[發明專利]閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法

有效

• 申請號: 201410635563.8
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104353790A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 田榮縣;范小林;李鐵麟;張春耕;文永新;李赟;李黨軍;呂耀斌;趙明
• 申請（專利權）人: 中船重工西安東儀科工集團有限公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及鑄件型芯的制備工藝技術領域，具體為一種閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法。

背景技術

閉合式空間曲面結構鑄件，如具有復雜旋轉曲面的開閉式水力學葉輪，其空間曲面結構即為具有空間扭轉拓撲面的葉片，葉片處于葉輪的兩個夾層中間，因此在鑄造開閉式水力學葉輪時，必須采用型芯。而型芯的空腔曲面形狀決定了鑄造得到的鑄件的空間曲面形狀，因此如何制備空腔曲面形狀滿足要求的型芯是鑄造閉合式空間曲面結構鑄件首先要解決的問題。

目前，傳統的制備閉合式空間曲面結構鑄件型芯的工藝是：先加工好獨立的金屬質地的空間曲面結構(如開閉式水力學葉輪的葉片)，制芯時將其固定在芯盒上，然后用熱固性砂(如油砂)填充緊實，再將空間曲面結構松動，依靠油砂的蠕變退讓取出空間曲面結構，這樣在型芯上形成的空腔變形嚴重，形狀與實際空間曲面結構模型差別較大。加之油砂必須經過烘烤才能固化，烘烤必須用芯托托住，工藝裝備復雜，且在重力的作用下和搬運時的震動都引起型芯內空腔形狀變化進一步加重，所以這種方法生產的閉合式空間曲面結構鑄件的空間曲面形狀與實際設計的曲面形狀相差較大，相應的閉合式空間曲面結構鑄件也就達不到設計的預期效果。

發明內容

本發明為解決閉合式空間曲面結構鑄件在制備型芯過程中，型芯內空腔變形嚴重，與閉合式空間曲面結構鑄件的空間曲面設計要求不符合的問題，提出了一種閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法，通過在自硬性砂中預埋水溶性材質制備的空間曲面結構，在自硬性砂固化后用水將空間曲面結構溶解掉，而使所形成的型芯空腔曲面完全符合空間曲面結構的設計要求。

本發明的技術方案為：

所述一種閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法，其特征在于：采用以下步驟：

步驟1：制備獨立的空間曲面結構模具和型芯主體芯盒；

步驟2：將水溶性材料加熱融化后澆入空間曲面結構模具中，冷卻使水溶性材料凝固后開模取出并修整，得到水溶性材料制備的空間曲面結構；

步驟3：根據閉合式空間曲面結構鑄件的結構要求，將若干個獨立的空間曲面結構在型芯主體芯盒下半模上固定；

步驟4：將自硬性砂填入主體芯盒并緊實,在自硬性砂硬化后，打開型芯主體芯盒，取出型芯；

步驟5：將型芯中的水溶性材料用水溶解，再將型芯烘干，得到閉合式空間曲面結構鑄件型芯。

進一步的優選方案，所述一種閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法，其特征在于：水溶性材料采用尿素。

進一步的優選方案，所述一種閉合式空間曲面結構鑄件型芯的制備方法，其特征在于：自硬性砂采用呋喃樹脂砂。

有益效果

本發明的有益效果是：

本發明通過在自硬性砂中預埋水溶性材質制備的空間曲面結構，在自硬性砂固化后用水將空間曲面結構溶解掉，能夠得到符合曲面要求的空間曲面結構內腔。在優選方案中采用尿素作為水溶性材料，相比于采用食鹽作為水溶性材料，主要利用尿素溶解度高、熔點低、而且凝固后有強度的優點。在優選方案中采用呋喃樹脂砂作為自硬性砂，相比于脲醛樹脂砂，主要利用呋喃樹脂砂在烘烤過程中耐高溫性能比脲醛樹脂砂好，不會潰散的特點。

附圖說明

圖1：型芯主體芯盒示意圖，其中(a)為型芯主體芯盒下半模，(b)為型芯主體芯盒上半模。

圖2：尿素葉片示意圖。

圖3：尿素葉片固定在型芯主體芯盒下半模上的示意圖。

圖4：合上型芯主體芯盒后的示意圖。

圖5：型芯主體芯盒填充呋喃樹脂砂后的示意圖。

圖6：水溶前的型芯示意圖。其中(a)為正面，(b)為背面。

圖7：水溶后的型芯示意圖。其中(a)為正面，(b)為背面。

具體實施方式

下面結合具體實施例描述本發明：

本實施例中的閉合式空間曲面結構鑄件為開閉式水力學葉輪，其空間曲面結構為葉片，采用的型芯制備方法包括以下步驟：

步驟1：制備獨立的葉片模具(用于制備尿素葉片)和型芯主體芯盒(用于制備樹脂砂芯)。型芯主體芯盒如圖1所示。

步驟2：將尿素加熱至150--160℃，尿素完全融化后澆入葉片模具中，冷卻30-60秒，使尿素凝固后開模取出尿素葉片，并修整，得到符合曲面形狀要求的尿素葉片。如圖2所示。

步驟3：根據開閉式水力學葉輪的結構要求，將六個尿素葉片在主體芯盒下半模上固定好，如圖3所示，然后蓋上型芯主體芯盒上半模，如圖4所示。