CN104028698B - 集成多片过滤器的陶瓷型壳过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷型壳过滤装置，该陶瓷型壳(1)形成一空腔，该空腔包括：分流部(1‑2)，位于型壳上部，其上端为过滤装置进口；合流部(1‑7)，位于型壳下部，其下端为过滤装置出口；以及中间的C型浇道，该C型浇道为多个并联，各自连通在该分流部与合流部之间，每个C型浇道中设置一个过滤器(2)。本发明的陶瓷型壳过滤装置通过分流、过滤、合流设计，实现大流量金属液的铸型外整体过滤，满足大型铸钢件及超大型铸铁件金属液的铸型外整体过滤需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造陶瓷型壳，具体涉及一种集成多片陶瓷过滤器的陶瓷型壳过滤装置。
背景技术
金属液的净化对提高铸件的力学性能起到重要作用，因此，过滤技术在金属液净化方面尤为重要。
在汽车零部件铸件生产中通过采用陶瓷过滤器对铁水进行过滤，其普及率已高达90％。而钢水过滤技术由于受制于过高的浇注温度、可选用陶瓷过滤器种类、浇注系统设计复杂等因素，采用氧化锆质泡沫陶瓷过滤器过滤钢液将导致综合过滤成本高，技术可靠性差，目前普及比例约1～3％，制约了钢水过滤技术的推广应用。
大型铸铁件的过滤在铸造生产中有着特殊的意义。大型铸铁件生产成本高，生产周期长，夹杂物在某些关键部位的出现就有可能导致整个铸件的报废。而且多数时候夹杂物是在机加工时才发现，这更导致铸件的加工成本的增高。因此对大型铸件希望能将因夹杂物而导致的报废降至最低，过滤也就成为了必需。然而，目前对大型铸铁/钢件的制造过程中的过滤还存在一些困难。具体而言，为大型铸件设计的过滤器需要大的过滤面积。一方面，要求相应增加过滤片的厚度，否则难以保证大面积陶瓷过滤器的高温机械强度，在浇注过程中陶瓷过滤器可能会破裂而导致过滤失败，增加夹渣风险。厚度的增加不仅会降低过滤片的过滤容量，制造成本也会增加，尤其是对于锆质过滤器而言。另一方面，由于浇注系统的空间限制，大面积陶瓷过滤器的安放位置也难以设计。
现有技术中的一种解决方案是采用盘式过滤装置，即用多片过滤器围成一个圆盘，其内部通过陶瓷支架拼接7片泡沫陶瓷过滤器。这种方案依然存在如下问题：第一，多个泡沫过滤器拼接，过滤器上下支撑为点接触，容易造成过滤器破碎而失效；第二：此盘式过滤装置为陶瓷装置，由于结构相对复杂，生产成本较高，造成过滤成本较高而铸造厂家无法承担而不采用。
因此，本领域尚需要对大型铸件的过滤装置进行改进，以较低的过滤成本实现对大中型铸钢件以及超大型铸铁件的金属液过滤。
发明内容
本发明的一个目的是，解决大型铸钢件和超大型铸铁件的的夹渣问题。
本发明解决的另一技术问题是，降低吨铸件过滤成本，在不影响原浇注系统设计前提下，实现金属液的铸型外整体过滤。
根据本发明，提出一种陶瓷型壳过滤装置，该陶瓷型壳为一空腔，该空腔包括：分流部，位于型壳上部，其上端为过滤装置进口；合流部，位于型壳下部，其下端为过滤装置出口；以及中间的C型浇道，该C型浇道为多个并联，各自连通在该分流部与合流部之间，每个C型浇道中设置一个陶瓷过滤器。
优选地，所述C型浇道的排布呈灯笼骨架状，分布于分流部和合流部之间。
进一步地，该C型浇道包括：上横浇道，基本上水平设置，一端与分流部连接；下横浇道，基本上水平设置，一端与合流部连接；过滤部，位于该上横浇道和下横浇道之间，陶瓷过滤器集成在该过滤部中。
优选地，该陶瓷过滤器斜嵌在该过滤部的内壁上，与水平线呈一定倾角。
优选地，在该C型浇道还包括集渣包，其位于该该过滤部的上方，并且突出于该上横浇道。
优选地，所述上横浇道相对于所述分流部形成一缩颈，使得在所述分流部的底部形成一凹槽，用于金属液缓冲。
优选地，所述下横浇道相对于所述合流部形成一缩颈，使得在所述合流部的顶部形成一凸槽，用于容纳合流后金属液。
优选地，所述陶瓷型壳的内壁光滑，型壳厚度为5-12mm。
优选地，所述陶瓷过滤器嵌入陶瓷型壳的深度为3-10mm。
