CN101342578A - 一种贯穿长螺钉孔的坭芯及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种贯穿长螺钉孔的坭芯，其结构包括芯骨和芯砂，所述的芯骨为无缝钢管，芯骨上设有毛刺并在两端设置有通气管；芯骨上的芯砂自内向外为石英砂层和铬铁矿砂层；所述坭芯的制作方法包括如下步骤：①选用无缝钢管作为坭芯的芯骨；②在所选用的芯骨上固定毛刺；③选用预制成型的下芯盒，在下芯盒中依次铺设铬铁矿砂和石英砂；④将所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨上设置通气管，在芯骨上覆盖芯砂；⑤将横截面为半圆形的上芯盒的与下芯盒配合严实，坭芯一半通过芯盒成型，另一半通过刮板成型。本发明的方法可防止坭芯制作时间长且结合强度不高容易溃散的问题，在坭芯中通水防止产生粘砂，保证坭芯的刚度使得铸件贯穿的螺钉孔不弯曲。

Description

一种贯穿长螺钉孔的坭芯及其制作方法

技术领域

本发明涉及材料成型，特别是涉及到一种在铸造中贯穿轴承座铸件的长螺钉孔的坭芯，以及该类坭芯的制作方法。

背景技术

轴承座是柴油机上高要求铸钢件，其中有的轴承座带有贯穿螺钉孔，贯穿螺钉孔一般细而长，长度约从1600mm～3300mm不等，而直径约为110～220mm左右。轴承座的结构如图1所示，图1是带贯穿螺钉孔轴承座的基本结构图。根据低速柴油机的技术规范，铸件必须通过UT/MT检查无缺陷，铸件的贯穿螺钉孔的不得有裂纹、气孔、冷隔、缩松、砂眼等影响铸件材质致密性的铸造缺陷，以及两个贯穿螺钉孔的直线度要保证能与贯穿螺钉配套。为此，在轴承座1铸造过程中，需要在螺钉孔位置放置两根坭芯2，以铸造出符合技术要求的螺钉孔。

现有技术中有专利号为94221283.5的实用新型专利《铸造水冷砂芯》，上述实用新型中的铸造水冷砂芯具有砂芯本体，其外表面覆盖有涂料，内设有通气孔和液体冷却管，冷却管的出入口设在芯头部分。在浇注过程中在冷却管中通入自来水或循环水，使砂芯保持较低的温度，有效地解决了厚大和细长铸件中的细长砂芯变形问题，提高了铸孔的尺寸精度和铸件的内在质量。专利文件中还提到冷却管可以为钢管或铁管。上述砂芯在作为坭芯使用时，冷却管上设有加强筋或者涂上涂料以增加和芯砂的粘合力，在芯砂的表面也涂上了涂料。但是上述砂芯的结构具有如下不足，第一、对于直径太小，同时又很长圆筒型的坭芯，不能采用常规紧实型砂的方法，紧实型砂需要特殊的设备(如震动台、支撑架等)，受到场地的限制；第二、如果采用芯盒分段的方法制作坭芯，则制芯时间过长且型砂结合强度不高，容易导致坭芯溃散，不便于搬运；第三、坭芯中的芯砂单一的石英砂，而铸件壁厚大，凝固时间很长，坭芯虽然通水降温仍然容易产生粘砂。

以前存在类似结构的轴承座贯穿螺钉孔的坭芯，它是一种将芯盒竖立进行制造的方法：先将一半芯盒竖立固定在专用支架上，再固定芯骨，之后把另外分段芯盒逐一配合，放一段芯盒充一段芯砂紧实一段，依次成型。根据多年的实际生产情况，该制作方法的存在以下不足：1)坭芯紧实度不够而且不均匀，局部(各芯盒分段之间)型砂强度不够导致贯穿螺钉孔内容易产生粘砂，清砂困难。2)由于坭芯很长操作不方便，必须要一定的高台或地坑，条件受到限制。3)坭芯制作过程中还必须有支撑保证不倾斜。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术贯穿螺钉孔轴承座铸造中所产生的上述问题，提供一种贯穿螺钉孔轴承座的铸造方法。利用本发明的铸造方法轴承座贯穿螺钉孔坭芯不受场地的限制，不需要特别的设备，也没有安全上的问题，又能保证铸件贯穿螺钉孔处直线度和坭芯的强度，而且坭芯强度整体上很均匀，从而使贯穿螺钉孔不容易产生粘砂，且清砂容易，缺陷少。

本发明的技术方案如下：

一种贯穿长螺钉孔的坭芯，该坭芯的结构包括有位于中心的芯骨和包围芯骨的芯砂，其特征在于，所述的芯骨为无缝钢管，芯骨上设有毛刺并在两端设置有通气管；芯骨上的芯砂自内向外依次为石英砂层和铬铁矿砂层。

