用于特高壓gis開關(guān)設(shè)備大型耐壓鋁合金90°彎管殼體的鑄造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋁合金鑄件低壓鑄造裝置，尤其是涉及一種應(yīng)用于制造特高壓Gis開關(guān)設(shè)備關(guān)鍵零件大型耐壓鋁合金鑄造殼體的低壓鑄造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]特高壓電網(wǎng)具有大容量、長距離和低損耗送電的特點(diǎn)，能大大提升我國電網(wǎng)的輸送能力，特高壓GIS開關(guān)設(shè)備是國家重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，本實(shí)用新型涉及的鋁合金鑄造殼體是該產(chǎn)品的關(guān)鍵零件之一，該種零件均是大型的殼體類鑄件，目前制造方法多采用重力鑄造工藝，采用的材料又是具有氧化和針孔傾向較大的鑄造鋁合金ZL101A，因而鑄造工藝的難度很大，為此進(jìn)行該類耐壓鋁合金鑄造殼體先進(jìn)制造技術(shù)的研究很有必要。
[0003]如圖1所示，某特高壓開關(guān)設(shè)備用大型耐壓鋁合金鑄造殼體，其毛坯外形尺寸1360 mmX 1360mmX 1204mm,且為彎管，毛坯重量400Kg，法蘭厚度達(dá)68_，殼體壁厚為30mm，且要進(jìn)行水壓、氣壓強(qiáng)度及氣密性試驗(yàn)，氣密性試驗(yàn)壓力為0.65MPa，例行水壓試驗(yàn)壓力為1.3MPa，且要通過3.25MPa壓力的水壓破壞性試驗(yàn)。
[0004]該零件目前采用的鑄造工藝是重力鑄造，為了保證造型、起模、合箱等過程不塌箱，鑄型材料選擇樹脂自硬砂。該工藝的澆注系統(tǒng)包括兩個澆口 YJ01、YJ02和14個冒口YMOl?YM14。為了保證鋁水的充填、排氣與排渣，兩個澆口 YJ01、YJ02采用縫隙式澆注系統(tǒng)，但在澆注時要在兩個澆口 YJ01、YJ02同時澆注，操作不方便，且兩個澆口的澆注速度不能保持一致，會導(dǎo)致鑄造質(zhì)量差的問題；對于該工藝而言，澆口底部必須設(shè)計過濾網(wǎng)，但過濾網(wǎng)的放置很困難；同時，該工藝芯頭設(shè)計通過加大加長芯頭的方式來解決彎管狀芯子主芯不穩(wěn)，下芯后容易偏皮的問題，但未考慮砂芯的吊裝問題。對生產(chǎn)的鑄件進(jìn)行了各方面檢測，主要問題是水壓破壞性試驗(yàn)壓力達(dá)不到設(shè)計要求。
[0005]本實(shí)用新型所涉及的大型耐壓鋁合金90°彎管鑄造殼體，與圖1所揭示的殼體形狀極為相似，毛坯外形尺寸略小，法蘭厚度為35mm，而殼體壁厚僅為12mm，壁厚減小很多，毛坯重量同步減輕為200Kg，由于壁厚太薄，鑄造難度比圖1所揭示的殼體更大，且要通過4MPa壓力的水壓破壞性試驗(yàn)，對該零件的鑄造質(zhì)量要求也更高。
[0006]因此，為了保證和提高該零件的質(zhì)量，有必要提供一種更好的鑄造工藝方法，所以我們考慮到了低壓鑄造工藝，以改善零件的鑄造質(zhì)量和滿足特高壓開關(guān)設(shè)備的綜合使用要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種制造大型耐壓鋁合金殼體，達(dá)到提高該零件的鑄造質(zhì)量，保證該零件達(dá)到水壓破壞性試驗(yàn)要求的壓力。
[0008]為此本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的彎管殼體為90°彎管結(jié)構(gòu)，兩端部設(shè)置法蘭，包括砂芯吊裝結(jié)構(gòu)、芯盒；
[0009]所述砂芯吊裝結(jié)構(gòu)包括吊鉤、和吊鉤連接的埋入支架，以及連接吊鉤和埋入支架的厚螺母；
[0010]所述芯盒上具有容置砂芯的容置槽和容置所述吊鉤的開槽，以及連通容置槽和開槽的通孔；
[0011]所述砂芯吊裝結(jié)構(gòu)的埋入支架下端為十字型結(jié)構(gòu)，所述十字型結(jié)構(gòu)分別對砂芯的兩法蘭部進(jìn)行定位，所述吊鉤實(shí)現(xiàn)對砂芯兩法蘭之間上部正中心部進(jìn)行定位；
[0012]所述砂芯的內(nèi)澆道包括若干立筒，所述立筒上連接有橫澆道和澆口。
[0013]所述砂芯的內(nèi)澆道包括十一個立筒，其中每個法蘭處分別設(shè)置三個立筒；
