一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法

技术领域

本发明涉及桨叶铸造技术领域，具体涉及一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法。

背景技术

调距桨桨叶从叶尖到法兰腔逐渐增厚，普遍是大侧斜，大螺距，非线性纵斜的叶型，其中桨叶表面设计有大面积禁焊区，对铸造质量要求高，目前主要采用重力铸造和旋转铸造工艺方案，重力铸造废品率较高，而旋转浇注设备投资大，大型叶片较难实现。

调距桨桨叶的重力铸造方法在浇注时一般有两种摆放位置：一种是立式浇注，其优点是有利于形成自叶尖到叶根的顺序凝固，缺点是高度差较大，浇注过程中容易形成二次氧化夹渣。二是放平浇注，其优点是浇注过程中高度差较小，缺点是不利于顺序凝固，也不利于氧化渣上浮到冒口中。

发明内容

为了解决现有的桨叶在重力铸造过程中容易形成二氧化碳夹渣，不利于顺序凝固的问题，本发明提供了一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法，所述砂箱内部设有操作腔1、溢流腔2、锥形冒口腔3和桨叶铸型4，所述操作腔1的上端开口位于所述砂箱上端面，所述操作腔1侧面与所述溢流腔2连通，底部与所述锥形冒口腔3的一端连通，所述锥形冒口腔3的另一端通过法兰腔5与所述桨叶铸型4连通。

优选的，所述砂箱包括上砂箱6、中砂箱7和下砂箱8，所述中砂箱7和下砂箱8侧面均设有缓冲弹簧10，所述下砂箱8在缓冲弹簧10的下方还设有旋转轴9，下砂箱8下方设有与地面固定连接的支架14，所述支架14上设有卡槽18，所述旋转轴9卡在所述卡槽18中。

优选的，所述旋转轴9为圆钢，所述卡槽18为竖向开口的钢管。

一种桨叶平浇立冷铸造工艺方法，采用桨叶平浇立冷铸造装置，包括以下步骤：

步骤一：确定锥形冒口腔3尺寸：根据所述桨叶铸型4与所述法兰腔5连接端面的最大热节圆大小，逐渐放大最大热节圆，将所述锥形冒口腔3设为圆锥体；

步骤二：确定平浇高度15和浇注位置16：使用三维制图软件建模铸造装置，确定平放时所述桨叶铸型4的最高点位置，即平浇高度15，为确保浇注充型完整，浇注位置16至少高于所述平浇高度100mm；

步骤三：确定操作腔1和溢流腔2体积：所述操作腔1底部体积需满足观察浇注的金属液17和加放冒口覆盖剂的需要，所述溢流腔2高于所述浇注位置16以上的体积，需满足桨叶铸型4立起时装载操作腔1中溢流出的多余金属液17；

步骤四：安装桨叶平浇立冷铸造装置：预埋浇道12，造好下砂箱型和假叶形，安装所述操作腔1、溢流腔2和锥形冒口腔3的实样，所述浇道12与法兰腔5连通，装配中砂箱8并将中砂箱7舂砂紧实，装配上砂箱6并将上砂箱6舂砂紧实；

步骤五：砂型硬化后开箱，取出所述操作腔1、溢流腔2和锥形冒口腔3的实样，清除假叶形，合箱紧固，造好桨叶铸型4，并烘型；

步骤六：烘型完成后，将金属液17从浇道12浇注到桨叶铸型4中，平浇五分钟后，待浇道12凝固后，将桨叶铸型4立起；

步骤七：桨叶铸型4立起后，通过操作腔1向锥形冒口腔3的上表面加放冒口覆盖剂，待桨叶铸型4冷却至室温后清理得到桨叶毛坯。

优选的，所述步骤一中，所述锥形冒口腔3的底面直径为最大热节圆直径的1.2倍，高度为底面直径的2倍，所述锥形冒口腔3的锥度为1:5。

优选的，所述步骤五中，采用热风炉对桨叶铸型4烘型，烘型时间为12-48小时。

优选的，所述步骤六中，通过吊车吊设在所述下砂箱8上的吊把13将所述桨叶铸型4立起。

本发明的一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法，通过设置操作腔、溢流腔和锥形冒口腔，防止金属液浇注桨叶铸型时出现泄漏的情况，同时在桨叶铸型平放时浇注金属液，以减少浇注过程中产生的二次氧化夹渣，浇注完成后立即用吊车起吊使得桨叶铸型竖放，法兰腔端面朝上，进而有利于金属液自下而上的顺序凝固。

附图说明

图1是本发明桨叶平浇立冷铸造装置的立体图。

图2是本发明桨叶平浇立冷铸造装置平浇的主视图。

图3是本发明桨叶平浇立冷铸造装置平浇的俯视图。

图4是本发明桨叶平浇立冷铸造装置立式浇注的主视图。

图中：1、操作腔；2、溢流腔；3、锥形冒口腔；4、桨叶铸型；5、法兰腔；6、上砂箱；7、中砂箱；8、下砂箱；9、旋转轴；10、缓冲弹簧；11、砂箱支脚；12、浇道；13、吊把；14、支架；15、平浇高度；16、浇注位置；17、金属液；18、卡槽。

具体实施方式

本发明的一种桨叶平浇立冷铸造装置，由图1-图4所示，均为金属液浇注在装置中的示意图，砂箱内部设有操作腔1、溢流腔2、锥形冒口腔3和桨叶铸型4，操作腔1的上端开口位于砂箱的上端面且与大气连通，操作腔1的中间部位与溢流腔2连通，操作腔1的底部与锥形冒口腔3的一端连通，锥形冒口腔3的另一端通过法兰腔5与桨叶铸型4连通腔。

砂箱包括上砂箱6、中砂箱7和下砂箱8，中砂箱7和下砂箱8侧面均设有缓冲弹簧10，下砂箱8在缓冲弹簧10下方还设有旋转轴9，下砂箱8下方设有与地面固定连接的支架14，支架14有两个且并列设置在地面上，支架14上设有卡槽18，装置平放时，旋转轴9卡在支架14左侧的卡槽中，中砂箱7侧面还设有砂箱支脚11，砂箱支脚11为竖向开口的钢管并通过三角形焊板焊接在中砂箱7上，当装置立起时，砂箱支脚11卡在支架14右侧的卡槽中，起到固定和限位的作用。其中旋转轴9为圆钢，卡槽18为竖向开口的钢管，通过三角钢板与砂箱和支架14固定连接。

一种桨叶平浇立冷铸造工艺方法，采用桨叶平浇立冷铸造装置，包括以下步骤：

步骤一：确定锥形冒口腔3尺寸：根据桨叶铸型4与法兰腔5连接端面的最大热节圆大小，逐渐放大最大热节圆，将锥形冒口腔3设为圆锥体，底面直径为最大热节圆直径的1.2倍，高度为底面直径的2倍，锥形冒口腔3的锥度为1:5；

步骤二：确定平浇高度15和浇注位置16：使用三维制图软件建模铸造装置，确定平放时桨叶铸型4的最高点位置，即平浇高度15，浇注位置16为浇注时在操作腔中观察金属液所到达的液面，为确保浇注充型完整，浇注位置16至少高于平浇高度100mm；

步骤三：确定操作腔1和溢流腔2体积：操作腔1底部体积需满足观察浇注的金属液17和加放冒口覆盖剂的需要，溢流腔2高于浇注位置16以上的体积需满足桨叶铸型4立起时能够装载操作腔1中溢流出的多余金属液17；

步骤四：安装桨叶平浇立冷铸造装置：预埋浇道12，造好下砂箱型和假叶形，安装操作腔1、溢流腔2和锥形冒口腔3的实样，浇道12与法兰腔5连通，装配中砂箱8并将中砂箱7舂砂紧实，装配上砂箱6并将上砂箱6舂砂紧实；

步骤五：砂型硬化后开箱，取出操作腔1、溢流腔2和锥形冒口腔3的实样，清除假叶形，合箱紧固，造好桨叶铸型4，并烘型，采用热风炉对桨叶铸型4烘型，烘型时间为12-48小时；

步骤六：烘型完成后，将金属液17从浇道12浇注到桨叶铸型4中，平浇五分钟后，待浇道12凝固后，将桨叶铸型4立起，通过吊车吊设在下砂箱8上的吊把13将桨叶铸型4立起，吊把13为钢管，一端通过周向分布的三角形加强筋与下砂箱固定连接，另一端焊接有圆形钢板作为挡板，缓冲弹簧10在立起过程中起到缓冲作用；

步骤七：桨叶铸型4立起后，通过操作腔1向锥形冒口腔3的上表面加放冒口覆盖剂，提高补缩效果，待桨叶铸型4冷却至室温后清理得到桨叶毛坯。

本发明的一种桨叶平浇立冷铸造装置及工艺方法，通过设置操作腔、溢流腔和锥形冒口腔，防止金属液浇注桨叶铸型时出现泄漏的情况，同时在桨叶铸型平放时浇注金属液，以减少浇注过程中产生的二次氧化夹渣，浇注完成后立即用吊车起吊使得桨叶铸型竖放，法兰腔端面朝上，进而有利于金属液自下而上的顺序凝固。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。