一种船用低速机气缸套铸造方法及气缸套与流程

本发明涉及铸造，具体涉及一种船用低速机气缸套铸造方法及气缸套，适用于大功率船用低速机气缸套改善燃烧室端材质性能的铸造方法。

背景技术：

1、气缸套作为大功率船用低速机的重要零部件，气缸套的上部作为燃烧室的一部分承担高温、高压工况，要求具有较高的机械强度，为厚壁端；气缸套的下部作为进气端，工作环境温度较低、压力较低，为薄壁端；此外，气缸套还约束着活塞，使活塞保持往复运动，与活塞环之间存在摩擦，尤其是上部的厚壁端温度高，导致润滑效果差，同时材质晶粒粗大，磨损比薄壁端更严重，这这些因素都直接影响到气缸套的使用寿命。

2、常规的气缸套在铸造时，遵循由远及近的顺序凝固原则以确保铸造成功，采用自然冷却的方式，将厚壁端靠近上端的冒口7，薄壁端置于下端且布置冷却（内冷铁3和外冷铁2），确保铸造时按照由远及近的顺序凝固，如图1所示。这种铸造方式下，薄壁处的机械性能、晶粒细密程度都优于厚壁端，厚壁端相对薄壁端机械性能更低、晶粒也更粗大，导致气缸套在使用过程中厚壁端的性能无法满足要求。此外，厚壁端靠近冒口设置，布置在厚壁端处的冒口较大，会导致铁水出品率较低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船用低速机气缸套铸造方法及气缸套，解决厚壁端材料性能不足、薄壁端材料性能浪费的问题，提升气缸套厚壁端的机械性能和晶粒细密性，使得厚壁端的性能优于薄壁端。

2、本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种倒置强制顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，该方法包括：

4、倒置气缸套铸造所用砂型，使得对应厚壁端的砂型位于下方、对应薄壁端的砂型位于上方；在砂型内放置芯骨，芯骨与砂型之间形成铸造腔，在砂型上端设置冒口；

5、在砂型内对应气缸套的厚壁端外侧壁处设置外冷铁，在砂型内对应气缸套的厚壁端端部设置内冷铁，内冷铁位于芯骨外侧；

6、在砂型下端对应气缸套的厚壁端端部设置若干强制冷铁，强制冷铁连接有用以向强制冷铁循环供应冷却介质的冷却介质循环系统；

7、铸造时沿冒口向铸造腔内注入熔融金属，铸造前启动冷却介质循环系统，待冒口内熔融金属凝固后关闭冷却介质循环系统。

8、进一步地，强制冷铁内设置腔体，强制冷铁外部设置有与内部腔体连通的冷媒输入接头和冷媒输出接头；冷却介质循环系统通过管路连接冷媒输入接头和冷媒输出接头，实现冷却介质循环流通。

9、进一步地，冷却介质循环系统包括冷却介质储罐、换热系统、输送系统，冷却介质储罐内存储有冷却介质液体，冷却介质储罐通过输送系统将冷却介质沿管路输送至冷媒输入接头，冷却介质由冷媒输出接头输出后沿管路进入换热系统进行换热后回流至冷却介质储罐。

10、进一步地，铸造开始前，先开启冷却介质循环系统使得冷却介质循环流通并充满强制冷铁的腔体，确认冷却介质循环系统工作正常后，关闭冷却介质循环系统；在正式铸造时，先开启冷却介质循环系统后再沿冒口向铸造腔内注入熔融金属。

11、进一步地，冷却介质常压下的沸点大于200℃。

12、进一步地，冷却介质储罐、换热系统、输送系统之间可拆卸连接。

13、进一步地，冒口为适应气缸套扫气端外径和高度的冒口。

14、进一步地，熔融金属在浇铸腔内凝固时，下端区域优先凝固，已凝固的区域对邻近的上方区域进行吸热，实现逐步向上凝固，直至冒口内熔融金属凝固后，关闭冷却介质循环系统。

15、本发明还提供了一种船用低速机气缸套，包括薄壁端和厚壁端，气缸套通过上述的方法铸造而成。

16、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明的铸造方法使得气缸套的厚壁端区域优先凝固，厚壁端的机械性能优于薄壁端的机械性能，厚壁端的晶粒比薄壁端更加细密均匀，提升了气缸套厚壁端的耐磨性能，有助于提升气缸套的使用寿命，避免了厚壁端材料性能不足而薄壁端材料性能浪费的问题。

18、2、本发明的铸造方法，冒口设置在薄壁端区域，使得冒口的直径大幅度减少，冒口的高度也相对降低，相比于冒口设置在厚壁端使得冒口所占质量比减少约60%，减少对熔融金属的需求量和熔炼能耗，提升了熔融金属的出品率，降低制造成本。

19、3、本发明的铸造方法，对熔融金属的熔炼工艺相比于常规方法没有改变，但是可以降低出水温度，降低熔融所需能耗。

1.一种倒置强制顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种倒置强制顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述强制冷铁内设置腔体，所述强制冷铁外部设置有与内部腔体连通的冷媒输入接头和冷媒输出接头；所述冷却介质循环系统通过管路连接冷媒输入接头和冷媒输出接头，实现冷却介质循环流通。

3.根据权利要求2所述的一种倒置强制顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述冷却介质循环系统包括冷却介质储罐、换热系统、输送系统，所述冷却介质储罐内存储有冷却介质液体，所述冷却介质储罐通过输送系统将冷却介质沿管路输送至冷媒输入接头，冷却介质由冷媒输出接头输出后沿管路进入换热系统进行换热后回流至冷却介质储罐。

4.根据权利要求3所述的一种倒置顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，铸造开始前，先开启冷却介质循环系统使得冷却介质循环流通并充满强制冷铁的腔体，确认冷却介质循环系统工作正常后，关闭冷却介质循环系统；在正式铸造时，先开启冷却介质循环系统后再沿冒口向铸造腔内注入熔融金属。

5.根据权利要求3所述的一种倒置顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述冷却介质常压下的沸点大于200℃。

6.根据权利要求3所述的一种倒置顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述冷却介质储罐、换热系统、输送系统之间可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的一种倒置顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述冒口为适应气缸套扫气端外径和高度的冒口。

8.根据权利要求1所述的一种倒置顺序凝固的船用低速机气缸套铸造方法，其特征在于，所述熔融金属在浇铸腔内凝固时，下端区域优先凝固，已凝固的区域对邻近的上方区域进行吸热，实现逐步向上凝固，直至冒口内熔融金属凝固后，关闭冷却介质循环系统。

9.一种船用低速机气缸套，其特征在于，包括薄壁端和厚壁端，所述气缸套通过权利要求1～8任意一项所述的方法铸造而成。