CN104162632A - 一种铸件砂芯热芯盒以及砂芯成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种铸件砂芯热芯盒以及砂芯成型方法，热芯盒包括动模型腔中间与锥棒的短部固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，锥棒上连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，填充件通过锥柱状孔与锥棒连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，并按照加充填件、合模、加砂、射砂、加热、摆动旋转、降温、开模、取出的顺序成型，发明采用耐火材料等中间填充件，不仅少用覆膜芯砂，降低了生产成本，而且铸造中，有利于排气，减少缺陷、提高了产品的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种砂芯热芯盒以及成型方法，特别涉及一种铸件砂芯热芯盒以及砂芯成型方法，属于铸造领域。
背景技术
铸件的内腔要求表面平顺、光滑，也就是说铸件内腔的质量关系到产品的质量，为了获得铸件形状，需要预先用其他容易成型的材料做成砂箱模具，利用砂箱模具形成砂箱，然后再将砂芯放入砂箱中，砂箱与砂芯之间构成的空间为铸件的形状，在该空腔中浇注流动性铁水，铁水冷却凝固之后就能形成所需产品。砂芯制作的其中一种方法是利用热芯盒模具制作而成的，热芯盒模具是通过液压缸驱动射砂头将原砂和高分子树脂混合的混合物芯砂利用射芯机高速射入热芯盒模具内腔中，然后加热固化成型的。也就是说砂芯的外表面的质量决定着之间内腔的平顺、光滑程度，决定着铸件内是否光滑。
图10 现有技术中铸件砂芯的俯视示意图、图11 现有技术中砂芯存在是缺陷侧面示意图、图12 现有技术中砂芯的侧面示意图。为了制造铸件产品，需要制作一个砂芯设置于砂箱上下箱的中间位置，合箱后进行铸件的浇注，经过浇注、冷却、开模，将其中的砂芯取出，形成铸件产品。
在砂芯制作过程中，制芯工艺是在原砂中加入以酚醛树脂作为粘接剂和芯砂混合而成，然后，将混合料利用制芯机射入制造砂芯的热芯盒中，通过制芯机中的压缩空气将芯砂射入热芯盒中，并通过射砂的气体压力以及热芯盒内的间歇式排气，在高压气体快速动作的推动以及排气的作用下，将充填到芯盒中的芯砂混合物变得紧实、硬化，然后通过热芯盒周边设置的电热棒，将树脂溶化并将砂粒粘结在一起。在成型过程中，首先在热芯盒周边形成一层厚度约为5mm的塑性状态壳层，再继续加热过程中，芯砂继续凝固，整个砂芯凝固，形成砂芯，开模后，将芯盒中的砂芯取出进入下一道铸造工序中。
在现有技术中，砂芯形成是利用制芯机制作而成，公司使用的是制芯机是将热芯盒竖立组装，沿水平方向进行开合模。由于该砂芯为厚断面、砂芯厚度在300-400mm之间，而且为实心体、大模数结构，在覆膜砂通过气流射入加热的热芯盒模具内腔中，砂芯受热固化时，由于整个砂芯内部厚大，砂子较多，加热棒的热量通过模具传导热的量会因砂子本身的影响，热芯盒模具内腔周围的砂子会率先固化结壳，然后向中心部位固化，由于厚度大、传热速度慢的原因，固化相对要慢，因此，首先会在紧挨热芯盒内腔也就是砂芯外表面，形成5mm后的覆膜砂，而此时，内部还有受热软化的融合体存在，在自身重力条件下，慢慢的发生蠕变，下沉，随着软化融合体的凝固，热芯盒内腔中砂芯会出现如图11所述的问题，即：与内腔接触部分的覆膜由于加热原因在热芯盒顶部出现夹皮，夹皮内形成了比设计形状低的空隙结构，夹皮非常酥脆，很容易去掉，在热芯盒顶部位置的砂芯呈现出蠕陷部，无法达到设计砂芯的形状，成为了一种缺陷，由于这种情况的出现，严重地影响了公司的正常生产，如何能够减少砂芯的这种缺陷，成为公司的攻克的一大技术课题。
发明内容
