CN102179475A - 一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，包括上模、下模、浇铸口和位于上模和下模之间的砂芯，该砂芯形成有匹配于龙头本体形状的型腔，该型腔与浇铸口相连而供铜水注入，该浇铸口具有内浇口和外浇口；该内浇口对应设置在用于成型龙头本体出水部的砂芯型腔处。本发明使得横截面受拉应力最大的圆柱形部位最先充型，从而有利于顺序凝固，从而能避免无铅铜铸造时易开裂的问题，故大大提高了产品的良品率。
Description
技术领域
本发明涉及水暖卫浴洁具中龙头本体的成型模具领域，更具体的说涉及一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置。
背景技术
如图1所示，其为目前市场上通用的一种龙头本体1，该龙头本体1包括圆柱形或类圆柱形主体11以及设于主体11侧部并概呈扁平状的出水部12，该主体11上端形成有控制口111，下端形成有供入水管插入的进水口112，内部则形成有供阀芯安装于其中的容室113；该出水部12内形成有水流通道121并端部开设有出水口122；水流经阀芯控制后依次经容室113、水流通道121而从出水口122排出。目前上述龙头本体1一般是用铅黄铜重力铸造加工成型，如图2所示，其为重力铸造浇铸的过程示意图，该浇铸模具包括上模21和下模22，该上模21和下模22的分模面上形成有浇铸口23，该上模21和下模22之间设置有砂芯24；在浇铸初期该浇铸口23呈锐角α设置，随着浇铸的逐步进行，在辅助设备的作用下α逐渐变大并最终等于90度，从而完成整个浇铸过程。
但是，由铅黄铜成型出来的龙头本体1，铅在水的冲刷下极易从基体中脱落而进入人们日常使用的水中，即便在加工过程或产品废弃后，铅也会通过循环后进入人体，对人的血液和神经系统特别是对儿童的肾和脑神经造成不可逆转的损伤，妨碍智力发育。
针对铅会对人体产生伤害的问题，申请人曾研究出由铋Bi代替铅的无铅黄铜，其具有良好的机械性能和切削加工性能，并亦能达到国际标准，但是含铋Bi无铅铜在铸造工艺性能方面，相较于普通铅黄铜，具有流动性较差、易热裂、有皮下微裂纹、铸造温度高以及易产生表面杂质而导致抛光不良等问题。若继续采用普通铅黄铜铸造成型工艺，则会具有良品率低的缺陷，并直接影响产品的成本和生产效率，对大规模推广应用无铅铜造成障碍。
如图3和图3A所示，其为目前通用的一种基于铅黄铜并对龙头本体1进行重力铸造的浇铸成型系统(下面将此系统简称为方案一)，其浇铸口23位于主体11与出水部12的过度连接处；如图4和图4A所示，其为目前通用的另一种浇铸成型系统(下面将此系统简称为方案二)，其浇铸口23完全设于主体11的侧壁上；如图5、图5A和图5B所示，其为目前通用的又一种浇铸成型系统(下面将此系统简称为方案三)，其浇铸口23设置在主体11的底部；在上述三种方案中，该浇铸口23区分为与型腔相连的内浇口231和承接外部铜水的外浇口232。由于无铅铜的流动性较差，故往往需要较高的铜水温度和模具温度，故上述基于铅黄铜的浇铸成型系统方案一、方案二和方案三将不再适用，其会存在如下缺陷：
一、各方案内浇口231都设置在圆柱体主体11附近，方案三中铜水最后充满的部位所受拉应力最大：F＝F1+F2+F3+F4；方案一和方案二虽然有内浇口231产生的横向拉力减小了部分拉应力：F＝F1+F2+F3+F4-F5，但此三种方案内浇口231都位于横截面受拉应力最大的部位附近，不利于顺序凝固，反而因浇口长时间冲刷导致模具温度高、冷却缓慢，为热裂纹的产生提供了条件；
二、各方案的内浇口231厚度H都与产品的壁厚T接近或相等，即H1＝H2＝H3＝T，从而使得铜水流动阻力大，充型不理想，特别是对于方案三，其充型流程太长；
三、各方案的外浇口232横截面积均大于内浇口231横截面积(内浇口231厚度乘以宽度)并呈逐渐收缩状，故铜水除受重力作用下，还受到由于浇铸口23逐渐收缩产生的压力，使得内浇口231处的流动速度被加快，从而剧烈冲刷内浇口231附近的型腔，由于采用无铅铜，其浇铸温度就已经提高20℃～30℃，模具温度提高了30℃～50℃，导致产品在内浇口231附近杂质、夹渣等缺陷，造成抛光杂质点和麻点等不良；
