铁和蜡块的内表面与铸件热节处的外表面形状贴合,并使冷铁和蜡块带有定位台,然后制作冷铁和蜡块；将蜡块固定于蜡模上需要局部激冷的部位,并与蜡模表面严密贴合；在蜡模表面制壳,使蜡块的定位台一部分裸露于型壳之外；将型壳脱蜡；将型壳进行高温焙烧；将冷铁固定于型壳开口处,通过定位台定位；型壳预热后进行浇注,冷铁处形成局部的激冷效果。通过以上步骤,可以增强铸件热节处的换热,形成激冷效果,从而达到减少铸件缩孔缩松缺陷的目的，采用该方法时，需要增加冷铁蜡块和放置冷铁定位台的制模制壳流程，冷铁与铸件模壳需要严密配合，对于复杂形状的铸件激冷部位，还需要制作随型冷铁，对冷铁及蜡块尺寸精度要求较高，操作难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，能改善铸件较大热节处的补缩效果，防止出现缩松、缩孔的铸造缺陷。本专利技术所采用的技术方案是，一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。本专利技术的特点还在于，步骤1中，利用ProCAST软件进行仿真分析，得到铸件的热节处需要激冷的位置与厚度。步骤5中，间隙大小为30～50mm。步骤5中，钢丸为S400～S030的高碳钢丸。本专利技术的有益效果是，与现有技术相比，本专利技术提供的熔模铸造模壳局部激冷方法，不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，对复杂的铸件结构，不需要制造加工出随型冷铁，而且可以重复利用，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。附图说明图1是本专利技术实施例中涡轮毛坯三维模型；图2是本专利技术实施例中涡轮毛坯三维模型剖视图；图3是本专利技术实施例中涡轮毛坯的浇冒口的结构示意图；图4是本专利技术实施例中涡轮铸件与冒口的模壳；图5是本专利技术实施例中与模壳连接的外部工装图；图6是本专利技术实施例中与模壳连接的外部工装的剖视图；图7是本专利技术实施例中模壳与外部工装组合图；图8是本专利技术实施例中模壳与外部工装组合的剖视图。图中，1.涡轮毛坯较大热节处，2.涡轮毛坯的浇冒口，3.钢丸填充口。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；事例性的，利用ProCAST软件进行仿真分析，得到铸件的热节处需要激冷的位置与厚度；步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；模壳与外部工装的端面相连接时，可通过在模壳与外部工装相连接的端面上设置凹槽，且该端面上还可设置有钢丸填充口，用以填充钢丸，模壳一端通过凹槽与外部工装相连，凹槽的内径不小于模壳端部的外径，模壳与凹槽连接处内间隙中充满钢丸；外部工装还可套接在需要局部冷却的模壳外部，且套接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；间隙的大小为30～50mm；钢丸为S400～S030的高碳钢丸；步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。实施例某大型涡轮，尺寸为Φ425×298mm，有均布的8个叶片，毛坯重量为65Kg，材质为不锈钢，如图1所示；首先分析该涡轮铸件结构，选用冒口顶注式浇注系统，如图1所示，涡轮上端面需要进行摩擦焊接，因此该位置内部组织要求较高，因此浇冒口位置不能设在此处，只能选择图2下端面作为浇冒口面，如图3所示，冒口尺寸为Φ120×100mm，如图4所示，涡轮铸件与冒口的模壳。图2中位置是图1的较大热节处，在金属液凝固过程中，该位置凝固较慢，得不到金属液的充分补缩，该处补缩效果较差；因此，在该铸件模壳位置设计一个外部工装，如图5及图6所示，可以加速铸件该位置的冷却速度，使得下端较大热节位置优先冷却，从而使该涡轮铸件能够从下往上顺序凝固，与模壳连接的外部工装，尺寸为Φ320×120mm，外部工装的上端与模壳下端位置连接，如图7及图8所示，可以加速模壳连接位置的金属液的冷却，工装整体同时可以对该模壳起到固定作用；金属液熔炼完成后，将焙烧的模壳放置在工装上，填充钢丸，模壳固定后，然后将金属液浇注到模壳中，金属液冷却后得到合格的毛坯铸件。与现有技术相比，本专利技术提供的熔模铸造模壳局部激冷方法，不改变熔模铸造制模、制壳过程，同时钢丸可以充分随型，对复杂的铸件结构，不需要制造加工出随型冷铁，而且可以重复利用，能有效改善较大热节处的补缩效果，防止铸件该位置出现缩松、缩孔等铸造缺陷，大大提高了铸件的质量与工艺出品率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行浇铸，铸件在钢丸填充位置得到强制冷却，达到局部激冷的效果，即完成模壳的局部激冷。

【技术特征摘要】
1.一种用于熔模铸造模壳局部激冷的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，分析铸件的结构，得到铸件的热节分布，确定需要局部冷却的模壳位置；步骤2，按照铸造要求制作蜡模，将蜡模组合成模组；步骤3，在模组上涂料制壳，完成制壳过程；步骤4，制壳完成后，经过脱蜡、焙烧形成所需模壳；步骤5，在需要局部冷却的模壳外部连接模壳随型的外部工装，模壳与外部工装的端面相连接，且连接处设置有间隙，间隙内填充有钢丸；步骤6，待钢丸填充完成后，模壳得到了固定，之后对模壳按照工艺要求进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，李永生，杨小建，巩红涛，张怀章，杨军，杨国超，高磊，王剑，李丰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61