一种铸造弯管和弯头砂模的制作方法及专用设备
技术领域
本发明涉及一种铸造用砂模的造型方法及其设备的改进,具体地说是一种铸造弯管和弯头砂模的制作方法及专用设备。适用于金属铸造。
背景技术
金属铸造是在重力作用下将熔融金属浇注到砂模型腔中获得成型件的一种方法,由于这种方法可节省造型材料、减少污染、工艺简单,而且铸件精度高、力学性能好,所以被广泛采用。但这种方法也存在一定的不足,主要的不足是对于结构比较复杂的铸件其砂模很难造型,如铸造弯管和弯头的砂模就很难造型。目前,铸造弯管和弯头的砂模造型方法,一般是采用消失模造型方法,这种消失模造型方法首先要用木材或泡沫材料按照所要铸造的弯管或弯头的弯曲弧度制作成断面为圆形或半圆形的弯管和弯头,并将型砂装于砂箱内,再将用木材或泡沫材料制成的断面为圆形或半圆形的弯管或弯头埋于拌有固化液的型砂内,通过对型砂内扎气孔充入二氧化碳固化后,再通过加热的方法,使木材或泡沫材料制成的断面为圆形或半圆形的弯管或弯头燃烧或融化,通过吹出或倒出使其消失,形成浇注模腔。其浇注口可设在弯管和弯头的浇注型腔的中部外壁上。用这种方法制作铸造弯管和弯头的砂模,其不足之处在于:步骤复杂、繁多、用工时多、制作模具的设备不定型;而且当面对客户多规格、小批量,甚至仅需几件的需求时,砂模的制作费用就显得更高、工期更长;另外,这种消失模造型方法成型的模具,铸造出的弯管和弯头表面往往带有皱纹,影响外观质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成型工期短、效率高、且能提高浇注出的弯管和弯头质量的一种铸造弯管和弯头砂模的制作方法。
本发明的另一目的在于提供一种完成以上所述铸造弯管和弯头砂模的制作方法,且结构简单、容易操作、精度高的专用设备。
为达到以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种铸造弯管和弯头砂模的制作方法,其特征在于由以下步骤完成:
(1)、将粗型砂拌有固化液装于型砂箱内,测量所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面内、外半径,测量所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及弯曲半径;
(2)、制作三块半圆板,第一块半圆板的半径比所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大15-25mm;第二块半圆板的半径与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;第三块半圆板的半径与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径一致;
(3)、采用第一块半圆板,在拌有固化液的粗型砂内,按照所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及弯曲半径,刮出断面为半圆的弧形粗型砂槽,此弧形粗型砂槽与所要铸造的弯管和弯头的外形相似,只是比所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大15-25mm,以尽量的减少细型砂的用量,这样可降低用型砂的成本;
(4)、在断面为半圆的弧形粗型砂槽内填上拌有固化液的细型砂,再用第二块半圆板在拌有固化液的细型砂内按照所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及弯曲半径,刮出断面为半圆的弧形细型砂槽,弧形细型砂槽的弯曲弧度及弯曲半径与所要铸造的弯管和弯头的外形一致,其断面半径与要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;并用第三块半圆板在弧形细型砂槽的两端刮出180-220mm的弧形槽,用以固定所要铸造的弯管和弯头的壁厚;
(5)、通过对第(4)步骤中制出的弧形细型砂槽的型砂内扎上气孔,充入二氧化碳使其固化,制得固化的弧形细型砂槽,这样,便确定了所要铸造的弯管和弯头的外半壁的模型;
(6)、在固化的弧形细型砂槽内装上拌有固化液的细型砂,再用第三块半圆板按照所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及弯曲半径,刮出与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径相一致的细型砂弧形槽,再在此细型砂弧形槽的型砂内扎上气孔,通入二氧化碳使其固化,此固化的细型砂层的厚度即为所要铸造的弯管和弯头的壁厚;
