防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄件的澆注技術(shù)，具體地，涉及一種防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)及其設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]筒形鑄件是一種常見鑄件，該類鑄件廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車以及其他工業(yè)領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展，輕量化、高精度、高復(fù)雜度的筒形鑄件鑄造方法已成為研究熱點。
[0003]裂紋的產(chǎn)生是筒類鑄件在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的主要缺陷，是制約鑄件合格率的主要原因，并且其延伸范圍廣、深度大，難以補焊，裂紋的產(chǎn)生往往伴隨著鑄件報廢。筒類鑄件鑄造時常采用立筒加縫隙式澆道的澆注系統(tǒng)，常規(guī)的立筒加縫隙式澆道澆注系統(tǒng)由于立筒壁直徑大于筒類鑄件壁厚，且立筒溫度場普遍高于筒類鑄件本體，造成立筒凝固順序落后于筒類鑄件本體的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會導(dǎo)致立筒凝固時會對已完成凝固的筒類鑄件本體產(chǎn)生拉應(yīng)力，且拉應(yīng)力分布會呈弧形，以立筒上下兩端為最大，中間段為最小。當(dāng)分布在筒形鑄件周圍的多根立筒同時產(chǎn)生對筒形鑄件的拉應(yīng)力時，極易在鑄件應(yīng)力集中處產(chǎn)生裂紋。為解決這一問題，傳統(tǒng)采用的貼邊的方法，但大面積的貼邊只能緩解裂紋產(chǎn)生的傾向，并不能消除應(yīng)力，鑄件內(nèi)應(yīng)力并未消除易在后續(xù)加工中產(chǎn)生新的裂紋。且該方法需大量貼邊材料，這些材料在后續(xù)粗加工中都將被切削，對材料較為浪費。
[0004]對于高度較高的筒形鑄件，為保證鑄件質(zhì)量，采用多階梯縫隙式澆道，在立筒和縫隙式澆道結(jié)合處采用較小或無倒角設(shè)計，造成人為應(yīng)力集中，引導(dǎo)裂紋發(fā)生在立筒和縫隙澆道上。澆注系統(tǒng)設(shè)計合理時，可有效釋放鑄件應(yīng)力，減輕鑄件開裂傾向，防止裂紋缺陷。同時在縫隙澆道靠近鑄件本體一側(cè)添加適當(dāng)貼邊材料及圓角過渡，使人為造成的裂紋不至向鑄件本體延伸。
[0005]因此澆注系統(tǒng)的設(shè)計對降低鑄件開裂風(fēng)險至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)及其設(shè)計方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，包括立筒、縫隙澆道和鑄件本體；
[0008]其中，所述立筒連通所述縫隙澆道的后端，所述縫隙澆道的前端連通所述鑄件本體；所述縫隙澆道的上側(cè)面與立筒之間夾角為銳角；
[0009]所述縫隙澆道的前端設(shè)置有補貼，形成補縮通道。
[0010]優(yōu)選地，所述縫隙澆道包括多個縫隙澆道段，所述立筒通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。
[0011]優(yōu)選地，所述縫隙澆道與所述立筒之間通過銳角過渡。
[0012]優(yōu)選地，所述補貼的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為:
[0013]S1 的取值范圍為[0.6δ，0.8δ]
[0014]其中，S1補貼的寬度，δ為補縮距離確定。
[0015]優(yōu)選地，所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm]；
[0016]其中，所述鑄件本體的高度大于等于300mm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供的所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括如下步驟:
[0018]步驟S1:將縫隙澆道和立筒之間連接設(shè)置為銳角；
[0019]步驟S2:在縫隙澆道前端設(shè)置補貼，形成補縮通道；
[0020]步驟S3:將縫隙澆道設(shè)計成多段式。
[0021]優(yōu)選地，所述縫隙澆道包括多個縫隙澆道段，所述立筒通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。
[0022]優(yōu)選地，所述縫隙澆道與所述立筒之間通過銳角過渡。
[0023]優(yōu)選地，所述補貼的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為:
[0024]3,(0.6-0.8)5
[0025]其中，S1補貼的寬度，δ為補縮距離確定。
[0026]優(yōu)選地，所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm]；
[0027]其中，所述鑄件本體的高度大于等于300mm。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0029]1、本發(fā)明中在縫隙澆道和立筒之間連接設(shè)置銳角，造成定向應(yīng)力集中，引導(dǎo)裂紋在縫隙澆道與立筒之間產(chǎn)生，從而釋放鑄件應(yīng)力，防止裂紋在鑄件本體產(chǎn)生；
[0030]2、本發(fā)明中在縫隙澆道前端設(shè)置補貼，形成補縮通道，并使熱節(jié)外移，同時補貼形成的圓角過渡防止應(yīng)力集中，間接引導(dǎo)裂紋在指定部位產(chǎn)生；
[0031]3、本發(fā)明中縫隙澆道設(shè)計成多段式，有效減小立筒變形對鑄件的拉應(yīng)力，同時也可以承載更多的銳角過渡區(qū)，使應(yīng)力得到最大程度的釋放；
[0032]4、本發(fā)明適用于筒形鑄件的差壓鑄造；
[0033]5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，易于推廣。
【附圖說明】
[0034]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0035]圖1為本發(fā)明中防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法步驟流程圖；
[0036]圖2為本發(fā)明中防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3為圖2中A部分的局部放大圖。
[0038]圖中:
[0039]I為縫隙澆道；
[0040]2為立筒；
[0041]3為補貼；
[0042]4為鑄件本體。
【具體實施方式】