四、方案一和方案二内浇口231呈扁平状，并都设置在上模21和下模22的分模面上，铜水浇铸时有近90o的转折，即其会垂直往下模22型腔掉铜水，从而容易产生熔体破裂、夹渣以及冷隔等缺陷。
有鉴于此，本发明人针对在推广无铅黄铜浇铸成型龙头本体1时的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，以解决现有技术成型时铜水最后充满的部位位于受拉应力最大的圆柱形部位，而容易产生热裂纹并影响产品质量的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，包括上模、下模、浇铸口和位于上模和下模之间的砂芯，该砂芯形成有匹配于龙头本体形状的型腔，该型腔与浇铸口相连而供铜水注入，该浇铸口具有内浇口和外浇口；其中，该内浇口对应设置在用于成型龙头本体出水部的型腔处。
进一步，该内浇口在上模和下模的厚度等于与内浇口相连通处型腔的深度，并让内浇口与内浇口相连通处型腔上下平齐。
进一步，该内浇口在分模面的水平宽度大于待成型产品的壁厚。
进一步，该型腔在用于成型龙头本体圆柱形主体处还向外凸伸形成有溢流槽。
进一步，该溢流槽为分设在圆柱形主体两侧的两个。
进一步，该内浇口呈矩形，该外浇口则呈梯形。
采用上述结构后，本发明涉及的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，由于该内浇口对应设置在用于成型龙头本体的出水部处，即远离易开裂部位，其使得横截面受拉应力最大的圆柱形部位最先充型，从而有利于顺序凝固，如此使得铜水最后充满的部位位于圆柱体主体的上部，由于圆柱体主体上部空间是用于定位阀芯，其本身在加工制造时需设置螺纹、密封隔层、阀芯座安装孔等支撑定位夹层，故本身就存在分散应力的功效，具体如图6C所示，F＝F2+F4-F1-F3-F5-F6；由此本发明能避免无铅铜铸造时易开裂的问题，优选请参阅图6A所示，原方案一、方案二和方案三中最易开裂的圆柱形横截面所受拉应力减小了：F＝F1+F2+F3+F4-F5-F6，同时，因为内浇口在上模和下模的厚度等于与内浇口相连通处型腔的深度，即内浇口与内浇口相连通处型腔上下平齐，充型平顺无冲击，无传统浇口的突然转折，浇口附近表面质量好，从而大大提高产品的良品率。
附图说明
图1为市场上通用龙头本体的结构示意图；
图2为现有技术中重力铸造浇铸过程的示意图；
图3为现有技术中一种基于铅黄铜而对龙头本体进行重力铸造的浇铸成型系统的结构示意图；
图3A为图3中A-A线的剖视图；
图4为现有技术中另一种基于铅黄铜而对龙头本体进行重力铸造的浇铸成型系统的结构示意图；
图4A为图4中B-B线的剖视图；
图5为现有技术中又一种基于铅黄铜而对龙头本体进行重力铸造的浇铸成型系统的结构示意图；
图5A为图5的俯视图；
图5B为图5中C-C线的剖视图；
图6为发明涉及一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置的结构示意图；
图6A为图6中D-D线的剖视图；
图6B为图6中E-E线的剖视图；
图6C为图6中G-G线的剖视图；
图7为本发明在实际浇铸时的示意图。
图中：
龙头本体 1 主体 11
控制口 111 进水口 112
容室 113 出水部 12
水流通道 121 出水口 122
上模 21 下模 22
浇铸口 23 内浇口 231
外浇口 232 砂芯 24
溢流槽 33
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图6所示，其示出的为本发明涉及的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，该重力铸造浇铸装置和现有技术中的结构基本一样，即包括上模21、下模22、浇铸口23和位于上模和下模之间的砂芯24，该砂芯24形成有匹配于龙头本体1形状的型腔，该型腔与浇铸口23相连而供铜水注入，该浇铸口23具有内浇口231和外浇口232；故对上述结构就不进行详细阐述。
本发明的改进点在于：该内浇口231的设置位置要区别于现有技术中的方案一、方案二和方案三，具体的，该内浇口231对应设置在用于成型龙头本体出水部12的型腔处，该出水部即为远离易开裂部位，即该内浇口231亦是与砂芯型腔连通，但是内浇口231与砂芯型腔的连接处对应于龙头本体的出水部。优选地，该内浇口231呈矩形，该外浇口232则呈梯形，从而使得流动更加顺畅。
这样，本发明在浇铸成型过程中，其能使得横截面受拉应力最大的圆柱形部位最先充型，从而有利于顺序凝固。
如此，本发明使得铜水最后充满的部位位于圆柱体主体的上部，由于圆柱体主体上部空间是起到定位阀芯的作用，其本身在加工制造时需设置较多的定位部件，诸如螺纹、密封隔层和阀芯座安装孔等，故其本身的结构就存在分散应力的功效；由此本发明能避免如图1所示的单把类无铅铜铸造时易开裂的问题，从而大大提高产品的良品率。
为了降低铜水的流动阻力，而让浇铸成型过程中铜水能尽快地充满整个型腔，如图6B所示，该内浇口231在上模和下模的厚度H4等于与内浇口231相连通处型腔的深度M，并使内浇口231与内浇口231相连通处的型腔上下平齐。同时优选的，该内浇口231在分模面的宽度L4大于待成型产品的壁厚T。这样，与方案一、方案二和方案三相比，其中在方案一中内浇口231的厚度H1、内浇口231的宽度L1，方案二中内浇口231的厚度H2、内浇口231的宽度L2，方案三中内浇口231的厚度H3、内浇口231的宽度L3，在内浇口231横截面面积相等，即S1＝S2＝S3＝S4的情况下，其中S1＝H1*L1，S2＝H2*L2，S3＝H3*L3，S4＝H4*L4，铜水流动更加顺畅，故充型能力最强，流程也最远；同时其还不具有冲击作用，从而使得内浇口231附近表面质量好；同时请参照图7所示，在实际浇铸中，由于流动阻力小、流速够快，故浇铸时无需占据整个内浇口231，从而使得型腔内的气体能自由排出，从而减少气孔产生的机会，具有成型质量好和次品率低的功效。
如图6A所示，为了成型出更优良的龙头本体，该型腔在用于成型龙头本体圆柱形主体处，还向外凸伸形成有溢流槽33。通过该溢流槽33的成型，能产生横向的拉应力，进而起到减少应力的功效，进而提高成型出龙头本体的性能。更优选，溢流槽33为分设在圆柱形主体两侧的两个，从而进一步起到降低应力的功效。
需要说明的是，本发明还可以适用于其它类型的龙头，诸如碗盆、淋浴、浴缸和厨房、出水嘴等，其中龙头形状可以为各式各样，如方形、扁方形、类圆柱形等等，在此则不一一举例；另外，本发明同样适用于普通铅黄铜，能解决普通铅黄铜在铸造中易产生的铸造缺陷，大大提高良品率。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，包括上模、下模、浇铸口和位于上模和下模之间的砂芯，该砂芯形成有匹配于龙头本体形状的型腔，该型腔与浇铸口相连而供铜水注入，该浇铸口具有内浇口和外浇口；其特征在于，该内浇口对应设置在用于成型龙头本体出水部的型腔处。
2.如权利要求1所述的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，其特征在于，该内浇口在上模和下模的厚度等于与内浇口相连通处型腔的深度，并让内浇口与内浇口相连通处型腔上下平齐。
3.如权利要求1所述的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，其特征在于，该内浇口在分模面的水平宽度大于待成型产品的壁厚。
4.如权利要求1所述的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，其特征在于，该型腔在用于成型龙头本体圆柱形主体处还向外凸伸形成有溢流槽。
5.如权利要求4所述的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，其特征在于，该溢流槽为分设在圆柱形主体两侧的两个。
6.如权利要求1所述的一种适用于无铅黄铜的新型重力铸造浇铸装置，其特征在于，该内浇口呈矩形，该外浇口则呈梯形。
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