针对砂芯在成型过程中在热芯盒顶部位置出现的蠕陷部问题，通过对制芯机的成型参数反复调整、对制造工艺进行多次变动，本发明提供一种铸件砂芯热芯盒以及砂芯成型方法，其目的是克服砂芯在热芯盒内成型过程中顶部产生的夹皮、蠕陷现象，提供合格的砂芯，满足铸件铸造工艺需要。
本发明的就技术方案是：一种铸件砂芯热芯盒，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，所述动模和静模的型腔外周设置有多个电热棒，所述填充件的上下两个平面与热芯盒上下面平行，所述锥棒另外一端连接在动模上，填充件为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件或金属铸件，锥棒连接在静模上，填充件为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件或金属铸件。
一种铸件砂芯的成型方法，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，其特征在于：热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，所述热芯盒设置在制芯机上，铸件阀体砂芯的成型方法分为手动或自动，成型方法由以下步骤组成：
1) 将加热芯盒动模和静模设置在射砂机上，使射砂口设置在与射砂头相对的方向上，在动模或静模内锥棒上设置填充件；
2）移动热芯盒动模，使动模和静模合模，利用电热棒对动模和静模进行加热，加热温度在200~240℃之间；
3）射砂头移动到热芯盒动模和静模上，使射砂头下降，并与热芯盒射砂口吻合，开启砂斗与射砂斗之间的闸门，将砂斗中的部分芯砂放入射砂斗中；
4）关闭砂斗下闸门，打开与射砂斗连接的气体上阀门，与此同时打开射砂头与热芯盒接触部的射砂头下阀门，压紧射砂头，利用0.4-0.8MPa的低压压缩空气进行吹砂，吹砂时间在1~3s；
5）关闭射砂斗上的上阀门和射砂头下的下阀门，热芯盒温度保持在200-240℃之间；
6）吹砂结束后，移开排气装置和射砂头，砂芯开始结壳，结壳时间一般为15~50s，从20-30S后开始转动热芯盒，使热芯盒旋转180°后，然后返回到原位，多次反复转动，1.8min后砂芯固化；
7）动膜离开静模，从热芯盒中顶出砂芯，用人工或专用工具取出砂芯待用。
进一步，所述制芯机具有旋转机构能够使热芯盒射砂口旋转180度机构。
更进一步，所述动模和静模为垂直方向合模或水平方向合模。
本发明能够带来的积极效果为：通过在热芯盒中间设置一个网孔状填充件，能够将原来实心的砂芯变成具有一定厚度的砂芯，避免了实心砂芯厚度过大引起的大幅度蠕变形成蠕陷部，也避免了夹皮容易破碎的现象，克服了造成砂芯报废和铸件内部多肉、突起、鼓肉等缺陷，而且能够缩短砂芯的成型时间，特别是在砂芯内部使用耐火件、陶瓷件或其他金属铸件，最大限度地在热芯盒内防止了加热引起的变形，进一步可防止砂芯的变形，通过在动模或静模上设置锥棒，能够将填充件保持在砂芯的中央位置，使砂芯周边在相同时间内成型，保持了砂芯周边厚度的均匀，通过在砂芯成型过程中通过机械摆动翻转，解决覆膜砂的受热软化，在自身重力条件下，慢慢的发生蠕变，下沉问题，进而解决因夹皮、蠕变造成的结壳厚度难以控制问题。本发明采用耐火材料等中间填充件，不仅少用覆膜芯砂，降低了生产成本，而且因为网孔状填充件连通固定填充物的锥棒拔出孔，实际铸造浇注过程中，还有利于覆膜砂芯的排气，减少了铸件产品气孔缺陷、提高了产品的成品率。
附图说明
图1 本发明中砂芯俯视示意图。
图2 本发明中砂芯侧面示意图。
图3 图1中B-B面砂芯的剖面示意图。
图4 本发明中热芯盒的俯视示意图。
图5 本发明中热芯盒的侧视示意图。
图6 图1中A-A面热芯盒的剖面示意图。
图7 制芯机的正面示意图。
图8 制芯机的侧面示意图。
图9 制芯机的合模后的正面示意图。
