CN102371353A - 一种砂型负压重力铸造模具及铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸造模具及铸造方法，解决了现有型砂负压铸造法沙箱重复使用效率低，抽真空系统结构复杂、可靠性差的技术问题，提供了一种适用于大型中空锥形旋转体铸件铸造使用、沙箱重复使用效率高的砂型负压重力铸造模具及铸造方法。本发明铸造模具，包括上箱、下箱，下箱包括下沙箱，真空管和设有通气孔的底罩桶，下沙箱包括底板，底板中央设有真空管伸入孔；底罩桶桶倒扣在底板上，真空管包括竖直进气管和水平连通管两段，竖直进气管自由端穿过底板伸在由底罩桶和底板构成的吸气腔里、管壁上设有吸气口，水平连通管的自由端与抽真空系统相连；浇铸时边抽气边浇铸金属液，型砂内部处于负压状态，所获铸件致密度和机械性能高于普通型砂铸造。

Description

一种砂型负压重力铸造模具及铸造方法

技术领域

本发明涉及金属铸造领域，尤其是涉及一种适用于大型中空锥形旋转体铸件的铸造模具及铸造方法。 

背景技术

负压铸造法是60年代末70年代初发明并研制成功的一种铸造方法。现有型砂负压铸造法，要求沙箱的四壁必须密封，且必须设置沙粒过装置以防沙粒进入真空泵而损坏抽真空系统。所述沙粒过滤装置包括设于抽气通道相应位置的110目左右的金属网。使用中这些金属网易被沙粒堵塞或损坏，在沙箱重复使用时必须清理或更换损坏了的金属网。因此现有技术负压铸造法，沙箱的重复使用效率低，抽真空系统结构复杂、使用可靠性差，从而对铸造成本有不利影响。 

发明内容

本发明主要是解决现有型砂负压铸造法存在的沙箱四壁需要全密封，沙箱抽气通道上必须设置滤沙金属网，而滤沙金属网在使用中易被沙粒堵塞或损坏，因此沙箱的重复使用效率低，抽真空系统结构复杂、使用可靠性差技术问题，提供一种适用于大型中空锥形旋转体铸造铸造使用的，沙箱四壁不必全密封，沙箱的重复使用效率高的砂型负压重力铸造模具及铸造方法。 

为了提供一种适用于大型中空锥形旋转体铸件铸造使用的，沙箱四壁不必全密封，沙箱的重复使用效率高的砂型负压重力铸造模具，本发明所用的技术方案是：一种砂型负压重力铸造模具，包括上箱、下箱、陶瓷浇铸道组件，若干冒口保温套；上箱包括上沙箱，下箱包括下沙箱；下箱还包括真空管和桶底设在小端的圆台形底罩桶；下沙箱包括箱底支撑、与箱底支撑上端固连的底板和位于底板上方并与底板固连的侧围板筒；底板的中部设有真空管伸入孔；底罩桶桶底在上倒扣在底板上，桶壁及桶底布设有若干通气孔；真空管包括竖直进气管和水平连通管两段，竖直进气管的自由端穿过底板中部的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶和底板上表面构成的吸气腔里，竖直进气管上端管口封死，伸在吸气腔里的管壁上设有若干组周向均布的吸气口，最低一组吸气口的中心距离底板上表面的距离大于等于30mm，水平连通管的自由端与抽真空系统相连；上沙箱为圆台筒形沙箱，其箱壁上布设有若干通气口。 