一种制作上述贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①选用无缝钢管作为坭芯的芯骨，并保证钢管的刚度和直线度；

②在所选用的芯骨上固定毛刺；

③选用预制成型的下芯盒，在下芯盒中依次铺设铬铁矿砂和石英砂；

④将所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨上捆绑通气管，在芯骨上覆盖芯砂，依次为石英砂和铬铁矿砂；

⑤所述的上芯盒的横截面为半圆形，与半圆型刮板形状相同，用刮板刮掉多余芯砂后，再将上芯盒的端部盖于下芯盒的端部，推动上芯盒直至上芯盒与下芯盒配合严实，即坭芯的一半通过芯盒成型，另一半通过刮板成型。

所述步骤①中选用的芯骨长度比所贯穿的长螺钉孔长200～300mm，芯骨直径为所贯穿的长螺钉孔内径的1/2～3/5。

所述的步骤③中下芯盒用铸造灰铸铁毛坯加工而成，或者用不易变形的木材加工而成。

所述的步骤④中的芯砂厚度不低于40mm，其中铬铁矿砂层的厚度大于15mm。

上述技术方案在生产实践中具有如下优点：

本发明采用半芯盒与刮板造型相结合的办法制作一种细而长的坭芯，这样可以使型砂强度符合要求，防止坭芯由于制作时间长型砂结合强度不高导致坭芯容易溃散的问题，而在浇注后坭芯中通水还可以防止产生粘砂，也可保证坭芯的刚度，从而使得铸件贯穿螺钉孔不弯曲。

附图说明

图1是带贯穿螺钉孔轴承座的基本结构图。

图2是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的下芯盒的结构示意图。

图3是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的上芯盒的结构示意图。

图4是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的芯骨结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明一种贯穿长螺钉孔的坭芯及其制作方法做进一步的详细说明，但不能以此来限制本发明的保护范围。

贯穿长螺钉孔的坭芯在结构上包括芯骨和芯砂，所述的芯骨选用的是无缝钢管，芯骨上设有毛刺并在芯骨的两端设置有通气管，芯骨上的芯砂自内向外为石英砂层和铬铁矿砂层。由于轴承座内的螺栓孔细长，在以往的铸造过程中无法保证其铸造精度，坭芯在使用过程中容易发送变形，进而影响其铸造精度。因此本发明中坭芯的芯骨采用无缝钢管进行制作，使用具有足够刚度和直线度的无缝钢管作为芯骨，可以保证轴承座铸造成型过程中控制变形，还可以在无缝钢管中通冷风或者冷水进行冷却，目的在是降低芯骨的温度，控制其高温变形。为了实现坭芯在铸造过程中不发生粘砂，以及在坭芯制作完成后不易出现溃散，在芯骨外层的芯砂采用了双层结构。内层的芯砂与芯骨接触，采用的是石英砂，外层的与高温金属液体接触，选用的是铬铁矿砂。

制作上述结构的贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，该方法包括如下步骤：

①选用无缝钢管作为坭芯的芯骨，并保证钢管的刚度和直线度，选用的芯骨长度比所贯穿的长螺钉孔长出200～300mm，芯骨直径为所贯穿的长螺钉孔内径的1/2～3/5，芯骨的结构如图4所示，图4是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的芯骨结构示意图，图中无缝钢管的两端为步骤④所述的通气管；

②在所选用的芯骨上固定毛刺；

③选用预制成型的下芯盒，下芯盒用铸造灰铸铁毛坯加工而成，或者用不易变形的木材加工而成，在下芯盒中依次铺设铬铁矿砂和石英砂；

④将所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨的两端上捆绑通气管，在芯骨上覆盖芯砂，依次为石英砂和铬铁矿砂，芯砂的总厚度不低于40mm，其中铬铁矿砂层的厚度要大于15mm；

⑤所述的上芯盒的横截面为半圆形，与半圆型刮板形状相同，先用刮板刮掉多余芯砂后，再将上芯盒的端部盖于下芯盒的端部，推动上芯盒刮掉多余的芯砂直至上芯盒与下芯盒配合严实，上芯盒由于形状与刮板相同，在上芯盒的一端压在下芯盒一端，推动上芯盒，如同刮板样形成坭芯的上半部结构。这样，坭芯的一半通过芯盒成型，另一半通过刮板成型。上芯盒和下芯盒的结构如图2和图3所示，图2是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的下芯盒的结构示意图。图3是本发明的贯穿螺钉孔轴承座坭芯的上芯盒的结构示意图。图2中从A-A，B-B，C，D-D几个方向揭示了下芯盒的结构：下芯盒的两端为方槽，中部为对应于坭芯外部圆形结构的半圆形槽。图3中从E-E向揭示上芯盒的结构：半圆形槽的一端直径逐渐增大，有利于上芯盒沿下芯盒从一端向另一端推进，而不会对坭芯外层材料造成破坏。

