一种钛合金离心泵体的铸造模具及铸造方法技术

本发明专利技术属于钛合金铸造技术领域，具体涉及一种钛合金离心泵体的铸造模具及铸造方法，其中，铸造模具包括型箱和型芯，型箱包括上箱和下箱，上箱和下箱对应扣合以形成与离心泵体的外型面适配的腔室；且上箱还设有多个与腔室连通的冒口；型芯设于腔室中，包括砂芯和冷铁芯，冷铁芯安装于下箱中，并与离心泵体中装配法兰的内型面和端面适配；砂芯座设于冷铁芯中，并与离心泵体中蜗壳流道、进口法兰和出口法兰的内型面适配。通过设置砂芯和冷铁芯，既有效的保证了复杂内腔的成型，还通过冷铁芯对铸件下端装配法兰处的厚大热节进行激冷，减少了热节处的模数，使铸件在浇注过程中形成顺序凝固，避免了缩孔的形成。避免了缩孔的形成。避免了缩孔的形成。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金离心泵体的铸造模具及铸造方法


[0001]本专利技术属于钛合金铸造
，具体涉及一种钛合金离心泵体的铸造模具及铸造方法。

技术介绍

[0002]钛合金离心泵体具有良好的耐腐蚀性，它在许多介质，包括各类酸、碱、盐、有机物、水溶液中，均具有良好的稳定性，广泛应用于化工及其他具有耐腐蚀性要求的工业；离心泵体作为机械泵的重要组成部分，内部质量要求比较高，铸件不允许存在缩孔、裂纹、夹杂等缺陷，需要进行水压试验，不允许有渗水、漏水现象。
[0003]钛合金离心泵体结构比较复杂，可大体分为蜗壳流道1、入口法兰3、出口法兰4、装配法兰2和底脚5。图1为典型泵体，材料为纯钛，零件最大轮廓尺寸为600mm，质量约为60kg，各部分壁厚差异较大，蜗壳流道1内部空腔大且形状复杂，厚度为8mm左右，入口法兰3、出口法兰4和底脚5厚度约为25mm，装配端法兰为重要加工面，厚度约为40mm，且铸件内部质量需要满足ASTM E1320 Grade 7级标准。
[0004]现有技术中，钛合金离心泵体的铸造方法通常采用机加工石墨型，因为石墨材料表面光滑、比重轻、强度较高、硬度低、抑郁切削加工成型，同时由于石墨型激冷能力强，能够减少铸件的缩孔缺陷；但是石墨型模具很难重复利用，同时由于国家对环境保护的重视，导致石墨型模具成本急剧上升，增加了铸造成本。砂型铸造成本相对较低，生产周期也比较短，比较适合泵阀类铸件的生产，离心泵类铸件的常用砂型铸造工艺为木模生成、两箱造型，离心泵体的内腔由砂型形成，中间注入式浇注，因为离心泵体铸件下端装配法兰的热节处于铸型的下箱，无法通过冒口进行补缩，造成厚大区域产生缩孔，由于缩孔尺寸比较大，无法通过热压进行压实，需要清理缺陷补焊处理，给生产造成了很大的成本负担，同时有些铸件的压坑在泵体蜗壳流道内腔部位，很难进行焊接处理，如果缺陷不消除容易导致离心泵体在正常工作时产生泄漏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钛合金离心泵体的铸造模具及铸造方法，以解决现有技术中钛合金离心泵体铸造时存在的以上问题。
[0006]本专利技术提供了一种钛合金离心泵体的铸造模具，包括：型箱，包括上箱和下箱，所述上箱和所述下箱对应扣合以形成与所述离心泵体的外型面适配的腔室；且所述上箱还设有多个与所述腔室连通的冒口；型芯，设于所述腔室中，包括砂芯和冷铁芯，所述冷铁芯安装于所述下箱中，并与所述离心泵体中装配法兰的内型面和端面适配；所述砂芯座设于所述冷铁芯中，并与所述离心泵体中蜗壳流道、进口法兰和出口法兰的内型面适配。
[0007]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述冷铁芯包括构造碗和构造环；所述构造碗的下表面与所述下箱适配定位，上表面与所述砂芯适配定位，外周面与所述装配法兰的内型面适配；所述构造环套装于所述构造碗外周，并与所述构造碗一体
成型，且所述构造环的上表面与所述装配法兰的端面适配。
[0008]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述构造碗的侧壁和所述构造环的厚度与所述钛合金离心泵体装配法兰厚度的比值为1.0
‑
1.3。
[0009]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述冷铁芯为石墨芯。
[0010]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述冒口包括与所述离心泵体中入口法兰对应的第一冒口、与所述离心泵体中出口法兰对应的第二冒口、以及与所述离心泵体中底脚对应的第三冒口。
[0011]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述第一冒口为以所述砂芯为内径、以所述上箱为外径的环形冒口；所述第二冒口和所述第三冒口为楔形冒口。
[0012]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，所述第一冒口、第二冒口和所述第三冒口的斜度为5
