【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于柴油機生產，具體涉及一種船用中速柴油機機身鐵液充型系統。
技術介紹
1、船用中速柴油機主要用于船舶的主動力或輔助發電，同時用于核電機組應急發電、陸地固定發電以及移動電站。
2、柴油機是船舶的重要組成部分之一，柴油機的性能直接影響著船舶的性能和安全，而作為柴油機主體部件的機身，更是保證柴油機正常工作的前提。而柴油機機身多為鑄件，質量要求很高。機身的缸孔、主軸承螺栓孔、主軸瓦面、橫向螺栓孔、缸蓋螺栓孔、底腳板等部位均存在較厚大的熱節，容易產生鑄造縮孔、縮松缺陷，影響柴油機的裝配和使用功能。因此，在鑄造過程中必須設計更加合理的鑄造工藝，而鐵液充型系統在鑄件生產中具有十分重要的地位。
3、鐵液充型系統是引導液態金屬進入型腔的一系列通道的總稱，是為填充型腔和冒口而開設于鑄型中的一系列通道。而液態金屬的充型能力受金屬的流動性、鑄型的性質、澆注條件、鑄件結構等方面因素的影響，是各種因素的綜合反映。在一定的澆注條件下，金屬液的充型能力與它在型腔中的平均流速v及從它進入型腔直到停止流動為止的時間t密切相關。合適的流速v和澆注時間t是保證鑄型充填良好的基本條件。所以在工藝設計時要綜合考慮金屬的流動性、鑄型的性質、澆注條件及鑄件結構等綜合影響的基礎上，進行合理的鐵液充型系統設計。
4、一般中速柴油機機身鐵液充型系統設計根據機身鑄件結構和復雜程度有很大不同，對于直列機身一般采用立式和臥式兩種方案；而對于v型機身一般采用底注式澆注和階梯式澆注。合理的鐵液充型系統將保證金屬液有足夠的能量來克服在充型過程中所
5、針對不同柴油機機身，鐵液充型系統設計對機身質量具有關鍵的影響作用，鐵液充型系統設置不當，直接導致機身在關鍵部位例如凸輪軸孔、缸孔下沿、曲軸孔產生沖砂、夾砂、脹管孔夾渣、夾雜等多種鑄造缺陷，嚴重會使鑄件報廢。因此，根據機身結構和技術要求必須設計更加合理的鐵液充型系統，對提高鑄件質量及降低生產成本具有重要意義。
6、現基于x52項目的研制和生產任務，需要實現mpv柴油機機身的國產化。該型柴油機機身輪廓尺寸緊湊，整體壁厚薄，局部壁厚相差懸殊，內外部結構復雜，澆注重量約8t。機身致密度要求高，關鍵部位需進行射線檢查，在曲軸、凸輪軸、缸孔面不允許存在鑄造缺陷，澆注過程中即要保證鐵水平穩充型，又要避免充型時間過長，對鑄造工藝設計比較嚴格，尤其是鐵液充型系統的設計非常重要。而現有類似的柴油機機身，由于鐵液充型系統設計不盡充分合理，鐵水充型不夠平穩，有卷氣、沖砂等問題，經常在機身下缸孔的下沿、主軸承孔、凸輪軸孔存在夾雜缺陷。為了保證該型柴油機機身質量，在充分認識和掌握鐵液充型系統的普遍規律的基礎上，針對mpv機身的具體條件，就需要提出一種針對mpv柴油機機身的全新的鐵液充型系統。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題：提供一種船用中速柴油機機身鐵液充型系統，本專利技術目的在于克服現有技術中的問題，針對mpv柴油機機身提出新設計，通過內澆道的合理引入位置和尺寸大小提高鐵水充型平穩度降低紊流帶來的二次氧化夾渣風險，通過可控閉合的定量澆口杯和可避渣的鐵液充型系統設計提高充型鐵水品質，降低機身關鍵部位夾雜缺陷，解決柴油機機身在缸孔面、曲軸孔、凸輪軸孔以往存在的夾雜缺陷，確保該型機身的成功研制，并為后續柴油機機身鐵液充型系統的設計和改進提供一定的基礎。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案：
3、船用中速柴油機機身鐵液充型系統，該所述柴油機機身充型時使鑄型氣缸面朝下，所述柴油機機身鐵液充型系統采用開放底注式鐵液充型系統，包括依次連接的澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道；
4、所述內澆道與內澆口連接，所述內澆口設于鑄型上朝下的氣缸缸孔邊緣位置且與鑄型內腔連通；
5、所述直澆道、橫澆道、內澆道三個單元截面積比例采用∑f直:∑f橫:∑f內＝1:2:2，結合充型時間和液面上升速度，使內澆道的鐵水流速控制在≤100cm/s；
6、所述澆口杯采用帶拔塞機構的定量澆口杯。
7、對上述方案的進一步限定，所述直澆道的截面積計算公式為：
8、
9、其中，g—澆注澆注重量
10、μ—流速系數，取0.46
11、澆注時間t其中s1為系數，取1.9，δ為鑄件主要部分壁厚；
12、金屬液面上升速度復核：
13、v上升＝c/t，c為鑄件高度，t為澆注時間；
14、達到符合鐵水上升速度的要求，v上升為10～20mm/s；