[0014]各法蘭對應(yīng)面的中部分別設(shè)有一個立筒，分別設(shè)置在殼體的充氣嘴、支撐地腳處；
[0015]兩法蘭連接的45°中心線上設(shè)三個立筒。
[0016]所述處于充氣嘴的立筒處的內(nèi)澆口設(shè)計成上下分體設(shè)置的兩部。
[0017]所述處于支撐地腳的立筒處的內(nèi)澆口設(shè)置在兩支撐地腳中間部位，并在支撐地腳的端部開設(shè)階梯式內(nèi)澆口。
[0018]所述橫澆道包括一個主橫澆道和八個分支橫澆道，所述主橫澆道和兩法蘭呈45°布置，八個分支橫澆道對稱分布于主橫澆道兩側(cè)，所述澆口設(shè)置在主橫澆道的中心部位。
[0019]所述吊鉤下端、埋入支架的上端和厚螺母通過螺紋連接。
[0020]特高壓GIS開關(guān)設(shè)備大型耐壓鋁合金90°彎管殼體的低壓鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行:先將埋入支架與厚螺母連接，并置于芯盒中，然后將吊鉤從芯盒外側(cè)穿入與厚螺母的另一端連接，即可開始制作砂芯；
[0021]砂芯制作完成后，取下吊鉤，而埋入支架和厚螺母則留在砂芯中，打開芯盒、取出砂芯，再將吊鉤裝在砂芯中；
[0022]合箱時，將砂芯安放在砂型中后，取下吊鉤，然后進(jìn)行澆鑄，并用石棉將吊鉤留在砂芯上的孔洞封閉，以防止?jié)沧r鋁水進(jìn)入該孔洞使厚螺母填滿鋁水而無法再次使用。
[0023]本實(shí)用新型借鑒圖1所揭示的重力澆注系統(tǒng)的設(shè)計方案，將其澆口和冒口作為本實(shí)用新型低壓鑄造工藝的內(nèi)澆道，并對內(nèi)澆道的位置和結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的調(diào)整，以適合低壓鑄造工藝自下而上充型和自上而下凝固的特點(diǎn)；為符合低壓鑄造以澆口為中心自遠(yuǎn)至近凝固的特點(diǎn)，將橫澆道設(shè)計為一條主橫澆道和以主橫澆道為軸線分散對稱分布的分支橫澆道的結(jié)構(gòu)，而澆口設(shè)計在主橫澆道的正中心位置；為了保證砂芯在放入砂型后保持水平和固定，在砂芯上設(shè)計三點(diǎn)定位的芯頭結(jié)構(gòu)，替代延長芯頭長度的落后工藝；為了方便砂芯在吊裝過程中保持水平，在砂芯上設(shè)計三點(diǎn)吊裝的結(jié)構(gòu)，且為此設(shè)計預(yù)埋入砂芯殼體部位中的吊裝支架。
[0024]本實(shí)用新型的低壓鑄造工藝與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn):1、砂芯的三點(diǎn)定位結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，零件的壁厚均勻，厚度差不大于1mm，對保證零件的耐壓強(qiáng)度有積極意義；2、砂芯的三點(diǎn)吊裝方案平穩(wěn)，同時為此設(shè)計的吊裝支架操作方便，效果明顯，避免了下芯時砂芯與砂型摩擦掉砂而形成夾砂缺陷的隱患；3、合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計，既保證了鋁水自下而上平穩(wěn)充型和排氣順暢，也保證了鑄件自上而下和自遠(yuǎn)至近的凝固順序，鑄件外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量高；4、在不增加零件壁厚的前提下，水壓破壞性試驗(yàn)壓力達(dá)到4.5MPa，較設(shè)計壓力提尚了 10%以上。
【附圖說明】
[0025]低壓鑄造工藝為在空氣壓力下自下至上充型，澆注系統(tǒng)位于澆注位置下部，為了便于觀看，本實(shí)用新型的有關(guān)附圖將澆注系統(tǒng)置于上部，為免誤解作此說明。
[0026]圖1是某特高壓開關(guān)設(shè)備大型耐壓鋁合金殼體重力澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型砂芯定位結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是本實(shí)用新型砂芯吊裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4、5是本實(shí)用新型砂芯吊