优选地，所述过滤装置进口和过滤装置出口皆设有接口，进口接口用于对接浇口杯或直浇道，出口接口用于对接铸型直浇道。
本发明通过提供一定形状的浇道，将金属液分流后过滤，然后再合流注入铸型，该构思简化了过滤器的安装，该过滤装置可以用于铸型外的金属液整体过滤，不需要占据铸型内的空间，在既能获得大的总过滤面积同时，又不需要增加陶瓷过滤器的厚度，大型铸钢件及超大型铸铁件金属液的铸型外整体过滤需求。。
该陶瓷过滤器包括直孔陶瓷过滤器和泡沫陶瓷过滤器，优选地，是指锆质泡沫陶瓷过滤器和碳质泡沫陶瓷过滤器；陶瓷过滤器的材质、形状、大小及数量根据铸件材质、铸件重量、浇注温度等参数合理设计，最终确定过滤装置陶瓷过滤器含有数量及过滤装置形状。
优选地，本发明的陶瓷型壳过滤装置采用熔模精铸领域的硅溶胶陶瓷型壳工艺制备，使得该陶瓷型壳的内壁光滑，型壳厚度为5-12mm。
本发明的陶瓷型壳过滤装置通过分流、过滤、合流设计，陶瓷型壳过滤装置出口直接和铸型直浇道管对接，不影响铸型内浇注系统设计，实现大流量金属液的铸型外整体过滤，满足大型铸钢件及超大型铸铁件金属液的铸型外整体过滤需求。
附图说明
图1是本发明一个典型实施例的集成多片陶瓷过滤器的陶瓷型壳过滤装置的剖视图。
图2是本发明中集成6片过滤器的陶瓷型壳过滤装置立体图。
具体实施方式
如图1和2所示，该过滤装置的主体是一陶瓷型壳1，该陶瓷型壳形成一空腔，该空腔包括分流部1-2、合流部1-7和中间的C型浇道，其中，合流部1-2位于型壳上部，上端为过滤装置进口；分流部1-7位于型壳下部，下端为过滤装置出口；中间的C型浇道为多个并联，各自连通在该分流部与合流部之间，每个C型浇道中设置一个过滤器2。本发明中，分流部1-2相当于总管，多个C型浇道相当于分管，各分管将来自总管的金属液分流、过滤后，再汇总到合流部1-7。
在该优选的实施例中，如图所示，C型浇道包括：上横浇道1-3，基本上水平设置，一端与该分流部1-2连接；下横浇道1-6，基本上水平设置，一端与该合流部1-7连接；过滤部1-5，位于该上横浇道1-3和下横浇道1-6之间，该过滤器2集成在该过滤部中。这里，“基本上水平”的表述是指相应部件可以具有一定程度的倾斜，例如不大于30°、尤其不大于15°。图1中显示出的过滤装置具有“中”字形的断面，其可以是其他的变型结构，例如，可以是一个灯笼骨架形，即，各中间浇道呈半括弧形，均匀排列，类似一个灯笼的骨架。这种圆弧形也是有利的，因为提供了圆滑的内表面，避免出现死角而截留金属液。
图中示出的过滤器2斜嵌在该过滤部1-5的内壁上，与水平线呈一定倾角，例如最优选45°的倾角。该倾角具有缓冲作用，降低了金属液对过滤器的冲击力。中间浇道还包括集渣包1-4，其位于过滤部1-5的上方，并且突出于上横浇道1-3。浇注过程中，夹杂物上浮，在集渣包1-4中富集。该集渣包有利于金属液中夹杂物的分离上浮，提升过滤效果，也可以延长过滤器的使用寿命。
如图1所示，上横浇道1-3相对于分流部1-2形成一缩颈，使得在分流部1-2的底部形成一凹槽，该凹槽也具有缓冲金属液的作用。下横浇道1-6相对于所述合流部1-7也形成一缩颈，使得在所述分流部的顶部形成一凸槽，用于容纳合流后金属液。
另外，过滤装置的进口和出口皆设有接口，进口接口用于对接浇口杯或直浇道，出口接口用于对接铸型直浇道，这种设计非常方便过滤装置与铸型的连接。
作为优选的制造方法，本发明的陶瓷型壳过滤装置采用熔模精铸领域的硅溶胶陶瓷型壳工艺制备，在制备过滤部蜡模时将过滤器2置于蜡模内注蜡成型，然后通过拼接，再上涂料、撒沙、干燥、除蜡、焙烧后，该过滤器不可拆卸而集成在陶瓷型壳中，这种集成式过滤装置便于安装及运输。
该陶瓷型壳过滤装置由无机材料制成，其形状、尺寸由陶瓷过滤器的形状尺寸决定，陶瓷过滤器根据铸件类型、重量等因素可选择截面为圆形、方形及异形的陶瓷过滤器。针对中大型铸钢件及大型铸铁件，优选氧化锆质泡沫陶瓷过滤器。
中间浇道的数量可以根据需要选择，通常为2-8个，也不排除更多数量。
通常，该陶瓷型壳厚度为5-18mm，优选地为8-15mm。陶瓷过滤器在陶瓷型壳内的内嵌宽度可以为3-10mm，优选地，内嵌宽度为5-8mm。
