一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法
【專利摘要】本發明是一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，該方法采用高潰散性樹脂砂材料制作砂芯，在砂芯上制做工藝孔凸臺(2)，通過工藝孔凸臺(2)在整體鋁合金枕梁鑄件(7)上形成工藝孔(9)，完成了鋁合金枕梁鑄件(7)大型封閉型腔的一次成型，這種設計既可以在型腔砂芯設置定位機構，固定砂芯，防止砂型在澆注過程中漂浮，又可以在鑄件清砂時作為出砂孔、清理型腔內殘留芯砂，而且補焊工藝孔時，可直接將補丁置于工藝孔內，方便焊接，降低鑄件生產成本及技術難度。
【專利說明】一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，屬于鋁合金鑄造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]大型封閉型腔是鋁合金鑄件常見的結構之一，這些封閉的空腔用于存儲液體、氣體等介質，在工作時須承受較大的壓力。如整體鑄造油箱、發動機機匣、高速列車轉向架枕梁等鑄件都具有較大容積的封閉空腔結構，此類鑄件在航空、航天、高鐵等領域的應用比較廣泛。
[0003]早期由于造型材料潰散性差，封閉型腔結構采用分段鑄造，再焊接成整體，這種鑄造方法焊接工作量大，焊接面積和焊接熱影響區大，鑄件整體由于大面積補焊產生整體變形并影響鑄件性能，焊接區域冶金質量控制困難。隨著造型材料的發展，高潰散性造型材料的出現，對于封閉的型腔的鑄造只需預留出造型材料清理和砂芯定位出口即可。
[0004]高速列車轉向架枕梁鑄件(7)，其封閉型腔輪廓最大尺寸超過2800mmX IOOOmmX 200mm，僅通過4處直徑為Φ 85的圓形出口(8)與外界聯通，由于與外界聯通的截面小，在鑄造時無法設置砂芯，因而大型封閉空腔無法直接整體鑄造成形。此外，空腔中有多條橫豎交叉的加強筋，加強筋之間連接處的截面積較小，不足以承擔加強筋之間的砂芯的重量。
【發明內容】
[0005]本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，其目的是通過在形成鋁合金枕梁鑄件的砂芯上增加16?20處工藝孔凸臺，以支撐砂芯，將原有的分段鑄造變成了整體鑄造，提高鑄件的整體質量，降低鑄件生產成本及技術難度。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0007]該種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用大型封閉型腔整體鋁合金枕梁鑄件(7)，該鋁合金枕梁鑄件(7)的封閉型腔輪廓最大尺寸為2800mmX IOOOmmX 200mm，型腔中有多條橫豎交叉的加強筋，其特征在于:該鋁合金枕梁鑄件的砂芯(I)采用高潰散性的PEP-SET鋁合金樹脂制造，在砂芯(I)的上表面設置16?20個直徑為Φ 127mm的工藝孔凸臺(2)，工藝孔凸臺(2)位于砂芯(I)的中心線
(3)兩側，距砂芯(I)的中心線(3) 570mm?600mm和1 200mm?1250mm的區域內，距砂芯
(I)的中心線(3) 570mm?600mm區域內的工藝孔凸臺(2)的數量為5?6個,距砂芯(I)的中心線(3) 1200mm?1250mm區域內的工藝孔凸臺⑵的數量為3?4個，在上述兩個區域內的工藝孔凸臺(2)設置在該區域內兩個形成加強筋的空腔(6)之間，該兩個空腔(6)的連線與中心線(3)垂直；
[0008]該工藝孔凸臺(2)為倒置的梯形圓柱狀，其中心截面的兩邊與砂芯(I)的上表面之間的夾角α為25°?40°。
[0009]沿工藝孔凸臺(2)與砂芯(I)的上表面接觸的根部，在工藝孔凸臺上加工內凹的環形槽(4)，在砂芯(I)上加工截面為環形直角三角形人環形凹槽(5)，環形槽(4)的高度LI和寬度Hl均為I?2_，直角三角形凹槽(5)的寬度Η2為3?5_，高度L2為3?5_，直角三角形凹槽(5)的一直角邊與環形槽(4)的高度方向的邊重合。
[0010]鑄造完成后，砂芯上的工藝孔凸臺(2)在整體鋁合金枕梁鑄件(7)上形成工藝孔
(9)，通過工藝孔(9)將砂芯清理出來，清理之后，需采用與鋁合金枕梁鑄件(7)相同的材料對工藝孔(9)進行補焊，然后對焊補區域進行無損檢測，焊補區域需符合鑄件基體冶金質量。
[0011]本發明技術方案的優點是:采用高潰散性樹脂砂材料制作砂芯，在砂芯上制做工藝孔凸臺(2)，通過工藝孔凸臺(2)在整體鋁合金枕梁鑄件(7)上形成工藝孔(9)，完成了鋁合金枕梁鑄件(7)大型封閉型腔的一次成型，這種設計既可以在型腔砂芯設置定位機構，固定砂芯，防止砂型在澆注過程中漂浮，又可以在鑄件清砂時作為出砂孔、清理型腔內殘留芯砂，而且補焊工藝孔時，可直接將補丁置于工藝孔內，方便焊接，降低鑄件生產成本及技術難度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為鋁合金枕梁鑄件(7)的整體結構示意圖