本发明，上沙箱为圆台筒形上箱，上下敞口，箱壁上布设有通气孔，因此模具沙箱四壁未处于为全密封状态，结构简单，制造和使用成本低。类似圆锥破碎机动锥的大型中空锥形旋转体铸件，可由不同锥度的几段圆台筒体构成，而由倒扣的圆台形底罩桶和底板上表面构成的吸气腔，一方面降低了下箱型砂的用量，减轻下箱重量，便于模具的搬运移动；另一方面，降低了抽气时空气在吸气腔里的流动速度，同时由于真空管的竖直进气管上端管口封死、竖直进气管上的吸气口开在伸在吸气腔里的管壁上距离底板上表面一定距离的地方。因此无论是在构造型砂还是在抽真空时，即使有沙粒从底罩桶壁的通气孔上漏出，也不会落入真空管内或受空气携带被吸入真空管内，而是直落并留积在底板上，留积在底板上的沙粒可在下次制造沙箱时在扣盖底罩桶前被清理干净。因此，本发明在抽真空管路上不必使用极易损坏的滤沙金属网来防止沙粒被吸进入真空泵造成抽真空系统损坏，因此也不用象现有技术一样在沙箱重复使用时要耗费时间清理或更换滤沙金属网。所以，本发明的抽真空系统可靠性高、使用寿命长，沙箱重复使用效率高，从而有利于提高铸造生产效率，降低铸造生产成本。铸造生产时，只需在浇注前几分钟接通真空泵抽气，吸气腔的气体不断被抽吸走，并在型砂内部形成负压待浇状态；浇铸时，依旧保持抽气状态，因此浇铸是在抽气状态下进行的，浇铸过程型砂内部一直保持负压状态，提高了金属液的流动性，钢水靠近型腔内壁吸附，减少钢水飞溅、紊流，氧化物减少，提高了钢水纯净度，减少铸件形成气孔夹渣因素；因吸气腔的气体不断被抽吸走，外界气体从上箱进入形成对流，加快了吸气腔空气循环，可有效防止产生铸造气爆的危险，提高了铸造生产的安全性，并且可以形成钢水从铸件内壁到外壁的层状凝固趋势；又因负压增加了模具内腔与外界的压力差，使金属液在增加外压力的作用下冷却凝固，形成了铸件致密组织结构，铸件致密度提高2～5%，铸件机械性能高于普通型砂铸件5～10%。 

作为优选，所述底罩桶由下罩桶和上罩桶可分离叠合构成，下罩桶的桶底开有安桶孔。本优选方案，把底罩桶分成适配的上下两个分桶，下罩桶桶底开有安桶孔，安装时工人可以通过安桶孔站立在下箱的底板上移动下罩桶及进行摆放木模、冷铁和坚实型砂等操作，下罩桶安装定位容易，有利于提高下箱制造效率。 

作为优选，陶瓷浇铸道组件包括竖直主浇铸道和不少于三个、与主浇铸道连通且周向均布的副浇铸道。本优选方案，金属液自主浇铸道进入，沿周向均布的几个副浇铸道同时流入模具里的型腔，型腔钢水分布均匀度高，有利于提高铸件质量。 

作为优选，底罩桶上通气孔的直径为2mm到10mm，孔的最小间距为100mm。本优选方案，制造下箱时，通气孔不容易被沙粒堵塞，底罩桶强度高，通气性好。 

作为优选，竖直进气管的孔径为30mm到80mm，竖直进气管的管壁上设有三到五组吸气口，每组吸气口的吸气口个数为三到六个，吸气口的孔径为3mm到5mm，最低一组吸气口的中心距离底板上表面的距离大于等于50mm。本优选方案，真空管抽真空效果好，吸气口空气流速低，底板上和从通气孔里漏出的沙粒不易被吸入真空管内，抽真空系统的使用可靠性高，维护成本低，有利于降低铸造成本。 

为提供一种适用于大型中空锥形旋转体铸件铸造使用的，沙箱四壁不必全密封，沙箱的重复使用效率高的，与上述砂型负压重力铸造模具相适应的铸造方法，本发明铸造方法所用的技术方案是：一种砂型负压重力铸造方法： 

首先把上砂箱、焊连有真空管的下沙箱、底罩桶等制造模具所需材料和工具准备好，并按每百公斤干沙加五到七公斤水玻璃均匀混合准备好型砂原料，然后：

（1）先把下罩桶桶底在上倒扣在下沙箱的底板上，工人通过下罩桶的桶底中央的安桶孔站在底板上移动下罩桶到位，然后在下罩桶和下沙箱的侧围板筒之间的底板的表面上铺上一层厚约50到100mm的型砂，把型砂坚实后放上木模组件，然后在下罩桶和木模之间充入型砂并坚实，待下罩桶和木模之间填满型砂，再把上罩桶叠扣到下罩桶上，然后再在上罩桶和木模之间、上罩桶桶底上表面上充入型砂并坚实，期间并适时埋放好陶瓷浇铸道组件，然后再向下箱内的型砂吹二氧化碳使其硬化后修整分型面；

