CN101480701A - 一种冷热组合型芯成型工艺 - Google Patents
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Abstract
一种冷热组合型芯成型工艺，包括如下步骤：先采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成组合型芯中的多个独立地形状简单的第一型芯；再将所述多个第一型芯组合在与其相配合的模具中后一起放置在芯盒中，采用冷芯盒砂制芯工艺制作出组合型芯中的第二型芯，所述第二型芯与所述第一型芯相结合为一体形成组合型芯的全部型腔表面。上述工艺综合了热芯盒覆膜砂制芯工艺和冷芯盒砂制芯工艺这两种工艺的长处，既可轻易的制作出铸件复杂的细小型腔，又能保证制作的型芯形成的铸件较高的尺寸精度，而且制作的型芯强度较高，也可做出较复杂的型芯出气通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷热组合型芯成型工艺。
背景技术
现有技术中，铸造工艺中通常分为热芯盒覆膜砂制芯工艺和冷芯盒砂制芯工艺。其中，热芯盒覆膜砂制芯工艺具有适宜的强度性能，流动性好，制作出的型芯轮廓清晰，组织致密，能够制作复杂细小的型芯，型芯表面质量好。在型芯表面上少上或不上涂料，也可以得到较好的铸件质量。由于生产的型芯是在芯盒内硬化成型，能保持从芯盒中取出的形态，从而尺寸精度可达CT7～8级，表面粗糙度可达Ra＝6.3～12.5μm，溃散性好，铸件容易清理。特别是对于细小型腔，型芯抗吸湿性强，存放时间长，有利于贮存、运输及使用。然而，热芯盒覆膜砂制芯工艺的不足之处在于芯盒要加热，芯盒制造工艺复杂且生产周期长，比冷芯盒砂制芯工艺相比能耗较大。
冷芯盒砂制芯工艺的制芯周期短，制芯效率高，砂芯硬化速度以秒计算，生产效率比热芯盒覆膜砂芯工艺约高一倍。与热芯盒覆膜砂制芯工艺相比没有芯盒受热变形问题，制作的砂芯尺寸精度高，形变小，从而可以降低铸件尺寸偏差，具有型芯溃散性好、能耗小的优点，因此被广泛应用于各种零件的铸造。冷芯盒砂制芯工艺的不足之处在于其制造出的砂芯强度相对于热芯盒砂芯稍低，因此对于比较复杂且壁薄的砂芯来说有一定难度。
然而，对于一些具有内腔形状复杂细小并且尺寸精度要求较高的铸件，采用上述任何一种型芯砂制芯工艺都不易全部同时制作出所需要的型腔型芯。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种冷热组合型芯成型工艺，它既可轻易的制作出铸件复杂的细小型腔，又能保证制作的组合型芯形成的铸件具有较高的尺寸精度，而且制作的组合型芯强度较高。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：一种冷热组合型芯成型工艺，包括如下步骤：
A、采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成组合型芯中的多个独立地形状简单的第一型芯；
B、将所述多个第一型芯组合在与其相配合的模具中后一起放置在芯盒中，采用冷芯盒砂制芯工艺制作出组合型芯中的第二型芯，所述第二型芯与所述第一型芯相结合为一体形成组合型芯的全部型腔表面。
对上述工艺中涉及到的名称做出名词解释如下：
热芯盒覆膜砂制芯工艺是指先将芯盒固定，由射砂机构将芯砂射入芯盒内，加热芯盒使得温度经常保持在200℃～230℃之间，根据不同型芯的大小经过一定的固化时间后由顶芯装置顶出型芯。用热芯盒覆膜砂制芯工艺制芯使用的芯盒通常用铸铁制成，并且通常芯盒内还包括用于排出砂芯中的废气的排气装置。
冷芯盒砂制芯工艺是指将装配好的模具工装与制芯设备联接，将与树脂混好的硅砂射入芯盒型腔内，再吹入加热的三乙胺气体，使芯盒内的型芯发生化学反映固化后形成砂芯，用于铸件浇注。
铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体，例如水或其他溶剂。
制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
型芯俗称“泥芯”、“芯子”。铸造时用以形成铸件内部空腔，常由砂粒和粘结剂如粘土、桐油或树脂等配成的芯砂，在芯盒中手工或机器，如吹芯机、射芯机等制成。芯盒用木材或金属制成。型芯一般需经烘干，在浇铸前装置在铸型内，金属液浇入冷凝后，出砂时将它清除，在铸件中即可形成空腔。为增加型芯强度，通常在型芯内安置由铁丝或铸铁制成的骨架，称“芯骨”。在金属型铸造中，常用金属制的型芯，在金属凝固后及时拔除。在成批或大量生产较复杂的铸件时，型芯亦用以组成铸型，即称“组芯造型”。
芯盒是将芯砂制成型芯的工艺装备。可由木材、塑料、金属或其他材料制成。设计芯盒时，根据型芯的特点、生产批量和生产条件等因素来确定芯盒材料及其结构形式。用射芯机制芯的芯盒，除与机器配合的部分外，还应有排放射入气流的排气系统。用热芯盒法制芯的芯盒，除射砂和排气装置以外，还要有加热芯盒的装置和顶出型芯的装置。芯盒温度经常保持在200℃以上，所以通常都用铸铁制成。冷芯盒法制芯是靠吹入气体的催化作用使型芯硬化的，这种芯盒应有使催化气体均匀散布到各处的排气系统。
