本发明涉及一种铸钢件压箱、打箱的方法,尤其是涉及一种大型铸钢件压箱、打箱的方法。
背景技术:
大型铸钢件尤其是高合金铸钢件,由于其组织转变及铸件结构差异大导致的应力释放等因素,目前有两种压箱、打箱工艺。
第一种为常规方法:要求浇注后需要使铸件在砂型中保温并缓慢冷却,待铸件各位完全凝固冷却至100℃以下、组织转变完全,铸件不同结构导致的应力释放殆尽后,再打箱落砂,整个冷却周期需要25天以上的时间,在这个时间段内,铸件都处于停滞状态,对于交货周期要求紧急的铸件来说,这种停滞影响较大;而且停滞的铸件占用了设备、场地资源,影响整个工厂生产效率。
第二种采用过高温即580℃打箱法,该种方法的缺点是高温对操作人员的身体伤害大,且高温打箱对过程的操作控制要求极为严格,任何一个环节衔接不好,铸件就会出现裂纹、变形等缺陷。这种工艺现场可操作性差,难以大范围推广。
到目前为止,还没有克服上述缺陷的方法。
技术实现要素:
本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种方法独特、实现铸件快速冷却的目的、缩短铸件从浇注到打箱的压箱时间、提高生产效率、减少设备、场地资源的占用率的一种大型铸钢件压箱、打箱的方法。
本发明通过如下方式实现:
一种大型铸钢件压箱、打箱的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
a、确定需冷却的铸件部位、并确定测温点:铸件需冷却部位为(1)、(2)处,第(1)处为此件的明冒口(6)下部,第(2)处为叶片进水边厚大部分处即距进水边1000mm的范围内,第(2)处为对称的正反两面,(1)、(2)处对应的测温点为(3)、(4)、(5);
b、确定开始吹冷气的铸件温度或压箱时间;
c、设计芯骨;
d、布置冷却管:冷却管布置在所述:第(1)、(2)处;
e、接通压缩空气吹气冷却:铸件浇注后24小时,温度降至1191~1212℃度后,在进气口接口处连接压缩控制管,开始对上述第(1)处吹压缩空气;热气从出气口(9)喷出;浇注后36小时对上述第(2)处接管吹气;
f、测温监控:从浇注后24小时开始,测温点放置热电偶,每隔1小时记录温度一次,绘制温度变化曲线;
g、打箱:测量温度降至100℃以下开始提件打箱,记录压箱时间。
所述芯骨设计时需在原芯骨主骨架上用φ12mm的圆钢焊接冷却管道固定缠绕支架,支架要随被冷却部位的铸件形状或型线布置,保证吃砂量大于50mm;
所述第(1)处布置冷却管的方法为首先在明冒口外侧套上固定缠绕支架,保证支架吃砂量50~60mm,然后绕支架呈螺旋状缠绕布置φ16mm冷气管(7),保证冷却管吃砂量介于30~50mm,每隔60mm一层,范围为冒口颈300mm范围,上部到冒口中部;所述第(2)处布置冷却管的方法为首先在此处预埋固定缠绕支架,保证支架吃砂量50~60mm,然后绕支架呈螺旋状缠绕布置φ16mm冷却管(7),保证冷却管吃砂量介于30~50mm之间,每200mm一层;第(2)处需布置正反两面,布置方法相同;
对所述第(1)处吹压缩空气,风量控制在3~5mpa,热气从出气口(9)喷出,吹气时间204小时;对所述第(2)处接管吹气,吹气时间192小时;
所述确定需冷却的铸件部位、并确定测温点应用计算机软件模拟铸件各部位冷却顺序,确定铸件的最后凝固部位,此部位即为需强制冷却部位;或应用模数计算方法,模数最大部位为需强制冷却部位;
所述确定开始吹冷气的铸件温度或压箱时间:应用magma软件模拟铸件的冷却过程,记录铸件凝固结束温度为1191~1212℃,铸件各部分凝固结束的时间为第(1)处24小时、第(2)处36小时。
本发明有如下效果:
1)缩短铸件从浇注到打箱的压箱时间:本发明提供的方法通过在型芯中设置特殊的压缩空气循环冷却管道,加快铸型、铸件和外界的热交换速度,从而达到铸件快速冷却的目的,而按冷却到100℃以下的常规工艺进行压箱和打箱,需要28天。
2)提高生产效率、减少设备、场地资源的占用率:本发明提供的方法采用强制冷却技术后,该铸件的压箱时间缩短了10天,效率提升了36%,同时也提高了砂箱、造型地坑的使用周转效率。同时,采用这种冷却技术可增加铸件被冷却区的过冷度,细化晶粒,防止厚大区域的成分偏析。实践验证,应用此技术打箱后的铸件可以避免高温打箱的铸件产生的裂纹缺陷、变形等问题,热处理后力学性能也完全符合标准要求。该技术是将来缩短铸件生产周期,实现铸件短流程生产的重要手段。
附图说明
图1为本发明magma软件模拟结果示意图;
图2为本发明冷却管布置示意图;
图3为本发明第(1)处的支撑缠绕骨架示意图;
图4为本发明第(2)处的支撑缠绕骨架示意图。
具体实施方式
一种大型铸钢件压箱、打箱的方法,该方法包括如下步骤:
a、确定需冷却的铸件部位、并确定测温点:应用计算机软件模拟铸件各部位冷却顺序,确定铸件的最后凝固部位,此部位即为需强制冷却部位;或应用模数计算方法,模数最大部位为需强制冷却部位。铸件需冷却部位如图1所示:铸件需冷却部位为(1)处,第(1)处为此件的明冒口(6)下部,第(2)处为叶片进水边厚大部分处即距进水边1000mm的范围内,第(2)处为对称的正反两面,(1)、(2)处对应的测温点为(3)、(4)、(5);
b、确定开始吹冷气的铸件温度或压箱时间:应用magma软件模拟铸件的冷却过程,记录铸件凝固结束温度为1191~1212℃,铸件各部分凝固结束的时间为第(1)处24小时、第(2)处36小时,如图1所示;
c、设计芯骨:芯骨设计时需在原芯骨主骨架上用φ12mm的圆钢焊接冷却管道固定缠绕支架,支架要随被冷却部位的铸件形状或型线布置,保证吃砂量大于50mm,如图3为上述第(1)处的支撑缠绕骨架,图4为上述第(2)处的骨架;
d、布置冷却管:冷却管布置在所述第(1)、(2)处。第(1)处布置在此件的明冒口下部,首先在明冒口外侧套上固定缠绕支架,保证支架吃砂量50~60mm,然后绕支架呈螺旋状缠绕布置φ16mm冷气管(7),保证冷却管吃砂量介于30~50mm,每隔60mm一层,范围为冒口颈300mm范围,上部到冒口中部;第(2)处布置于叶片进水边厚大部分处(距进水边1000mm的范围),首先在此处预埋固定缠绕支架,保证支架吃砂量50~60mm,然后绕支架呈螺旋状缠绕布置φ16mm冷却管,保证冷却管吃砂量介于30~50mm之间,每200mm一层,其范围如图3所示;第(2)处需布置正反两面,布置方法相同;出气口和进气口在挂砂面处均套φ40mm的陶瓷管(10)保护;
e、接通压缩空气吹气冷却:铸件浇注后24小时,温度降至1191~1212℃度后,在进气口接口处连接压缩控制管,开始对上述第(1)处吹压缩空气,风量控制在3~5mpa,热气从出气口(9)喷出,吹气时间204小时;浇注后36小时对上述第(2)处接管吹气,吹气时间192小时。
f、测温监控:从浇注后24小时开始,测温点放置热电偶,每隔1小时记录温度一次,绘制温度变化曲线;
g、打箱:测量温度降至100℃以下开始提件打箱,记录压箱时间。