图10 现有技术中砂芯的俯视示意图。
图11 现有技术中砂芯存在是缺陷侧面示意图。
图12 现有技术中砂芯的侧面示意图。
图中，1：砂芯、2：芯头、3：蠕陷部、4：夹皮、31：静模、31a：销、32：动模、32a：销孔、33：射砂口、34：填充件、35：锥棒、41a：静模电热棒、41b：动模电热棒、42：合模线、61：底座、62：支柱、63：翻转支架、64：开合模气缸、65：旋转板、66：模具固定板、67：射砂头移动气缸、68：导柱、70：射砂头、71：射砂斗、72：砂斗、73：吹气下压气缸、74：吹气压头、80：托轮、81：翻转手柄、82：翻转卡块。
具体实施方式
为了更好的理解和实行本发明的技术方案，在此提供本发明的一些实施例，这些实施例是为了更好的解释本发明中所述的技术方案，不构成对本发明的任何形式限制。
本发明是一种铸件砂芯热芯盒和铸件砂芯的成型方法，以下参照图1-图6就本发明的热芯盒进行说明，其中，铸件砂芯热芯盒包括砂芯热芯盒的动膜31和静模32，热芯盒侧面设置有射砂口33和排气口，所述动模32或静模31的型腔中间固定连接有锥棒35的端部，所述锥棒35长部呈锥柱体，锥棒35长部连接有填充件34，填充件34中间位置有锥柱状孔，锥棒35锥柱体通过填充件34锥柱状孔与填充件34连接，锥棒35的中心线与热芯盒合模线42垂直，所述动模32和静模31的型腔外周设置有多个贯通热芯盒两端的电热棒，静模31上的其中一个贯通电热棒为41a，动模上的其中一个贯通电热棒为41b，另外，砂芯的两端设置也可以设置多个较短的电热棒，在砂芯成型时进行加热，所述填充件34的上下两个平面与热芯盒上下面平行，锥棒可固定在动模或静模上，填充件为耐高温材料呈网孔状结构，锥棒35可以连接在动模32上，填充件34为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件液可以使金属铸件，锥棒35也可以连接在静模31上，填充件34为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件，也可以是金属铸件。
以下参照图7 制芯机的正面示意图，图8 制芯机的侧面示意图，图9 制芯机的合模后的正面示意图就本发明中使用的制芯机进行介绍。
在本实施例中，锥棒35固定连接在动模32型腔的中央位置，成型时，将热芯盒竖立设置，射芯口33向上设置。
在对铸件砂芯的成型时，是利用上述结构热芯盒动模32和静模31下进行成型的，所述热芯盒设置在制芯机上，砂芯的成型方法分为手动或自动，在本实施例中使用的是左右开合模的制芯机，所述制芯机的机构是：在底座上61上设置有多个支柱62，底座61上设置有多个翻转支架63，翻转支架63上连接有模具固定板66，静模31和动模32固定在左右模具固定板66上，可通过模具旋转板65使模具旋转，模具的开合是利用设置在设备左边的开合模气缸64移动右边的动模32进行开合的，开合式模具沿着导柱68左右移动的。静模设置在左边的模具固定板66上，在模具上端有一射砂头70的移动横梁，移动横梁的下面设置有射砂头70的射砂头移动气缸67，射砂头70上边连接着射砂斗67以及砂斗61，砂斗61与射砂斗71之间设置有闸门，另外，射砂头70上设置有进气阀，也就是射砂斗71上部连接的上阀门，射砂斗71的上边连接着砂斗61，射砂斗71的下边连接有阀门，射砂头移动气缸67，可驱动射砂头70带动射砂斗71向右移动，在右端对热芯盒模具内进行吹砂，吹砂时，吹气下压气缸73带动吹气压头74下降，使射砂头70射砂和吹气，同时，从模具外表设置的排气口进行间歇式排气，制芯机的成型方法由以下步骤组成：
1) 将加热芯盒动模和静模设置在射砂机上，使射砂口33设置在与射砂头70相对的方向上，在动模32或静模31内的锥棒35上设置填充件34。在本实施例中是将动模32和静模31是竖立状态下进行成型砂芯的，锥棒固定连接在动模32上，其中静模31固定在制芯机模具固定板66的左边，动模32固定在制芯机模具固定板66的右边， 使使射砂口33朝上设置，静模31和32匹配组装，组装后销31a插入销孔32a中，保证了热芯盒的对位精度；