芯砂是铸造生产中用于制造型芯的材料，一般由铸造砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型芯在铸型中大部分被高温的液态金属所包围，而支撑定位部分的尺寸一般较小，因此芯砂除应具有一般型砂的性能外，还要求有较高的强度、透气性、退让性和溃散性。芯砂按所用粘结剂不同分为粘土芯砂、水玻璃芯砂、油芯砂、合脂芯砂、树脂芯砂等。形状简单的型芯，一般可用粘土芯砂制成；形状复杂、断面较细较薄、要求干强度高、溃散性好的型芯，则使用油芯砂、合脂芯砂或树脂芯砂。植物油砂芯可获得十分光洁的铸件，但所用的桐油、亚麻仁油、改性米糠油等，货源稀缺，价格昂贵。因此中国自1963年开始广泛采用制皂工业制取合成脂肪酸后的残渣作粘结剂。这种芯砂具有近似油芯砂的干强度、退让性和溃散性。使用油芯砂和合脂芯砂制造砂芯时，有硬化前芯子强度相当低、易变形、硬化速度慢、生产周期长、需要烘干等问题，影响铸件的尺寸精度和生产效率。用树脂作为粘结剂的芯砂，采用热芯盒法和冷芯盒法制芯，因不存在上述缺点很快就在汽车、拖拉机等大批量生产的工厂中获得广泛应用。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比，具有下列优点：
采用上述组合型芯的制芯工艺，由于第一型芯采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成，第二型芯采用冷芯盒砂制芯工艺制成，综合了热芯盒覆膜砂制芯工艺和冷芯盒砂制芯工艺这两种工艺的长处，既可轻易的制作出铸件复杂的细小型腔，又能保证制作的型芯形成的铸件较高的尺寸精度，而且制作的型芯强度较高，也可做出较复杂的型芯出气通道。
附图说明
附图1为本发明的结构剖视示意图；
其中：
1、第一型芯；2、第二型芯；3、模具；4、型腔表面。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明：
一种冷热组合型芯成型工艺，包括如下步骤：
A、首先采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成组合型芯中的多个独立地形状简单的第一型芯1；如附图1所示，制造具有内腔形状复杂细小且尺寸要求精度较高的铸件时，将型芯分割为形状简单的第一型芯1和第二型芯2来分别制造。
热芯盒覆膜砂制芯工艺是指先将芯盒固定，由射砂机构将覆膜砂射入芯盒内，加热芯盒使得温度经常保持在200℃～230℃之间，根据不同型芯的大小经过一定的固化时间后由顶芯装置顶出型芯。用热芯盒覆膜砂制芯工艺制芯使用的芯盒通常用铸铁制成，并且通常芯盒内还包括用于排出砂芯中的废气的排气装置。
B、再将上述所得的多个第一型芯1组合在与其相配合的模具3中后一起放置在芯盒中，采用冷芯盒砂制芯工艺制作出组合型芯中的第二型芯2。冷芯盒砂制芯工艺是靠吹入气体如三乙胺的催化作用使芯盒内的型芯硬化的，且芯盒内具有使催化气体均匀散布到各处的排气系统。冷芯盒内的第二型芯2经过固化后紧密地与所述的第一型芯1相结合为一体形成组合型芯的全部型腔表面4。
采用上述组合型芯的制芯工艺，由于第一型芯1采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成，第二型芯2采用冷芯盒砂制芯工艺制成，综合了热芯盒覆膜砂制芯工艺和冷芯盒砂制芯工艺这两种工艺的长处，既可轻易的制作出铸件复杂的细小型腔，又能保证制作的型芯形成的铸件较高的尺寸精度，而且制作的型芯强度较高，也可做出较复杂的型芯出气通道。
型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30～50％。通常对型砂的要求是具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用。覆膜砂具有良好的流动性、可塑性、较好的透气性和高的溃散性，保证在铸件凝固后型砂不容易破坏，易于从铸件上清除。
热芯盒覆膜砂制芯工艺中使用的芯砂为覆膜砂，目前多数厂家使用的为成品砂。覆膜砂制备方法：混制时一般先将100(质量比)原砂加热到130～160℃，然后加入混砂机中，再加入2～6％的酚醛树脂混匀，熔化的树脂包覆在砂粒表面，当砂温降到100℃左右时，加入占树脂10～15％的乌洛托品水溶液，吹风冷却，再加入占砂量0.3％的硬脂酸钙混匀，经过破碎和筛分后即为成品覆膜砂。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1、一种冷热组合型芯成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：
A、采用热芯盒覆膜砂制芯工艺制成组合型芯中的多个独立地形状简单的第一型芯(1)；
B、将所述多个第一型芯(1)组合在与其相配合的模具(3)中后一起放置在芯盒中，采用冷芯盒砂制芯工艺制作出组合型芯中的第二型芯(2)，所述第二型芯(2)与所述第一型芯(1)相结合为一体形成组合型芯的全部型腔表面(4)。
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