15、平均靜壓頭其中的c為鑄件高度，h0為金屬液的靜壓頭；
16、所述橫澆道和內澆道的截面積根據三個單元截面積比例關系計算。
17、對上述方案的進一步限定，所述內澆道進口搭接在橫澆道的高度方向的中間偏下位置。
18、對上述方案的進一步限定，所述直澆道采用變直徑直澆道。
19、對上述方案的進一步限定，所述澆口杯包括澆口杯主體，所述澆口杯主體底部設有出液口，所述澆口杯主體內部設有對出液口關閉和開啟的拔塞，所述拔塞下端頭為球面結構。
20、對上述方案的進一步限定，所述直澆道、橫澆道、內澆道均采用相應規格的陶瓷管制成。
21、對上述方案的進一步限定，所述柴油機機身為mpv型柴油機機身。
22、本專利技術與現有技術相比的優點：
23、1、本方案的鑄造工藝采用氣缸面向下，采用底注式鐵液充型系統，通過對充型系統的結構布置以及控制金屬液充填鑄型的速度及充滿鑄型所需要的時間，實現鐵水充型平穩，對型、芯沖擊小，金屬氧化小，有利于型腔內氣體排出；減少了鐵水紊流，避免紊流和對鑄型的沖刷，有利于球鐵件的自補縮，減少了機身縮孔縮松，夾砂夾渣等現象；
24、2、本方案能夠使金屬液進入型腔時線速度不會過高，避免飛濺、沖刷型壁或砂型；保證型內金屬液面有足夠的上升速度，以免形成夾砂結疤、皺皮、冷隔等缺陷；
25、3、本方案通過定量澆口杯中的第一次避渣功能，并結合在與澆口杯連接部位設計具有避渣能力的變直徑直澆道，通過直澆道直徑控制金屬液流速和流量，達到充型平穩和控制內澆道出口流速，實現直澆道第二次避渣，從而能夠很好的防止熔渣進入鑄型產生夾渣缺陷；
26、4、本方案能夠控制鑄件凝固時的溫度分布，減少或消除鑄件產生縮孔、縮松、裂紋和變形等缺陷。
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1.船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：該所述柴油機機身充型時氣缸面朝下，所述柴油機機身鐵液充型系統采用開放底注式鐵液充型系統，包括依次連接的澆口杯(1)、直澆道(2)、橫澆道(3)、內澆道(4)；
2.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述直澆道(2)的截面積計算公式為：
3.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述內澆道(4)進口搭接在橫澆道(3)的高度方向的中間偏下位置。
4.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述直澆道(2)采用變直徑直澆道。
5.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述澆口杯(1)包括澆口杯主體(1-1)，所述澆口杯主體(1-1)底部設有出液口(1-2)，所述澆口杯主體(1-1)內部設有對出液口(1-2)關閉和開啟的拔塞(1-3)，所述拔塞(1-3)下端頭為球面結構。
6.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述直澆道(2)、橫澆道(3)、內澆道
7.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述柴油機機身為MPV型柴油機機身。
...【技術特征摘要】
1.船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：該所述柴油機機身充型時氣缸面朝下，所述柴油機機身鐵液充型系統采用開放底注式鐵液充型系統，包括依次連接的澆口杯(1)、直澆道(2)、橫澆道(3)、內澆道(4)；
2.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述直澆道(2)的截面積計算公式為：
3.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述內澆道(4)進口搭接在橫澆道(3)的高度方向的中間偏下位置。
4.根據權利要求1所述的船用中速柴油機機身鐵液充型系統，其特征在于：所述直澆道(2)采用變...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張長春，郭敏，陳曉龍，
申請(專利權)人：陜西柴油機重工有限公司，
類型：發明
國別省市：
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