(7)、在第(6)步骤中制成的与所要铸造的弯管和弯头的壁厚相一致的固化了的细型砂弧形槽内填满拌有固化液的细型砂,作为内芯细型砂,并在内芯细型砂内放入带有定位端头的螺纹钢骨架,将砂型箱整平,再在内心细型砂的砂层内扎上气孔,充入二氧化碳使其固化,成为固化内芯;
(8)、将固化内芯取出,再把与所要铸造的弯管和弯头的壁厚相一致的固化了的细型砂弧形槽的砂层取出,再将取出的固化内芯放回原位置,用带有定位端头的螺纹钢骨架的端头保持固化内芯的原位,即制得所要铸造的弯管和弯头的下模;当然,在适当的位置还留有浇注槽;
(9)、采用同样的步骤制得所要铸造的弯管和弯头的上模;
(10)、将上、下模合模,即制得所要铸造的弯管和弯头的浇注砂模。
本发明还通过如下措施实施:
在与所要铸造的弯管和弯头的壁厚相一致的固化了的细型砂弧形槽的砂层内、外侧还铺一层塑料薄膜,以方便与所要铸造的弯管和弯头的壁厚相一致的固化了的细型砂弧形槽的砂层取出;
在以上步骤中所用的粗型砂为河沙,粗型砂的直径在1-4mm;
在以上步骤中所用的细型砂为70-120目的石英砂;
在以上步骤中所用的固化液为水玻璃,水玻璃的模数为2.5-2.7。
一种完成如上所述铸造弯管和弯头的砂模制作方法的制作弯管和弯头砂模的专用设备,其特征在于它由固定底座、转动轴、半圆板支撑杆和半圆板构成,转动轴垂直安装在固定底座上,其转动圆盘卡在固定底座的圆形腔内,使转动轴稳定的自由转动,半圆板支撑杆的一端与转动轴上的滑套垂直焊接固定,在滑套上设有高度定位螺栓,当转动轴稳定转动时,也带动半圆板支撑杆摆动,半圆板支撑杆的另一端与半圆板的直边通过螺栓固定,半圆板的弧边向下,半圆板的圆心至转动轴的轴心距离与所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲半径一致,当半圆板支撑杆摆动时,半圆板则按一定的半径画弧转动,当将半圆板插入型砂中时,半圆板的转动,便把型砂刮出一个断面为半圆的弧形型砂槽。所述的半圆板设三块,第一块半圆板的半径比所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大15-25mm;第二块半圆板的半径与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;第三块半圆板的半径与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径一致;三块半圆板的圆心至转动轴的轴心的距离相同;在转动轴的顶部还固定上转动度数指示盘,通过转动度数指示盘随时观测半圆板刮出的弧度,应符合所要铸造的弯管和弯头的轴心线的弯曲弧度及弯曲半径。使用本专用设备时,将固定底座固定于型砂箱的一侧,先将半圆板置于型砂箱上方的中部,通过滑套下落,使半圆板插入拌有固化液的粗型砂内,手持半圆板转动,即可刮出比所要铸造的弯管和弯头的外半经大15-25mm弧形粗型砂槽,此弧形粗型砂槽与所要铸造的弯管和弯头的外形相似;在弧形粗型砂槽内填上拌有固化液的细型砂,再用第二块半圆板在拌有固化液的细型砂内按照所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及弯曲半径,刮出弧形细型砂槽,弧形细型砂槽的弯曲弧度及弯曲半径与所要铸造的弯管和弯头的外形一致,其断面半径与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;并用第三块半圆板在此弧形细型砂槽的两端刮出180-220mm的弧形槽,用以固定所要铸造的弯管和弯头的壁厚;通过对制出的弧形细型砂槽的砂层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化,制得固化的弧形细型砂槽,这样,便确定了所要铸造的弯管和弯头的外半壁的模型;再在固化的弧形细型砂槽内装上拌有固化液的细型砂,再用第三块半圆板按照所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度及半径,刮出与所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径相一致的细型砂弧形槽,对此细型砂弧形槽的砂层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化,成为与所要铸造的一半弯管和弯头厚度相同的固化细型砂层,此固化细型砂层的厚度即为所要铸造的弯管和弯头的壁厚;再在与所要铸造的一半弯管和弯头相同的固化细型砂层的槽内填满拌有固化液的细型砂,作为内芯细型砂,在内芯细型砂内放入带有定位端头的螺纹钢骨架,采用在内芯细型砂的砂层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化,即为固化的内芯细型砂层;将固化的内芯细型砂层取出,再取出与所要铸造的一半弯管和弯头厚度相同的固化细型砂层,再把固化的内芯细型砂层放回原位置,即制得所要铸造的弯管和弯头的浇注下模。