如图1，在设计中型铸钢件及大型铸铁件浇铸系统时，可将多个该过滤装置设计于浇铸系统内，对金属液进行过滤，提高金属液纯净度。该过滤装置的进、出口可方便地分别对接浇铸系统的浇口杯及铸型内的直浇道。当金属液通过浇口杯流入陶瓷型壳过滤装置时，金属液通过陶瓷过滤器净化后净化后通过合流组件1-7后通过出口流入铸型直浇道，进入铸型浇注系统。一旦有夹杂沉积在陶瓷过滤器上，后续的金属液流将冲起夹杂物，继而夹杂物在集渣区漂浮起来，陶瓷过滤器不易被堵塞，有利于提高陶瓷过滤器单位面积过流量。
以上结合优选实施例对本发明的构思进行了详述，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种外形更改和制备方法的变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种陶瓷型壳过滤装置，所述陶瓷型壳(1)形成一空腔，其特征在于，所述空腔包括：
分流部(1-2)，位于型壳上部，其上端为过滤装置进口；
合流部(1-7)，位于型壳下部，其下端为过滤装置出口；
以及中间的C型浇道，所述C型浇道包括：
上横浇道(1-3)，基本上水平设置，一端与所述分流部(1-2)连接；
下横浇道1-6)，基本上水平设置，一端与所述合流部(1-7)连接；
过滤部(1-5)，分别连接所述上横浇道(1-3)和下横浇道(1-6)的另一端，过滤器(2)集成在所述过滤部中；
所述C型浇道为多个并联，各自连通在所述分流部与合流部之间，所述过滤器(2)斜嵌在所述过滤部(1-5)的内壁上，与水平线呈一定倾角。
2.权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述C型浇道的排布呈灯笼骨架状。
3.权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，在所述C型浇道还包括集渣包(1-4)，其位于所述过滤部(1-5)的上方，并且突出于所述上横浇道(1-3)。
4.权利要求1所述的过滤装置，其中，所述上横浇道(1-3)相对于所述分流部(1-2)形成一缩颈，使得在所述分流部(1-2)的底部形成一凹槽，用于金属液缓冲。
5.权利要求1所述的过滤装置，所述下横浇道(1-6)相对于所述合流部(1-7)形成一缩颈，使得在所述合流部的顶部形成一凸槽，用于容纳合流后金属液。
6.权利要求1所述的过滤装置，其中，所述陶瓷型壳的内壁光滑，型壳厚度为5-12mm。
7.权利要求1所述的过滤装置，其中，所述过滤器嵌入陶瓷型壳的深度为3-10mm。
8.权利要求1所述的过滤装置，其中，所述过滤装置进口和过滤装置出口皆设有接口，进口接口用于对接浇口杯或直浇道，出口接口用于对接铸型直浇道。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENGQUAN GROUP CO. LTD., JINAN Free format text: FORMER OWNER: JINAN SHENGQUAN BEIJIN CERAMIC FILTER CO., LTD. Effective date: 20150709 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150709 Address after: 250204 Zhangqiu chemical industry park, Shandong, Ji'nan Applicant after: Shengquan Group Co., Ltd., Ji'nan City Address before: 250204 Zhangqiu chemical industry park, Shandong, Ji'nan Applicant before: Jinan Shengquan Beijin Ceramic Filter Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |