船用柴油机铸齿凸轮轴铸造工艺.docx

船用柴油机铸齿凸轮轴铸造工艺 5s60ec柴油是我们工厂从丹宝b.b.w公司购买的一辆低速燃料刀片。铸齿飞轮系该机大型重要零部件之一,见图1。材质HT300,除齿廓、齿根和轮辐等处外,其余各面均要机械加工。铸件最大外形尺寸为?3172 mm×?391 mm,最大壁厚391 mm,最小壁厚约40 mm,齿顶圆直径?3172 mm,齿根圆直径?2930 mm,节圆直径?3000 mm,齿数60,模数50,8铸齿的齿廓间距偏差为±2 mm。毛坯重量11.5 t,浇注重量13 t,是我厂目前各机型铸齿飞轮零部件中最大、最厚、最重、牌号最高的铸铁件。运用均衡凝固大孔出流理论和有限补缩原则,设计计算了该飞轮树脂砂生产的浇冒系统,经多件浇注和加工验证,质量良好,未发现任何铸造缺陷。 1 预填充系统平衡固井流量大型项目原则 1.1 对铸件的影响 大孔出流、大流量快速充型,可以保证有较大的液面上升速度。充型时间过长,增加了对铸型的热辐射,降低砂型与砂芯的高温强度,铸件容易产生夹砂等缺陷。快速浇注,可以使树脂砂铸型在大量发气之前就被铁液充满,在较短时间内建立起铁液的静压力,以抵制型腔表面和铁液表面上的压力。 1.2 提高铁液充型能力 采用F直(阻流)F内F横的开放式浇注系统,降低铁液流入型腔的速度,由于铁液大流量、低流速地充型,使充型过程中逸气浮渣能力得到加强。 1.3 加强挡渣、干净、充满溢流等渣，消除泡沫和疲劳 开放式浇口容易带入渣子和气体,必须强化挡渣措施,设计溢流冒口,排渣逸气。 1.4 砂型侵入铁液 浇注时,当气体压力大于铁液对铸型的静压力时,气体将穿过砂型侵入铁液。所以对于气体压力较大的树脂砂而言,增加铁液静压力,保证足够的浇注压头,可以防止侵入性气体的产生。 1.5 铸造的均压工艺 铸件凝固到达均衡点之前,必须依靠冒口来补偿液态收缩时所需要的铁液,即补充自补不足的差额。到达均衡点后单位时间内的膨胀量等于或大于收缩量时,铸件不再需要外来铁液的补缩。因此,冒口不必晚于铸件凝固。均衡凝固理论认为,越是厚大铸件,越有利于收缩后移,石墨化膨胀前提,越有利于收缩和膨胀的早期迭加。所以完全可以采用较小的冒口进行有限补缩,以便有效消除大冒口和铸件构成的接触热节,避免冒口根部缩凹、缩孔、缩松等缺陷的产生。 2 输入系统的设计 2.1 工作原理的影响 飞轮铸造工艺,见图2。如果铁液从壁最厚的平衡块的底平面引入,不仅扩大2#砂芯的范围,加大横浇口的长度,更主要的是将导致飞轮下部长时间处于高温状态,不利于补缩。假如从飞轮轮辐内圆上侧水平方向引入,则容易在铸齿的顶面和端面积聚杂物。鉴此,将铁液从飞轮轮辐的下平面垂直向上引入。由于浇注系统开放,降低了铁液流入铸型的速度,故可以减少内浇口铁液对轮辐上平面的冲刷力。为防止浇口内冲砂,并解决上涂料之不便,内浇口采用29只圆形陶瓷管呈圆周均布。 2.2 压块与陶瓷管浇口 横浇口分设环形与直形两种形式。梯形截面的环形横浇口与多道内浇口和内浇口数量相同的扁薄形压块相接。压块截面积大于等于内浇口截面积。陶瓷管内浇口不直接设在环形横浇口的顶面,目的在于整个浇注系统充满之后,可以挡渣并防止气体卷入。环形横浇口与数道梯形截面的直形横浇口用搭接形式相连,以使增加铁液在流动过程中的阻力,使铁液平稳地流入型腔。 2.3 淋制约浇注速度的影响 在每道直形横浇口的中部均设有垂直于横浇口的长方形陶瓷雨淋过滤网,过滤网孔的截面总和大于浇注系统中最小阻流截面积的3倍,确保浇注速度不受影响。每片过滤的前上方设有方台形的集渣包,避免渣子等杂物将部分过滤孔眼堵塞而影响流速。 2.4 直接注入口腔 采用圆形陶瓷管直浇口。在数道直形横浇口与陶瓷管直浇口相接处,设有圆台形窝座,以缓和下落铁液对铸型的冲击,使铁液较平衡地导入横浇口。 2.5 方斗式不定量的通用拔塞头砖砌座包 在上箱顶面安放内尺寸为1200 mm×1200 mm×700 mm的大型方斗式不定量的通用拔塞头砖砌座包,以便有效撇渣,净化铁液和提高浇注压头。通用拔塞头的外径为?80 mm,此尺寸即为该飞轮浇注系统中的最小阻流尺寸。 3 基于水力学公式的浇注系统计算 由于大孔出流理论将浇口有效截面比纳入计算浇注系统的水力学公式,计算结果可使原来内浇口截面积计算数值偏小的问题得到改善。按大孔出流理论给定的公式进行计算 3.1 计算内插口的总截面积，并确定内插口的大小 (1) 铸件计算重量 G1=11500kgG2=G1×13%≈1500kgG=G1+G2=13000kg 式中G1——铸件计算重量,kg; G2——浇冒口估算重量,kg。 (2) 计算注入时间t 按经验公式t=√G得t=√13000≈114s (3) 确定每个销的截面比 ∑F内∶∑F横1∶∑F横2∶F直=2∶5∶6∶1 式中 横1——环型横