（2）把上沙箱在下箱1上对位放好并固定牢，在木模组件和上沙箱之间充入型砂并坚实型砂；期间注意适时摆放好冒口保温套，最后再吹二氧化碳硬化上箱2的型砂；

（3）开箱并起出木模组件，修正型腔后在型腔表面刷涂料，烘干涂料；

（4）在浇铸前再次烘烤型腔并合箱固定牢靠；同时把真空管的水平连通管的自由端与抽真空系统连通；在浇铸前若干分钟开通真空泵抽气；

（5）边抽气边浇铸金属液；浇满金属液后继续抽气到金属液凝固后停止抽气；

（6）冷凝后开箱取出铸件，完成一轮铸造作业。

本发明铸造方法，浇铸是在抽气状态下进行的，浇铸过程型砂内部一直保持负压状态，提高了金属液的流动性，钢水靠近型腔内壁吸附，减少钢水飞溅、紊流，氧化物减少，提高了钢水纯净度，减少铸件形成气孔夹渣因素；因上沙箱为圆台筒形上箱，上下敞口，箱壁上部设有通气孔，因此模具沙箱四壁未处于为全密封状态，由倒扣的圆台形底罩桶和底板上表面构成的吸气腔里的气体不断被抽吸走，外界气体从上箱进入形成对流，加快了吸气腔空气循环，可有效防止产生铸造气爆的危险，提高了铸造生产的安全性，并且可以形成钢水从铸件内壁到外壁的层状凝固趋势；又因负压增加了模具内腔与外界的压力差，使金属液在增加外压力的作用下冷却凝固，形成了铸件致密组织结构，铸件致密度提高2～5%，铸件机械性能高于普通型砂铸件5～10%。 

综上所述，本发明的有益效果是：本发明铸造模具沙箱结构简单，制造容易，型砂消耗量少，沙箱重复使用效率率高，对应的抽真空系统结构简单、可靠性高、使用寿命长，从而有利于提高铸造生产效率，降低铸造生产成本。本发明的铸造方法，铸造过程吸气腔室里的气体不断被抽走，型砂处于负压状态，外界气体从上箱进入形成对流，加快了吸气腔空气循环，可有效防止产生铸造气爆的危险，提高了铸造生产的安全性，并且可以形成钢水从铸件内壁到外壁的层状凝固趋势；又因负压增加了模具内腔与外界的压力差，使金属液在增加外压力的作用下冷却凝固，形成了铸件致密组织结构，铸件致密度提高2～5%，铸件机械性能高于普通型砂铸件5～10%。 

  

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。 

  

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明技术方案作进一步具体的说明。 

砂型负压重力铸造模具实施例：本实施例模具系一种圆锥破碎机动锥的铸造模具。 

如图1所示，本发明铸造模具包括上箱2、下箱1、陶瓷浇铸道组件3，六个对称分布于上箱2上表面的冒口保温套4；下箱1包括下沙箱1.1、真空管1.2和桶底设在小端的圆台形底罩桶1.3；下沙箱1.1由箱底支撑1.1.3、与箱底支撑1.1.3上端焊连在一起的圆形底板1.1.1 和位于底板上方并与底板焊连在一起的侧围板筒1.1.2构成，其中底板1.1.1的中心设有真空管伸入孔，底罩桶1.3桶底在上倒扣在底板1.1.1中央，底罩桶1.3由下罩桶1.3.1和上罩桶1.3.2可分离叠合构成，下罩桶1.3.1的桶底周缘设有图中未示出的用于安装上罩桶1.3.2的定位结构，下罩桶1.3.1的桶底的中央开有安桶孔，下罩桶1.3.1和上罩桶1.3.2的的桶壁及上罩桶1.3.2的桶底均布有通气孔1.3.0，通气孔1.3.0的直径为3mm，孔的间距为100mm；真空管1.2包括竖直进气管1.2.1和水平连通管1.2.2两段，竖直进气管1.2.1的自由端穿过底板1.1.1中心的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶1.3和底板1.1.1上表面构成的吸气腔里，竖直进气管1.2.1与底板1.1.1密封焊连在一起，竖直进气管1.2.1上端管口封死，竖直进气管1.2.1的孔径为60mm，竖直进气管1.2.1的管壁上设有三组吸气口1.2.3，每组吸气口1.2.3的吸气口个数为四个，吸气口1.2.3为孔径为5mm的圆孔，最低一组吸气口1.2.3中心距离底板1.1.1上表面的距离等于50mm，水平连通管1.2.2的自由端与抽真空系统相连；上箱2包括上沙箱2.1，上沙箱2.1为小端在上、上下端敞口的圆台筒形沙箱，上沙箱2.1箱壁上均布若干直径为10mm的通气口，通气孔的间距为100mm；六个铸造保温冒口均布设在上箱2的上表面，每个保温冒口上设有一个保温冒口套4；陶瓷浇铸道组件3包括一个竖直主浇铸道3.1和六个与主浇铸道连通且周向均布的副浇铸道3.2。上沙箱1.2和下沙箱1.1之间设有定位销定位结构。 

利用上述铸造模具进行铸造的砂型负压重力铸造方法实施例： 

首先把上砂箱2.1、焊连有真空管的下沙箱1.1、底罩桶1.3等制造模具所需材料和工具准备好，并按每百公斤干沙加五到七公斤水玻璃均匀混合准备好型砂原料，然后：

（1）先把下罩桶1.3.1桶底在上倒扣在下沙箱的底板1.1.1上，工人通过下罩桶1.3.1的桶底中央的安桶孔站在底板1.1.1上移动下罩桶1.3.1到位，然后在下罩桶1.3.1和下沙箱1.1的侧围板筒1.1.2之间的底板1.1.1的表面上铺上一层厚约50到100mm的型砂，把型砂坚实后放上木模组件5，然后在下罩桶1.3.1和木模5之间充入型砂并坚实，期间站在底板1.1.1上的造型工要适时按工艺要求摆放好冷铁1.4，待下罩桶1.3.1和木模5之间填满型砂，再把上罩桶1.3.2叠扣到下罩桶1.3.1上，然后再在上罩桶1.3.2和木模5之间、上罩桶1.3.2桶底上表面上充入型砂并坚实，期间并适时埋放好陶瓷浇铸道组件3，然后再向下箱内的型砂吹二氧化碳使其硬化后修整分型面；

（2）把上沙箱2.1在下箱1上对位放好并固定牢，在木模组件和上沙箱2.1之间充入型砂并坚实型砂；期间注意适时摆放好冒口保温套，最后再吹二氧化碳硬化上箱2的型砂；

（3）开箱并起出木模组件，修正型腔后在型腔表面刷涂料，烘干涂料；

（4）在浇铸前再次烘烤型腔并合箱固定牢靠；同时把真空管的水平连通管的自由端与抽真空系统连通；在浇铸前若干分钟开通真空泵抽气；

（5）边抽气边浇铸金属液；浇满金属液后继续抽气到金属液凝固后停止抽气；

（6）冷凝后开箱取出铸件，完成一轮铸造作业。

  

Claims (6)