实施例1

本实施例为了说明本发明的贯穿螺钉孔轴承座的贯穿螺钉孔坭芯制作方法，以K90MCC船用低速柴油机主轴承座的贯穿螺钉孔坭芯为例详细阐述本发明方法的实践应用。

K90MCC船用低速柴油机主轴承座贯穿螺钉孔的参数如下：

贯穿螺钉孔长：      2946mm；

贯穿螺钉孔内径：    φ200mm；

依照本发明的制作方法，该贯穿螺钉孔坭芯的制作主要包括下列如下几个步骤：

1)钢管芯骨的制作方法：

钢管芯骨的工艺设计参数计算与选择：根据贯穿螺钉孔长2946mm，以及坭芯长3483mm，选取一根长约为3000mm、直径约为φ108mm的无缝钢管，壁厚必需为20mm。无缝钢管的两端焊接上长为500mm左右，内径为15mm左右的小的无缝钢管作为通气管，并通过水压测试无渗漏现象。

2)钢管芯骨上焊接或捆绑毛刺，毛刺的作用是将芯砂与芯骨更牢固地固定。在钢管芯骨表面均匀焊接或捆绑φ3～5mm钢筋条，钢筋条呈S弯曲状，相邻钢筋之间的距离保持50～70mm。

3)芯盒用铸造加工的方法制作。

芯盒采用灰铸铁材料制作，先根据芯盒图设计铸造工艺进行铸造，再经过精加工成型，装备好后就可以使用。

4)刮板制作。

刮板用木材制作，重量须轻便，内孔须保持一定的坡度便于紧实芯砂以及刮型。

5)坭芯制作。

在下芯盒先均匀铺15~20mm左右的铬铁矿砂再铺石英砂至与下芯盒上平面齐平。放芯骨，使芯骨压至整个坭芯的中心，再铺一层石英砂成半圆形，在石英砂上铺20～25mm左右的铬铁矿砂。使用刮板缓慢推进使坭芯成型。

本发明贯穿螺钉孔轴承座的贯穿螺钉孔坭芯制作方法是在贯穿螺钉孔细长，坭芯的制作不方便，采用半芯盒与刮板造型相结合的办法制作一种细而长的坭芯，这样可以使型砂强度符合要求，防止坭芯由于制作时间长型砂结合强度不高导致坭芯容易溃散的问题，而在浇注后坭芯中通水还可以防止产生粘砂，也可保证坭芯的刚度，从而使得铸件贯穿螺钉孔不弯曲。

毫无疑问，本发明的贯穿螺钉孔轴承座的贯穿螺钉孔坭芯及其制作方法还可以用在其它类似带有细长孔铸件的坭芯制作中，并根据具体需要选择相应的参数，并不局限于上述实施例中提到的参数形式。总而言之，本发明的贯穿螺钉孔轴承座的贯穿螺钉孔坭芯及其制作方法还包括那些对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (5)

1.一种贯穿长螺钉孔的坭芯，该坭芯包括芯骨和芯砂，其特征在于，所述的芯骨为无缝钢管，芯骨上设有毛刺并在两端设置有通气管；芯骨上的芯砂自内向外依次为石英砂层和铬铁矿砂层。

2.一种制作权利要求1所述的贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①选用无缝钢管作为坭芯的芯骨，并保证钢管的刚度和直线度；

②在所选用的芯骨上固定毛刺；

③选用预制成型的下芯盒，在下芯盒中依次铺设铬铁矿砂和石英砂；

④将所述的芯骨放置于下芯盒中的芯砂上，并在芯骨上捆绑通气管，在芯骨上覆盖芯砂，依次为石英砂和铬铁矿砂；

⑤所述的上芯盒的横截面为半圆形，与半圆型刮板形状相同，用刮板刮掉多余芯砂后，再将上芯盒的端部盖于下芯盒的端部，推动上芯盒直至上芯盒与下芯盒配合严实，即坭芯的一半通过芯盒成型，另一半通过刮板成型。

3.根据权利要求2所述的制作贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，其特征在于，所述步骤①中选用的芯骨长度比所贯穿的长螺钉孔长度为200～300mm，芯骨的直径为所贯穿的长螺钉孔内径的1/2～3/5。

4.根据权利要求2所述的制作贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，其特征在于，所述的步骤③中下芯盒用铸造灰铸铁毛坯加工而成，或者用不易变形的木材加工而成。

5.根据权利要求1所述的制作贯穿长螺钉孔的坭芯的方法，其特征在于，所述步骤④中的芯砂厚度不低于40mm，其中铬铁矿砂层的厚度大于15mm。

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