2）移动热芯盒动模32，使动模32和静模31合模，利用电热棒对动模32和静模31进行加热，加热温度在200-240℃之间。在本实施例中，利用开合模气缸64驱动固定有动模32的右边模具固定板66沿着导柱68向左移动，与静模31合模，由图7的状态变成图9的状态，
同时对模具开始加热温度在200~240℃之间；
3）射砂头70移动至热芯盒动模32和静模31上，使射砂头70下降，并与热芯盒射砂口33吻合，开启砂斗61与射砂斗71之间的闸门，将砂斗61中的部分芯砂落入射砂斗71中。在本实施例中，射砂头70以及连接的射砂斗71、砂斗61在射砂斗移动气缸67的驱动下，从左边移动到合模后的热芯盒上边，开启砂斗61与射砂斗71之间的闸门，将砂斗61中的部分芯砂落入射砂斗71中，然后，在吹气下压气缸73带动吹气压头74下降；
4）关闭砂斗61与射砂斗71之间的闸门，打开与射砂斗71上连接的气体上阀门，与此同时打开射砂头70与热芯盒接触部的射砂头70下阀门，压紧射砂头70，利用0.4-0.8MPa的低压压缩空气进行吹砂，吹砂时间在1~3s，同时，继续利用电热棒对热芯盒加热。在本实施例中，吹气下压气缸73带动吹气压头74下降后，使热芯盒与射砂头70之间处于密封状态，对射砂口33吹气，同时，从热芯盒外表面设置的排气口间歇式排气，在吹气气压下，砂斗的芯砂一同进入热芯盒中，在本实施例中使用的压缩空气压力为0.6MPa，吹气时间2s，通过压缩空气的作用，将热芯盒内的芯砂紧实、硬化；
5）关闭射砂斗71上的上阀门和射砂头70下的下阀门，电热棒保持设置定加热温度，在200-240℃之间；
6）吹砂结束后，移射砂头71，砂芯进行结壳，结壳时间一般为15~50s，从30 s后开始转动热芯盒，使热芯盒旋转180°后返回到原位，多次反复转动，1.8min后砂芯固化。在本实施例中，经过30s的后，模具型腔与芯砂之间开始硬化，利用制芯机的翻转功能是热芯盒在制芯机上翻转180°，使吹气口向下。在本实施例中，可以利用手动拨动翻转手柄81，使翻转卡块82离开凹槽、使模具固定旋转板65连同热芯盒沿着拖轮80旋转，翻转到180°后再返回，另外，也可以利用自动旋转方式进行翻转后返回，然后再转动，连续多次摆动翻转，经过1.8min后砂芯固化；
7）动膜32离开静模31，可从热芯盒中顶出砂芯，用人工或专用工具取出砂芯待用。在本实施例中，动模32在开合模气缸64的驱动下，动模32开始向右移动，然后利用推顶装置，将成型后的砂芯顶出，砂芯与锥棒35之间分离，此时，砂芯内设置有填充件34，在铸造过程中由于该砂芯内设置有网格状耐火件或陶瓷件或金属铸件，使得砂芯具有的排气功能，可减少了铸件产品气孔缺陷、提高了产品的成品率；
进一步，需要说明的是，利用本发明时，需要制芯机具有摆动旋转机构能够使热芯盒射砂口旋转180度机构，当然具有连续旋转的机构更好；
更进一步，所述动模32和静模31为垂直方向合模或水平方向合模。本实施例中采用了左右分离的制芯机，也可以采用上下分离并能够旋转热芯盒的制芯机。
本发明通过在热芯盒中间设置一个网孔状填充件34，能够将原来实心的砂芯变成具有一定厚度的砂芯，避免了实心砂芯厚度过大引起的大幅度蠕变形成蠕陷部3，也避免了夹皮4容易破碎的现象，克服了造成砂芯报废和铸件内部多肉、突起、鼓肉等缺陷，而且能够缩短砂芯的成型时间，特别是在砂芯内部使用耐火件、陶瓷件或其他金属铸件的填充件34，最大限度地在热芯盒内防止了 加热的变形，进一步可防止了砂芯的变形，通过在动模32或静模31上设置锥棒35，能够将填充件34保持在砂芯的中央位置，能够使砂芯周边在相同时间内成型，保持了砂芯周边厚度的均匀，通过在砂芯成型过程中通过机械翻转摆动，解决覆膜砂的受热软化，在自身重力条件下，慢慢的发生蠕变，下沉问题，进而解决因夹皮4、蠕变部3造成的结壳厚度难以控制问题。本发明采用耐火材料等中间填充件34，不仅少用覆膜芯砂，降低了生产成本，而且因为网孔状填充件34连通固定填充件34的锥棒拔出孔，实际铸造浇注过程中，还利于覆膜砂芯的排气，减少了铸件产品气孔缺陷、提高了产品的成品率。