采用同样的步骤制得所要铸造的弯管和弯头的浇注上模。
将上、下模合模,即制得所要铸造的弯管和弯头的浇注砂模。
本发明的优点在于:与目前铸造弯管和弯头的砂模造型消失模造型方法相比,本发明无需制作木模和消失模,成型工期短、效率高、且能提高浇注出的弯管和弯头质量。所使用的专用设备结构简单、容易操作、精度高、标准定型。
附图说明
图1、为本发明一个所要铸造的弯管和弯头轴心线为70度弯曲、轴心线半径为550mm、断面外半径为188.5mm、断面内半径为171.5mm、管壁厚为17mm时的轴向断面图。
图2、为本发明用于制作所要铸造如图1所述的弯管和弯头的专用设备前视局剖示意图。
图3、为本发明如图1中的第一块半圆板前视示意图。
图4、为本发明如图1中的第二块半圆板前视示意图。
图5、为本发明如图1中的第三块半圆板前视示意图。
图6、为本发明制成的定型浇注下模俯视示意图。
图7、为本发明沿图6A-A断面剖视示意图。
具体实施方式
实施例1
制作如图1所述的弯管和弯头的浇注砂模。其方法的步骤包括:
(1)、将粗型砂拌有固化液装于型砂箱内,测量所要铸造的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径为188.5mm,内半径为171.5mm,测量所要铸造的弯管和弯头的轴心线弯曲弧度为70度,轴心线的弯曲半径为550mm;
(2)、制作三块半圆板,第一块半圆板的半径为208.5mm,比图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大20mm;第二块半圆板的半径为188.5mm,与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;第三块半圆板的半径为171.5mm,与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径一致;
(3)、采用第一块半圆板,在拌有固化液的粗型砂内,按照图1所示的弯管和弯头的轴心线70度弯曲、轴心线的半径为550mm,刮出弧形粗型砂槽,此弧形粗型砂槽与图1所示的弯管和弯头的外形相似,只是比图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大20mm;
(4)、在弧形粗型砂槽内填满拌有固化液的细型砂,再用第二块半圆板在拌有固化液的细型砂内按照图1所示的弯管和弯头的轴心线弯曲70度弧度及轴心线的半径为550mm,刮出弧形细型砂槽,弧形细型砂槽的弯曲弧度及弯曲半径与图1所示的弯管和弯头的外形一致,且与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;并用第三块半圆板在弧形细型砂槽的两端刮出200mm的弧形槽,用以固定如图所示的弯管和弯头的壁厚;
(5)、通过对第四步骤中制出的弧形细型砂槽的沙层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化,制得固化的弧形细型砂槽,这样,便确定了如图1所示的弯管和弯头的外半壁的模型;
(6)、固化的弧形细型砂槽内装上拌有固化液的细型砂,再用第三块半圆板按照如图1所示的弯管和弯头的轴心线弯曲70度弧度及轴心线半径550mm,刮出与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径相一致的细型砂弧形槽,此细型砂层的厚度为17mm,即为图1所示的弯管和弯头的壁厚;
(7)、在第(6)步骤中制成的细型砂弧形槽内填上拌有固化液的细型砂,作为内芯细型砂,在内芯细型砂内放入带有定位端头的螺纹钢骨架,采用在内芯细型砂的砂层内扎气孔充入二氧化碳使其固化,成为固化内芯细型砂;
(8)、将固化内芯细型砂取出,再取出厚度为17mm的细型砂弧形槽,再将固化内芯细型砂放回原位置,即制得如图1所示的弯管和弯头的浇注下模,如图6、7;当然,也留有浇注槽;
(9)、采用同样的步骤制得如图1所示的弯管和弯头的浇注上模;
(10)、将上、下模合模,即制得如图1所示的弯管和弯头的浇注砂模。
在以上步骤中所用的粗型砂为河沙,河沙直径为1-4mm;
在以上步骤中所用的细型砂为70-120目的石英砂;
在以上步骤中所用的固化液为水玻璃,水玻璃的模数为2.5-2.7;