[0043]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0044]在本實施例中，本發(fā)明提供的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，包括立筒2、縫隙澆道I和鑄件本體4 ；
[0045]其中，所述立筒2連通所述縫隙澆道I的后端，所述縫隙澆道I的前端連通所述鑄件本體4 ;所述縫隙澆道I的上側(cè)面與立筒2之間夾角為銳角；所述縫隙澆道I的前端設(shè)置有補貼3，形成補縮通道。
[0046]所述縫隙澆道I包括多個縫隙澆道段，所述立筒2通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。所述縫隙澆道I與所述立筒2之間通過銳角過渡。
[0047]所述補貼3的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為:
[0048]3,(0.6-0.8)5
[0049]其中，δ i補貼3的寬度，δ為補縮距離確定。即縫隙澆道I前端補貼的寬度根據(jù)鑄件直徑和補縮距離確定。
[0050]所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm];所述鑄件高度除以的參數(shù)大小根據(jù)鑄件流動性及鑄件直徑確定
[0051]其中，所述鑄件高度大于等于300mm。
[0052]本發(fā)明提供的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括如下步驟:
[0053]步驟S1:將縫隙澆道I和立筒2之間連接設(shè)置為銳角；
[0054]步驟S2:在縫隙澆道I前端設(shè)置補貼3，形成補縮通道；
[0055]步驟S3:將縫隙澆道I設(shè)計成多段式。
[0056]所述縫隙澆道I包括多個縫隙澆道段，所述立筒2通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。所述縫隙澆道I與所述立筒2之間通過銳角過渡。所述補貼3的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為:
[0057]6,(0.6-0.8)6
[0058]其中，S1補貼3的寬度，δ為補縮距離確定。
[0059]所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm]；
[0060]其中，所述鑄件本體的高度大于等于300mm。
[0061]本發(fā)明提供的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法的原理為:
[0062]在縫隙澆道I和立筒2之間連接設(shè)置銳角，造成定向應(yīng)力集中，引導(dǎo)裂紋在縫隙澆道I與立筒2之間產(chǎn)生，從而釋放鑄件應(yīng)力，防止裂紋在鑄件本體4產(chǎn)生；
[0063]在縫隙澆道I前端設(shè)置補貼3，形成補縮通道，并使熱節(jié)外移，同時補貼3形成的圓角過渡防止應(yīng)力集中，間接引導(dǎo)裂紋在指定部位產(chǎn)生；
[0064]縫隙澆道I設(shè)計成多段式，有效減小立筒2變形對鑄件的拉應(yīng)力，同時也可以承載更多的銳角過渡區(qū)，使應(yīng)力得到最大程度的釋放。
[0065]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，其特征在于，包括立筒、縫隙澆道和鑄件本體； 其中，所述立筒連通所述縫隙澆道的后端，所述縫隙澆道的前端連通所述鑄件本體；所述縫隙澆道的上側(cè)面與立筒之間夾角為銳角； 所述縫隙澆道的前端設(shè)置有補貼，形成補縮通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，其特征在于，所述縫隙澆道包括多個縫隙澆道段，所述立筒通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，其特征在于，所述縫隙澆道與所述立筒之間通過銳角過渡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，其特征在于，所述補貼的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為: S1的取值范圍為[0.6δ，0.8δ] 其中，\補貼的寬度，S為補縮距離確定。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)，其特征在于，所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm]; 其中，所述鑄件本體的高度大于等于300_。6.一種權(quán)利要求1至5任一項所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1:將縫隙澆道和立筒之間連接設(shè)置為銳角； 步驟S2:在縫隙澆道前端設(shè)置補貼，形成補縮通道； 步驟S3:將縫隙澆道設(shè)計成多段式。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于， 所述縫隙澆道包括多個縫隙澆道段，所述立筒通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述縫隙澆道與所述立筒之間通過銳角過渡。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于， 所述補貼的寬度與補縮距離之間的關(guān)系為:δ 1= (0.6 ?0.8) δ 其中，\補貼的寬度，S為補縮距離確定。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述縫隙澆道段數(shù)量T的取值范圍為[鑄件本體的高度/200mm，鑄件本體的高度/400mm]; 其中，所述鑄件本體的高度大于等于300_。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防止裂紋的筒形鑄件澆注系統(tǒng)及其設(shè)計方法，包括立筒、縫隙澆道和鑄件本體；其中，所述立筒連通所述縫隙澆道的后端，所述縫隙澆道的前端連通所述鑄件本體；所述縫隙澆道的上側(cè)面與立筒之間夾角為銳角；所述縫隙澆道的前端設(shè)置有補貼，形成補縮通道。所述縫隙澆道包括多個縫隙澆道段，所述立筒通過多個所述縫隙澆道段連通所述模具本體。本發(fā)明中在縫隙澆道和立筒之間連接設(shè)置銳角，造成定向應(yīng)力集中，引導(dǎo)裂紋在縫隙澆道與立筒之間產(chǎn)生，從而釋放鑄件應(yīng)力，防止裂紋在鑄件本體產(chǎn)生；本發(fā)明中在縫隙澆道前端設(shè)置補貼，形成補縮通道，并使熱節(jié)外移，同時補貼形成的圓角過渡防止應(yīng)力集中，間接引導(dǎo)裂紋在指定部位產(chǎn)生。
【IPC分類】B22C9/08
【公開號】CN105195676
【申請?zhí)枴緾N201510710480
【發(fā)明人】陳舸, 肖旅, 李中權(quán), 鄒文兵, 秦守益, 何凱, 余國康, 李寶輝, 王小冬, 張旭亮
【申請人】上海航天精密機械研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月27日