1. 一种砂型负压重力铸造模具，包括上箱（2）、下箱（1）、陶瓷浇铸道组件（3），若干冒口保温套（4）；上箱（2）包括上沙箱（2.1），下箱（1）包括下沙箱（1.1），其特征是：下箱（1）还包括真空管（1.2）和桶底设在小端的圆台形底罩桶（1.3）；下沙箱（1.1）包括箱底支撑（1.1.3）、与箱底支撑（1.1.3）上端固连的底板（1.1.1） 和位于底板上方并与底板固连的侧围板筒（1.1.2）；底板（1.1.1）的中部设有真空管伸入孔；底罩桶（1.3）桶底在上倒扣在底板（1.1.1）上，桶壁及桶底布设有若干通气孔（1.3.0）；真空管（1.2）包括竖直进气管（1.2.1）和水平连通管（1.2.2）两段，竖直进气管（1.2.1）的自由端穿过底板（1.1.1）中部的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶（1.3）和底板（1.1.1）上表面构成的吸气腔里，竖直进气管（1.2.1）上端管口封死，伸在吸气腔里的管壁上设有若干组周向均布的吸气口（1.2.3），最低一组吸气口的中心距离底板上表面的距离大于等于30mm；水平连通管（1.2.2）的自由端与抽真空系统相连；上沙箱（2.1）为圆台筒形沙箱，其箱壁上布设有若干通气口。

2.根据权利要求1所述的一种砂型负压重力铸造模具，其特征是：所述底罩桶（1.3）由下罩桶（1.3.1）和上罩桶（1.3.2）可分离叠合构成，下罩桶（1.3.1）的桶底开有安桶孔。

3. 根据权利要求1或2所述的一种砂型负压重力铸造模具，其特征是：陶瓷浇铸道组件（3）包括竖直主浇铸道（3.1）和不少于三个、与主浇铸道连通且周向均布的副浇铸道（3.2）。

4. 根据权利要求1或2所述的一种砂型负压重力铸造模具，其特征是：通气孔（1.3.0）的直径为2mm到10mm，孔的最小间距为100mm。

5. 根据权利要求1或2所述的一种砂型负压重力铸造模具，其特征是：竖直进气管（1.2.1）的孔径为30到80mm，竖直进气管（1.2.1）的管壁上设有三到五组吸气口（1.2.3），每组吸气口（1.2.3）的吸气口个数为三到六个，吸气口（1.2.3）的孔径为3mm到5mm，最低一组吸气口（1.2.3）距离底板（1.1.1）上表面的距离大于等于50mm。

6.与权利要求1所述的砂型负压重力铸造模具相应的一种砂型负压重力铸造方法，其特征是：

首先把上砂箱（2.1）、焊连有真空管的下沙箱（1.1）、底罩桶（1.3）等制造模具所需材料和工具准备好，并按每百公斤干沙加五到七公斤水玻璃均匀混合准备好型砂原料，然后：

（1）先把下罩桶（1.3.1）桶底在上倒扣在下沙箱的底板（1.1.1）上，工人通过下罩桶（1.3.1）的桶底中央的安桶孔站在底板（1.1.1）上移动下罩桶（1.3.1）到位，然后在下罩桶（1.3.1）和下沙箱（1.1）的侧围板筒（1.1.2）之间的底板（1.1.1）的表面上铺上一层厚约50到100mm的型砂，把型砂坚实后放上木模组件（5），然后在下罩桶（1.3.1）和木模（5）之间充入型砂并坚实，待下罩桶（1.3.1）和木模（5）之间填满型砂，再把上罩桶（1.3.2）叠扣到下罩桶（1.3.1）上，然后再在上罩桶（1.3.2）和木模（5）之间、上罩桶（1.3.2）桶底上表面上充入型砂并坚实，期间并适时埋放好陶瓷浇铸道组件（3），然后再向下箱内的型砂吹二氧化碳使其硬化后修整分型面；

（2）把上沙箱（2.1）在下箱（1）上对位放好并固定牢，在木模组件和上沙箱（2.1）之间充入型砂并坚实型砂，最后再吹二氧化碳硬化上箱（2）的型砂；

（3）开箱并起出木模组件，修正型腔后在型腔表面刷涂料，烘干涂料；

（4）在浇铸前再次烘烤型腔并合箱固定牢靠；同时把真空管（1.2）的水平连通管（1.2.2）的自由端与抽真空系统连通；在浇铸前若干分钟开通真空泵抽气；

（5）边抽气边浇铸金属液；浇满金属液后继续抽气到金属液凝固后停止抽气；

（6）冷凝后开箱取出铸件，完成一轮铸造作业。