大型柴油機的主油道鑄造芯撐的製作方法

2023-12-09 15:55:06

本發明涉及發動機鑄造領域，特別涉及一種大型柴油機的主油道鑄造芯撐。

背景技術：

在鑄造過程中，部分砂芯裝配時存在懸空的情況，這部分砂芯在澆注過程中受熱後軟化引起強度降低及受鐵水的浮力作用而發生變形(有些砂芯只受其中一個作用力，具體要結合砂芯的具體結構來進行分析)，從而引起鑄件壁厚不均勻，嚴重的會造成鑄件薄穿而報廢。為了預防砂芯在澆注過程中因支撐問題而變形的不利影響，在砂芯裝配時需要在砂芯11的上、下面各增加一個金屬芯撐12(見附圖1)，芯撐的有效厚度為該部位鑄件的壁厚，這樣在澆注過程中芯撐受熱後支撐面和支撐軸能保持一定的強度，從而能預防砂芯變形。另外在澆注後期芯撐在鐵水餘熱作用下能熔化，這樣在鑄件冷卻後芯撐能與鑄件本體熔為一體，否則芯撐熔合不好會與鑄件本體存在縫隙，對於要求密封性較高的發動機鑄件來說，在使用過程中會造成漏水漏油的風險。

目前鑄造用芯撐主要在規則大平面上的應用較多，芯撐結構為兩頭圓形，中間為實心圓棒的類似「幹」字結構的設計(見附圖2)，使用時固定端插入其它砂芯內部，兩個支撐面頭部緊貼在在砂芯表面，支撐面13、支撐軸14與鑄件本體熔為一體，與芯撐接觸的兩處砂芯面至少有一處是平面才能使用，對於大平面或類似平面的砂芯面使用非常有效。本公司近年來生產的大型柴油機的主油道砂芯為圓形，長度達3米多長，主油道壁厚為20mm，直徑為90mm，芯撐接觸的兩面均為圓弧面，主油道砂芯的上下左右四個方向需要有芯撐支撐才能保證主油道砂芯的變形方向受控，現有芯撐無法固定在主油道砂芯的左右兩側面上，後來在現有芯撐的基礎上加以改造(結構見下圖3)後解決了芯撐的放置問題，但測量鑄件實物主油道油管的壁厚變形量普遍達8～15mm，甚至有鑄件薄穿而報廢，廢品率高達25％，主油道壁厚尺寸變形量大，產品質量難以控制。主要原因是芯撐的支撐軸太小，側面芯撐的支撐軸受力方向與支撐軸成一定的角度，造成支撐軸受力大，澆注過程中受熱後快速軟化而失效，且芯撐間各自單獨受力，沒有形成互補。

現有芯撐的設計方法在使用過程中有一定的局限性，不能滿足大型柴油機主油道砂芯的鑄造工藝性要求，主要表現在：

1、現有芯撐的設計方法只能滿足用在兩個砂芯面為規則的平面或至少有一個面為平面的情況，且芯撐支撐軸的受力方向必須與支撐軸同軸平行。對於兩個砂芯面均為圓弧面的情況由於側面支撐軸的受力方向發生了變化，從而導致現有芯撐無法滿足使用要求。

2、現有芯撐的固定方式決定了芯撐固定後在澆注前只能受重力，且重力方向也必須要與支撐軸同軸平行，否則實際的砂芯組裝過程在澆注前芯撐會受到砂芯間的相互擠壓作用力而使芯撐的另一支撐面受力，固定端因受槓桿作用力，只要較小的力就會把砂芯撬爛或芯撐掉落。

3、現有的芯撐支撐軸大小只能用在鑄件壁厚在15mm以下的鑄件，鑄件壁厚部位超過15mm以後支撐軸因太小受熱後強度快速下降而失效，如加大支撐軸則存在熔合不好的隱患。

公開於該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種結構簡單合理的大型柴油機的主油道鑄造芯撐，該大型柴油機的主油道鑄造芯撐採用「工」字扇形結構，既保證芯撐的強度又便於在砂芯上布置，從而解決了芯撐的放置問題，該主油道鑄造芯的支撐面和支撐軸的形狀設計既保證了芯撐的強度要求又便於鐵水與芯撐熔合，從而解決了芯撐的強度和熔合問題。其固定端與支撐面設計為一體，保證在砂芯裝配過程中芯撐不因受力而損壞砂芯，從而解決了芯撐的受力問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種大型柴油機的主油道鑄造芯撐，包括：外支撐面，其為圓弧面；內支撐面，其為與待支撐的主油道砂芯面適配的圓弧面，並與所述外支撐面同心；所述外支撐面的內側及內支撐面的內外側均倒角；以及支撐軸，其為圓環結構，並通過內外圓弧邊分別連接所述外支撐面和內支撐面，使得主油道鑄造芯撐形成「工」字扇形結構，該支撐軸的中部沿周向均勻開設有多個通孔。

優選地，上述技術方案中，外支撐面和內支撐面的長度為四分之一圓弧結構，所述支撐軸為四分之一圓環結構。

優選地，上述技術方案中，外支撐面的直徑為φ132.4mm，所述內支撐面的直徑為φ91.6mm，二者的寬度均為20mm，所述支撐軸的厚度為6mm，所述通孔的直徑為φ8。