在以上步骤中在厚度为17mm的细型砂弧形槽的内、外侧还铺有一层塑料薄膜,由于塑料薄膜的厚度很薄,所以不会影响所要铸造的弯管和弯头的壁厚。
一种完成如图1所示的弯管和弯头的浇注砂模的制作专用设备,其特征在于它由固定底座1、转动轴2、半圆板支撑杆3和半圆板4构成,转动轴2垂直安装在固定底座1上,其转动圆盘5卡在固定底座1的圆形腔内,使转动轴2稳定的自由转动,半圆板支撑杆3的一端与转动轴2上的滑套8垂直焊接固定,在滑套8上设有高度定位螺栓9,当转动轴2稳定转动时,也带动半圆板支撑杆3摆动,半圆板支撑杆3的另一端与半圆板4的直边通过螺栓6固定,半圆板4的弧边向下,半圆板4的圆心至转动轴2的轴心距离为550mm,通过螺栓6将半圆板4固定在半圆板支撑杆3上的不同通孔内调整半圆板4的圆心至转动轴2的轴心距离,与图1所示的弯管和弯头的轴心线弯曲半径一致,当半圆板支撑杆3摆动时,半圆板4则按一定的半径画弧转动,当将半圆板4插入型砂中时,半圆板4的转动,便把型砂刮出一个断面为半圆的弧形型砂槽。所述的半圆板4设三块,第一块半圆板4a的半径为208.5mm,比图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径大20mm;第二块半圆板的半径为188.5mm,与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;第三块半圆板的半径为171.5mm,与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径一致;三块半圆板4a、4b、4c的圆心至转动轴2的轴心的距离相同;在转动轴2的顶部还固定上转动度数指示盘7,通过转动度数指示盘7随时观测半圆板4刮出的弧度,应符合如图1所示的弯管和弯头的轴心线的弯曲70度的弧度。使用本专用设备时,将固定底座1固定于型砂箱的一侧,先将第一块半圆板4a置于型砂箱上方的中部,通过滑套8下落,使第一块半圆板4a插入拌有固化液的粗型砂内,手持半圆板4a转动,即可刮出比如图1所示的弯管和弯头的外半经大20mm的弧形粗型砂槽;在弧形粗型砂槽内填上拌有固化液的细型砂,再换上第二块半圆板4b,用第二块半圆板4b在拌有固化液的细型砂内按照如图1所示的弯管和弯头的轴心线弯曲70度的弧度、弯曲半径为550mm,刮出弧形细型砂槽,弧形细型砂槽的弯曲弧度与图1所示的弯管和弯头的外形一致,且与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面外半径一致;并用第三块半圆板4c在弧形细型砂槽的两端刮出200mm的弧形槽,用以固定图1所示的弯管和弯头的壁厚;通过对制出的弧形细型砂槽的砂层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化,制得固化的弧形细型砂槽,这样,便确定了如图1所示的弯管和弯头的外半壁的模型;再在固化的弧形细型砂槽内装上拌有固化液的细型砂,再用第三块半圆板4c按照图1所示的弯管和弯头的轴心线弯曲70弧度,半径550mm,刮出与图1所示的弯管和弯头的垂直轴向的断面内半径相一致的细型砂弧形槽,此细型砂层的厚度即为所要铸造的弯管和弯头的壁厚,并同样固化;再在此固化的细型砂弧形槽内填满拌有固化液的细型砂,并放入带有定位端头的螺纹钢骨架,作为内芯细型砂,采用在内芯细型砂的砂层内扎气孔,充入二氧化碳使其固化;将固化的内芯细型砂取出,再取出与所要铸造的弯管和弯头的壁厚相同的固化细型砂弧形槽,再把固化的内心细型砂放回,并通过螺纹钢骨架的定位端头保持原位置,即制得图1所示的弯管和弯头的浇注下模。
采用同样的步骤制得如图1所示的弯管和弯头的浇注上模。
将上、下模合模,即制得如图1所示的弯管和弯头的浇注砂模。
在以上步骤中在厚度为17mm的细型砂弧形槽的内、外侧还铺有一层塑料薄膜。
实施例2
仍制作如图1所述的弯管和弯头的浇注砂模。其方法步骤和专用设备同实施例1。所不同之处在于第一块半圆板的半径为203.5mm,比所要制作的弯管和弯头的断面外半径大15mm;第三块半圆板在弧形细型砂槽两端刮出的槽长为180mm。在以上步骤中在厚度为17mm的细型砂弧形槽的内、外侧不再铺塑料薄膜。
实施例3
仍制作如图1所述的弯管和弯头的浇注砂模。其方法步骤和专用设备同实施例1。所不同之处在于第一块半圆板的半径为213.5mm,比所要制作的弯管和弯头的断面外半径大25mm;第三块半圆板在弧形细型砂槽两端刮出的槽长为220mm。在以上步骤中在厚度为17mm的细型砂弧形槽的外侧铺有一层塑料薄膜,内侧不再铺塑料薄膜。
实施效果分析:采用本发明与消失模方法对比,每制作一个模具,可节约2-3个小时、浇注的弯管和弯头表面光滑,无皱纹。