在以上详细介绍了本发明的各种具体实施例之后，本领域的普通技术人员应可清楚地了解，依据本领域的各种公知常识，根据本发明的思路可进行各种等同变化、等同替换或简单的修改，这些均应属于本发明技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种铸件砂芯热芯盒，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，其特征在于：热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直。
2.根据权利要求1所述的一种铸件砂芯热芯盒，其特征在于：所述动模和静模的型腔外周设置有多个电热棒。
3.根据权利要求1所述的一种铸件砂芯热芯盒，其特征在于：所述填充件的上下两个平面与热芯盒上下面平行。
4.根据权利要求1所述的一种铸件砂芯热芯盒，其特征在于：所述锥棒另外一端连接在动模上，填充件为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件或金属铸件。
5.根据权利要求1所述的一种铸件砂芯热芯盒，其特征在于：锥棒连接在静模上，填充件为网孔状耐火砖部件或陶瓷部件或金属铸件。
6.一种铸件砂芯的成型方法，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，包括砂芯热芯盒的动膜和静模，其特征在于：热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，热芯盒外表面设置有与型腔连通的射砂口和排气口，热芯盒设置有锥棒，锥棒短部与热芯盒的动模或静模型腔中间固定连接，锥棒的长部呈锥柱体，锥棒长部连接有填充件，填充件中间位置有锥柱状孔，锥棒锥柱体通过锥柱状孔与填充件连接，锥棒的中心线与热芯盒合模线垂直，其特征在于：所述热芯盒设置在制芯机上，铸件阀体砂芯的成型方法分为手动或自动，成型方法由以下步骤组成：
1) 将加热芯盒动模和静模设置在射砂机上，使射砂口设置在与射砂头相对的方向上，在动模或静模内锥棒上设置填充件；
2）移动热芯盒动模，使动模和静模合模，利用电热棒对动模和静模进行加热，加热温度在200~240℃之间；
3）射砂头移动到热芯盒动模和静模上，使射砂头下降，并与热芯盒射砂口吻合，开启砂斗与射砂斗之间的闸门，将砂斗中的部分芯砂放入射砂斗中；
4）关闭砂斗下闸门，打开与射砂斗连接的气体上阀门，与此同时打开射砂头与热芯盒接触部的射砂头下阀门，压紧射砂头70，利用0.4-0.8MPa的低压压缩空气进行吹砂，吹砂时间在1~3s；
5）关闭射砂斗上的上阀门和射砂头下的下阀门，热芯盒温度保持在200-240℃之间；
6）吹砂结束后，移开排气装置和射砂头，砂芯开始结壳，结壳时间一般为15~50s，从20-30S后开始转动热芯盒，使热芯盒旋转180°后，然后返回到原位，多次反复转动，1.8min后砂芯固化；
7）动膜离开静模，从热芯盒中顶出砂芯，用人工或专用工具取出砂芯待用。
7.根据权利要求6所述的一种铸件砂芯的成型方法，其特征在于：所述射芯机具有旋转机构能够使热芯盒射砂口旋转180度机构。
8.根据权利要求6所述的一种铸件砂芯的成型方法，其特征在于：所述动模和静模为垂直方向合模或水平方向合模。
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