‑
15
°
。
[0013]如上所述的钛合金离心泵体的铸造模具，进一步优选为，按照质量份数计算，所述砂芯和所述型箱的制备原料包括：粒级为0.18
‑
0.25mm的铝矾土砂45
‑
55份，粒级为0.074mm的铝矾土粉30
‑
40份、硅溶胶10
‑
20份。
[0014]本专利技术还公开了一种钛合金离心泵体的铸造方法，利用上述任意一项所述的钛合金离心泵体的铸造模具实现，包括：S1：制作上箱、下箱、砂芯和冷铁芯，所述上箱、下箱的腔室与所述离心泵体外型面适配，所述冷铁芯与所述离心泵体的装配法兰端面和内型面适配，所述砂芯与所述离心泵体中蜗壳流道、进口法兰和出口法兰的内型面适配；S2：取上箱、下箱、砂芯和冷铁芯并装配，以使所述上箱、下箱、砂芯和冷铁芯形成与所述离心泵体相适配的型腔；S3：向型腔中浇注钛合金，静置直至钛合金凝固成型得到钛合金铸型；S4：对钛合金铸型进行清理吹砂、切割浇冒口和X光检测，得到钛合金离心泵体。
[0015]如上所述的钛合金离心泵体的铸造方法，进一步优选为，S1还包括：将石墨芯置于压强小于6Pa的真空炉中加热直至温度达到900℃，保温2.5h后随炉冷却，温度降至400℃时停止抽真空，继续炉内自然冷却。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有以下的优点：
[0017]本专利技术所提供的钛合金离心泵体的铸造模具通过设置砂芯和冷铁芯，使砂芯与离心泵体的蜗壳流道内腔适配，有效的保证了复杂内腔的成型，使冷铁芯与离心泵体的装配法兰适配，利用冷铁对离心泵体装配法兰处的厚大热节进行激冷，减少了热节的模数，同时使钛合金离心泵体铸件在浇注过程中形成顺序凝固，避免了缩孔的形成。同时通过砂芯和冷铁芯复合使用，避免了完全采用冷铁芯成型工艺导致的成本较高的问题，同时解决了砂型铸造工艺中装配法兰热节处缩孔无法消除的问题。此外，上述铸造模具的制造工艺简单，砂芯和冷铁芯的配合精度高，从而保证了铸件的尺寸。
[0018]冷铁芯为石墨芯，并采用随型结构，不仅蓄热能力强，激冷效果好。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术中钛合金离心泵体的立体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术中钛合金离心泵体的铸造模具的剖面结构示意图；
[0022]图3为本专利技术中钛合金离心泵体的铸造方法流程图。
[0023]附图标记说明：
[0024]1‑
蜗壳流道，2
‑
装配法兰，3
‑
入口法兰，4
‑
出口法兰，5
‑
底脚，6
‑
上箱，7
‑
下箱，8
‑
石墨芯，9
‑
冷铁芯，10
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，包括：型箱，包括上箱和下箱，所述上箱和所述下箱对应扣合以形成与所述离心泵体的外型面适配的腔室；且所述上箱还设有多个与所述腔室连通的冒口；型芯，设于所述腔室中，包括砂芯和冷铁芯，所述冷铁芯安装于所述下箱中，并与所述离心泵体中装配法兰的内型面和端面适配；所述砂芯座设于所述冷铁芯中，并与所述离心泵体中蜗壳流道、进口法兰和出口法兰的内型面适配。2.根据权利要求1所述的钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，所述冷铁芯包括构造碗和构造环；所述构造碗的下表面与所述下箱适配定位，上表面与所述砂芯适配定位，外周面与所述装配法兰的内型面适配；所述构造环套装于所述构造碗外周，并与所述构造碗一体成型，且所述构造环的上表面与所述装配法兰的端面适配。3.根据权利要求2所述的钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，所述构造碗的侧壁和所述构造环的厚度与所述钛合金离心泵体装配法兰厚度的比值为1.0
‑
1.3。4.根据权利要求3所述的钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，所述冷铁芯为石墨芯。5.根据权利要求1所述的钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，所述冒口包括与所述离心泵体中入口法兰对应的第一冒口、与所述离心泵体中出口法兰对应的第二冒口、以及与所述离心泵体中底脚对应的第三冒口。6.根据权利要求5所述的钛合金离心泵体的铸造模具，其特征在于，所述第一冒口为以所述砂芯为内径、以所述上箱为外径的环形冒口；所述第二冒口和所述第三冒口均为楔形冒口。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：范世玺，肖强伟，王德季，张元光，
申请(专利权)人：北京航空材料研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：