[0013]圖2為鋁合金枕梁鑄件(7)的型腔結構示意圖
[0014]圖3為鋁合金枕梁鑄件(7)的砂芯的結構示意圖
[0015]圖4為鋁合金枕梁鑄件(7)的砂芯上工藝孔凸臺(2)根部的結構示意圖
[0016]圖5為鋁合金枕梁鑄件(7)上的工藝孔的位置示意圖
[0017]圖6為鋁合金枕梁鑄件(7)上的工藝孔補焊后的效果圖
[0018]圖7為鋁合金枕梁鑄件(7)上的工藝孔補焊區域X光底片
【具體實施方式】
[0019]以下將結合附圖和實施例對發明技術方案作進一步地詳述:
[0020]參見附圖1?5所示，該種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用大型封閉型腔整體鋁合金枕梁鑄件7，該鋁合金枕梁鑄件7的封閉型腔輪廓最大尺寸為2800mmX IOOOmmX 200mm,型腔中有多條橫豎交叉的加強筋，其特征在于:該鋁合金枕梁鑄件的砂芯I采用高潰散性的PEP-SET鋁合金樹脂制造，在砂芯I的上表面設置16?20個直徑為Φ 127mm的工藝孔凸臺2，工藝孔凸臺2位于砂芯I的中心線3兩側，距砂芯I的中心線3570mm?600mm和1 200mm?1 250mm的區域內，距砂芯I的中心線3570mm?600mm區域內的工藝孔凸臺2的數量為5?6個,距砂芯I的中心線31200mm?1250mm區域內的工藝孔凸臺2的數量為3?4個，在上述兩個區域內的工藝孔凸臺2設置在該區域內兩個形成加強筋的空腔6之間，該兩個空腔6的連線與中心線3平行；
[0021]該工藝孔凸臺2為倒置的梯形圓柱狀，其中心截面的兩邊與砂芯I的上表面之間的夾角α為25°?40°。
[0022]沿工藝孔凸臺2與砂芯I的上表面接觸的根部，在工藝孔凸臺上加工內凹的環形槽4，在砂芯I上加工截面為環形直角三角形人環形凹槽5，環形槽4的高度LI和寬度Hl均為I~2mm，直角三角形凹槽5的寬度H2為3~5mm，高度L2為3~5mm，直角三角形凹槽5的一直角邊與環形槽4的高度方向的邊重合。
[0023]完成砂芯I的制做后，將砂芯I安裝在砂型上，進行鑄件澆注鋁合金枕梁鑄件7。澆注完成后，砂芯上的工藝孔凸臺2在整體鋁合金枕梁鑄件7上形成工藝孔9，通過工藝孔9將砂芯清理出來，清理之后，需采用與鋁合金枕梁鑄件7相同的材料對工藝孔9進行補焊，補焊采用手工氬弧焊，焊好后將多余的焊瘤打光平整，焊接后如圖6所示，進行無損檢測。經檢測，焊接區域的冶金質量滿足鑄件基體冶金質量要求，附圖7為焊接區域的X光底片；鑄件熱處理后，鑄件切取性能滿足鑄件技術使用條件要求，性能見附表1 ;內腔經打壓試驗滿足耐壓性能要求。焊接后，鑄件整體變形量小于0.5mm。
[0024]采用本發明所述鑄造工藝已實現枕梁鑄件批量生產，鑄件合格率可達80%。
[0025]表1枕梁鑄件工藝孔切取性能與基體性能的比較
[0026]
【權利要求】
1.一種針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用大型封閉型腔整體鋁合金枕梁鑄件(7)，該鋁合金枕梁鑄件(7)的封閉型腔輪廓最大尺寸為2800mmX 1000mmX 200mm，型腔中有多條橫豎交叉的加強筋，其特征在于:該鋁合金枕梁鑄件的砂芯(I)采用高潰散性的PEP-SET鋁合金樹脂制造，在砂芯(I)的上表面設置16~20個直徑為Φ 127mm的工藝孔凸臺(2)，工藝孔凸臺⑵位于砂芯(I)的中心線(3)兩側，距砂芯(I)的中心線(3) 570mm~600mm和1 200mm~1250mm的區域內，距砂芯(I)的中心線(3) 570mm~600mm區域內的工藝孔凸臺⑵的數量為5~6個,距砂芯(I)的中心線(3) 1200mm~1250mm區域內的工藝孔凸臺⑵的數量為3~4個，在上述兩個區域內的工藝孔凸臺(2)設置在該區域內兩個形成加強筋的空腔(6)之間，該兩個空腔(6)的連線與中心線(3)平行； 該工藝孔凸臺(2)為倒置的梯形圓柱狀，其中心截面的兩邊與砂芯(I)的上表面之間的夾角α為25°~40°。
2.根據權利要求1所述的針對鋁合金枕梁鑄件砂芯工藝孔的設計方法，其特征在于:沿工藝孔凸臺(2)與砂芯(I)的上表面接觸的根部，在工藝孔凸臺上加工內凹的環形槽(4)，在砂芯(I)上加工截面為環形直角三角形人環形凹槽(5)，環形槽(4)的高度LI和寬度Hl均為I~2mm，直角三角形凹槽(5)的寬度H2為3~5mm，高度L2為3~5mm，直角三角形凹槽(5)的一直角邊與環形槽`(4)的高度方向的邊重合。
【文檔編號】B22C9/24GK103567390SQ201310552512
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】洪潤洲, 杜旭初, 熊艷才, 陳邦峰, 李大奎 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院