CN104439088A - 砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法及其专用模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法及其专用模具。其方案是在冒口模座与冒口出气棒之间设置一个防漏砂台，确保防漏砂台的底部完全覆盖与冒口模座配套使用的冒口保温套顶部的冒口出气孔；制作冒口时，冒口出气棒形成的空间为砂型出气孔，防漏砂台形成的空间为过渡排气室，冒口模座形成的空间为与铸件本体型腔相连的铸液补缩腔；在铸液补缩腔内嵌入冒口保温套，将其顶部的冒口出气孔与砂型出气孔在垂向上完全错位布置，即可使铸液补缩腔、过渡排气室和砂型出气孔曲线迂回相通。该优化结构设计和布局，能够在保证所制作冒口出气顺畅的情况下，避免震动松脱的型砂进入铸件本体型腔内部，从而有效减少铸件夹砂缺陷，大幅提升铸件质量。

Description

砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法及其专用模具

技术领域

本发明涉及采用粘土砂造型的铸造部件冒口设计技术，具体地指一种砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法及其专用模具。

背景技术

铸造行业在推动国民经济发展中起着举足轻重的作用。目前，我国铸造产量逐年增长，而砂型铸件产量约占整个铸件产量的80％以上。在砂型铸件的生产过程中，冒口制作是必不可少的环节。冒口是一种为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。一般来说，冒口是一个存贮液态金属的空腔，在铸件形成时补给金属，其主要作用是补缩，同时也有防止缩孔、缩松、排气、集渣等作用。

冒口的形状和位置设计应保证它比要补缩的部位凝固得晚，并有足够的液态金属供给。通常采用顺序凝固原则，即在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。为了进一步提高冒口的补缩效果，本领域技术人员往往还会在制作成型的冒口中增设一个冒口保温套，以延长其内液态金属的凝固时间，获得更好的补缩效果。

冒口成型和性能的优劣主要依赖于冒口模具，传统的冒口模具和由其成型的冒口如图1、2所示，它包括冒口模座2和设置在其上方的冒口出气棒1，还包括与冒口模座2外轮廓形状一致且配套使用的冒口保温套5，冒口保温套5顶部开设有冒口出气孔4。冒口制作时，先将冒口模座2和冒口出气棒1附在铸件本体模具上，一并放入铸造用砂箱中，在其外部填充满型砂6并压实；然后取出冒口模座2和冒口出气棒1，得到该冒口的砂型，其中由冒口出气棒1形成的空间为砂型出气孔3，由冒口模座2形成的空间为与铸件本体型腔相连的铸液补缩腔7，砂型出气孔3可进一步扎通修整光滑，保证其两端分别与外界和铸液补缩腔7相通；再将冒口保温套5安装在铸液补缩腔7中，并使其顶部的冒口出气孔4与砂型出气孔3重叠对准，以保证浇铸过程中的排气通畅。

但是，上述冒口模具的设计存在如下缺陷：其冒口模座2和冒口出气棒1在冒口制作过程中紧贴相邻，所得冒口砂型中砂型出气孔3和冒口出气孔4直接重叠相通。而在冒口砂型的合箱、搬运、卡紧或浇铸等操作过程中，不可避免地会生产大大小小的震动和晃动，砂型表面的松散型砂6极易沿着直线布置的出砂型气孔3、冒口出气孔4和铸液补缩腔7落入铸件本体型腔中，造成铸件的夹砂缺陷，不仅大幅增加了清理工作量，严重时甚至引起铸件的报废。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法及其专用模具，其通过优化冒口模具的结构设计和部件布局，能够在保证所得冒口出气顺畅的情况下，避免因震动松脱的型砂进入铸件本体型腔内部，从而有效减少铸件夹砂缺陷，大幅提高铸件质量。

为实现上述目的，本发明所设计的砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法，它是采用粘土砂对铸件冒口进行优化造型的过程，其特殊之处在于：

该方法是在冒口模座顶部与冒口出气棒之间设置一个防漏砂台，并确保该防漏砂台的底部面积能够完全覆盖与冒口模座配套使用的冒口保温套顶部的冒口出气孔，冒口制作时按以下步骤进行：