優選地，上述技術方案中，外支撐面和內支撐面的寬度與主油道的壁厚同寬。

優選地，上述技術方案中，多個通孔通過減重槽貫通。

優選地，上述技術方案中，減重槽的寬度為3mm、深度為1mm。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：該大型柴油機的主油道鑄造芯撐採用「工」字扇形結構，既保證芯撐的強度又便於在砂芯上布置，從而解決了芯撐的放置問題，該主油道鑄造芯的支撐面和支撐軸的形狀設計既保證了芯撐的強度要求又便於鐵水與芯撐熔合，從而解決了芯撐的強度和熔合問題。其固定端與支撐面設計為一體，保證在砂芯裝配過程中芯撐不因受力而損壞砂芯，從而解決了芯撐的受力問題。另外，此芯撐特別適用於超長軸杆類的砂芯支撐，能夠保證超長砂芯直線度，能夠保證鑄出的產品關鍵的氣、油、水道壁厚均勻，無漏氣、油、水的隱患，從而提高柴油機產品的可靠性。

附圖說明

圖1是現有大型柴油機的主油道鑄造芯撐的使用結構示意圖。

圖2是現有大型柴油機的主油道鑄造芯撐的結構示意圖。

圖3是現有大型柴油機的主油道鑄造芯撐的改進結構示意圖。

圖4是本發明大型柴油機的主油道鑄造芯撐的改進結構示意圖。

圖5是本發明大型柴油機的主油道鑄造芯撐的結構示意圖。

圖6是本發明大型柴油機的主油道鑄造芯撐的剖視結構示意圖。

圖7是本發明大型柴油機的主油道鑄造芯撐的使用結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護範圍並不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語「包括」或其變換如「包含」或「包括有」等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而並未排除其它元件或其它組成部分。

如圖4至圖6所示，根據本發明具體實施方式的大型柴油機的主油道鑄造芯撐特別適用於超長軸杆類的砂芯支撐，能夠保證超長砂芯直線度，能夠保證鑄出的產品關鍵的氣、油、水道壁厚均勻，無漏氣、油、水的隱患，從而提高柴油機產品的可靠性。該大型柴油機的主油道鑄造芯撐採用「工」字扇形結構，其具體結構包括：外支撐面21、內支撐面22和連接該外支撐面21、內支撐面22的支撐軸23，其中，外支撐面21和內支撐面22為圓弧面，根據砂芯面隨形設計，並將固定端與支撐面設計為一體，利用大支撐面作為固定端，從而保證不損傷砂芯。支撐軸23為圓環結構，通過其內外圓弧邊分別連接外支撐面21和內支撐面22，在保證支撐軸有足夠強度的情況下又能與本體熔合緊密。

具體來講，外支撐面21為圓弧面，內支撐面22為與待支撐的主油道砂芯面適配的圓弧面，兩個圓弧面同心，外支撐面21的直徑為φ132.4mm，內支撐面22的直徑為φ91.6mm。外支撐面21和內支撐面22內側的厚度均由1.5mm倒角過渡到5.0mm，內支撐面22靠圓心側的倒角3x1。外支撐面21和內支撐面22的長度為四分之一圓弧結構(整圓的1/4)，寬度均為20mm。支撐面靠圓心側開倒角，兩支撐面內側開大倒角，使支撐面厚度由1.5mm過渡到5mm，這樣設計即保證強度又便於鐵水與芯撐熔合。該大型柴油機的主油道鑄造芯撐將固定端與支撐面設計為一體，利用大支撐面作為固定端，從而保證不損傷砂芯。

該大型柴油機的外支撐面21和內支撐面22的寬度與主油道的壁厚同寬，即保證有足夠的支撐面積，又能保證鐵水與芯撐的熔合。

支撐軸23為四分之一圓環結構，厚度為6mm，通過其內外圓弧邊分別連接外支撐面21和內支撐面22使得主油道鑄造芯撐形成「工」字扇形結構，在保證支撐軸有足夠強度的情況下又能與本體熔合緊密。支撐軸23的中部沿周向均勻開設有多個通孔24，該通孔24的直徑為φ8，且兩端倒1x1倒角。優選的，相鄰通孔24的間隔為15°。優選的，多個通孔24通過減重槽25貫通，優選的，減重槽25的寬度為3mm、深度為1mm，進一步減薄支撐軸厚度，在保證支撐軸有足夠強度的情況下又能與本體熔合緊密。

如圖7所示，芯撐的使用：使用時在主油道芯3的上下兩面各放置一個主油道鑄造芯撐2，下部主油道鑄造芯撐起到澆注前防止砂芯變形的作用，上部的主油道鑄造芯撐在澆注過程中防止砂芯受熱和受浮力作用變形的影響。

優選的，外支撐面21、內支撐面22和支撐軸23的材料選用要與鑄件本體相近，以便能與本體更好熔合。

綜上，該大型柴油機的主油道鑄造芯撐採用「工」字扇形結構，既保證芯撐的強度又便於在砂芯上布置，從而解決了芯撐的放置問題，該主油道鑄造芯的支撐面和支撐軸的形狀設計既保證了芯撐的強度要求又便於鐵水與芯撐熔合，從而解決了芯撐的強度和熔合問題。其固定端與支撐面設計為一體，保證在砂芯裝配過程中芯撐不因受力而損壞砂芯，從而解決了芯撐的受力問題。

前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述並非想將本發明限定為所公開的精確形式，並且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在於解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現並利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的範圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。