一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装

本发明涉及金属铸造，特别是涉及一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装。

背景技术：

1、镍铝青铜(cual9fe4nimn2)合金，主要析出相k相和γ2相。k相最主要析出相，是由fe和ni的金属间化合物，约在930℃从β相析出。一般认为k相是有益相，能提高强度、硬度和耐磨性。γ2相是富al金属间化合物，严重恶化合金的耐蚀性和韧性，是有害的析出相，是螺旋桨桨毂最主要的腐蚀源。另外，当高温β相未完全转变时会保留亚稳态产物β'相，硬而脆、耐蚀性较差，容易成为腐蚀点。

2、对于较小铸件，很容易通过高温固溶+淬火处理，消除有害的γ2相、调控β'相含量，获得细小的k相，优化铸件的综合性能。而对于大型(如大于10吨)镍铝青铜螺旋桨桨毂铸件缺乏相应的热处理设备，一直使用铸态组织螺旋桨桨毂铸件。铸件浇注后冷却比较缓慢，还会析出有害的γ2相和亚稳态产物β'相。有害的γ2相和亚稳态产物β'相的存在，必将对螺旋桨桨毂耐海水腐蚀及使用寿命造成危害。对于大型螺旋桨桨毂铸件，利用铸件浇注后的余热在高于930℃时直接进行淬火处理避免γ2相析出是一项很有意义的工作，既能解决大型热处理设备缺乏又能减少二次固溶加热处理的能耗问题。

3、由于镍铝青铜合金高温强度较低，利用铸件余热直接淬火处理会导致铸件变形及开裂发生，必须利用合适的工装约束防止铸件变形及开裂发生。然而铸件落砂后再进行安装约束工装，操作过程会使铸件散失热量降温，错过了抑制γ2相析出的温度区间。因此，需要一种能与铸件成形过程牢固结合成一体的工装，当铸件落砂后能立刻把带有工装的铸件进行快速淬火处理。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，本发明提供了一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，在工装内表面设置镶嵌柱结构，再将工装与铸件模型装配，所述镶嵌柱结构的一端表面镀镍，利用镍与铜互为固溶体的特性，铸件凝固后把工装和铸件牢固地焊合成一体，使得铸件落砂后能快速进行淬火处理。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，包括工装本体和镶嵌柱结构；

3、所述工装本体，埋设在外部砂型内，罩设在外部砂型的铸造腔外部；

4、所述镶嵌柱结构为多个，安装在所述工装本体的内表面；它包括沿轴向依次连接的螺杆、紧固及限位挡板、焊合圆柱；所述螺杆与工装本体的内表面螺纹连接；所述紧固及限位挡板的直径大于螺杆和焊合圆柱的直径，所述紧固及限位挡板一侧与工装本体的内表面相连，另一侧与外部铸件模型的成型空间相连，用于传递扭矩和轴向限位；所述焊合圆柱的表面镀镍，位于外部砂型的铸造腔内，用于当铸件凝固后与铸件焊合固定。

5、更进一步的，所述工装本体包括顶部结构层和约束腿；

6、所述约束腿为多个，沿所述顶部结构层底面的边缘呈第一圆周阵列排布，且与所述顶部结构层的底面垂直连接；

7、所述螺杆与顶部结构层或约束腿螺纹连接；所述紧固及限位挡板靠近螺杆的一侧与顶部结构层或约束腿相连。

8、更进一步的，所述工装本体还包括吊环，所述吊环与顶部结构层的顶面中心相连，用于机械手臂抓取工装吊运。

9、更进一步的，所述顶部结构层和所述约束腿之间，通过氩弧焊或激光焊工艺焊接成形。

10、更进一步的，所述顶部结构层为十字横梁，所述约束腿为矩形柱共4个，一一对应连接在十字横梁的端部。

11、更进一步的，所述镶嵌柱结构共16个，包括位于十字横梁底面呈第二圆周阵列排布的4个，以及与约束腿一一对应，分别呈第三圆周阵列排布的4个，第四圆周阵列排布的4个，第五圆周阵列排布的4个；所述第三圆周阵列、第四圆周阵列、第五圆周阵列的分度圆平行对齐、大小相等，且沿所述约束腿的长度方向依次排布。

12、更进一步的，所述紧固及限位挡板为正六角形。

13、与现有技术相比，本发明所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装的有益效果是：

14、1、为了使工装能在铸件成形过程中，同铸件牢固结合成一体，本发明开创性的在工装内部设计了镶嵌柱结构，所述镶嵌柱结构包括沿轴向依次连接的螺杆、紧固及限位挡板、焊合圆柱。使用时将工装预埋入砂型内，所述焊合圆柱表面镀镍，用于防止表面锈蚀，避免与浇注铜液发生反应影响铸件质量，以及利用镍与铜互为固溶体的特性，使铸件凝固后铜与镍界面形成稳定的固溶体。浇注时的铜液包覆焊合圆柱不仅实现了机械镶嵌，同时也实现了焊合圆柱表面与铸件的钎焊连接，从而把工装与铸件固定成一体。铸件凝固后，可利用的余热在高于930℃时直接进行淬火处理避免γ2相析出，提高铸件的综合性能。

15、2、本发明所述镶嵌柱结构包括沿轴向依次连接的螺杆、紧固及限位挡板、焊合圆柱。铸件淬火处理后，切割焊合圆柱，将工装与铸件分开，再通过紧固及限位挡板将残余的镶嵌柱结构全部拆出，后续使用工装时，重新装入新的镶嵌柱结构，实现工装本体的重复利用。

1.一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，包括工装本体和镶嵌柱结构(4)；

2.根据权利要求1所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述工装本体包括顶部结构层(2)和约束腿(3)；

3.根据权利要求2所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述工装本体还包括吊环(1)，所述吊环(1)与顶部结构层(2)的顶面中心相连。

4.根据权利要求2所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述顶部结构层(2)和所述约束腿(3)之间，通过氩弧焊或激光焊工艺焊接成形。

5.根据权利要求2所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述顶部结构层(2)为十字横梁，所述约束腿(3)为矩形柱共4个，一一对应连接在十字横梁的端部。

6.根据权利要求5所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述镶嵌柱结构(4)共16个，包括位于十字横梁底面呈第二圆周阵列排布的4个，以及与约束腿(3)一一对应，分别呈第三圆周阵列排布的4个，第四圆周阵列排布的4个，第五圆周阵列排布的4个；所述第三圆周阵列、第四圆周阵列、第五圆周阵列的分度圆平行对齐、大小相等，且沿所述约束腿(3)的长度方向依次排布。

7.根据权利要求1所述的一种镍铝青铜螺旋桨桨毂铸造预埋镶嵌一体成形淬火工装，其特征在于，所述紧固及限位挡板(42)为正六角形。