1)将冒口模座、防漏砂台和冒口出气棒按设定部位附在铸件本体模具上，一并放入铸造用砂箱中，在其外部填充满型砂，并按铸造设计要求的力度压实型砂；

2)拔模取出冒口模座、防漏砂台和冒口出气棒，得到所制作铸件冒口的砂型；在该砂型空腔中，由冒口出气棒形成的空间为砂型出气孔，由防漏砂台形成的空间为过渡排气室，由冒口模座形成的空间为与铸件本体型腔相连的铸液补缩腔；

3)在铸液补缩腔内嵌入安装冒口保温套，并使冒口保温套顶部的冒口出气孔与砂型出气孔在垂向上完全错位布置，即砂型出气孔与冒口出气孔在垂向上的投影完全不重叠，从而使铸液补缩腔只能先通过冒口出气孔与过渡排气室相连，再经由过渡排气室曲线迂回与砂型出气孔相通，进而防止在合箱、搬运、卡紧或浇铸过程中震动松散的型砂从砂型出气孔直接穿过铸液补缩腔落入铸件本体型腔中。

作为优选方案，所述步骤3)中，以冒口保温套顶部平面几何中心为基准点O，控制砂型出气孔的垂向投影中心点A和冒口出气孔的垂向投影中心点B与所述基准点O之间的连线夹角α＝90～180°。进一步地，最佳的连线夹角α＝180°。连线夹角α越大，砂型出气孔与冒口出气孔的错位程度也越大，两者的布局位置也更远，能够更有效地将松散型砂截留在过渡排气室内，防止其直接落入铸件本体型腔。而实践表明，当连线夹角设计为α＝180°时，砂型出气孔与冒口出气孔的错位程度最大，其基本上可以杜绝漏砂。

本发明为实现上述方法而设计的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，包括冒口模座、设置在冒口模座上方的冒口出气棒、以及与冒口模座外轮廓形状一致且配套使用的冒口保温套，所述冒口保温套顶部设置有冒口出气孔，其特殊之处在于：所述冒口模座顶部与冒口出气棒底部之间设置有防漏砂台，所述防漏砂台的底部面积能够完全覆盖与冒口模座配套使用的冒口保温套上的冒口出气孔。

根据所制作冒口的尺寸规格及加工需要，所述防漏砂台可与冒口模座呈连体结构，也可与冒口出气棒呈连体结构，还可同时与冒口模座和冒口出气棒呈连体结构。尺寸规格大的部件可以设计呈独立结构，以使加工方便容易；尺寸规格小的部件则优化为连体结构，这样可以使冒口制作的工艺流程更短，所得冒口的精度更高、质量更好。

进一步地，所述防漏砂台的底部面积小于所述冒口模座的顶部面积，从而使两者呈上小下大的台阶结构。这样，在所制得的冒口砂型空腔中，由防漏砂台形成的过渡排气室和由冒口模座形成铸液补缩腔之间也呈上小下大的台阶结构。该台阶结构作为冒口保温套的安装止口，一方面可确保冒口保温套嵌入定位精准、稳定、牢靠，另一方可确保铸液补缩腔与过渡排气室之间只能通过冒口保温套顶部的冒口出气孔相连，从而使由冒口出气棒形成的砂型出气孔与铸液补缩腔之间成为曲线迂回通道。

更进一步地，所述冒口出气棒设置在防漏砂台的边缘处。这样，在制作冒口砂型时，可以使冒口出气棒形成的砂型出气孔与冒口保温套顶部的冒口出气孔布置距离更远，以获得更好的防漏砂效果。

再进一步地，所述冒口出气棒呈细长圆锥形，所述防漏砂台呈薄圆盘形或薄锥台形，所述冒口模座呈厚锥台形。采用外轮廓光滑的圆锥形和/或圆盘形部件组合成冒口专用模具，不仅结构简单、易于制造，而且便于拔模、操作快捷，有助于提高冒口质量。

本发明的优点在于：所设计的冒口专用模具在冒口模座和冒口出气棒之间巧妙地增设了一个防漏砂台，该防漏砂台可在所制作的冒口砂型空腔内形成一个过渡排气室，该过渡排气室将冒口出气棒形成砂型出气孔和冒口模座形成的铸液补缩腔连为一体，在铸液补缩腔内嵌入冒口保温套后，由于冒口保温套顶部的冒口出气孔与砂型出气孔呈错位结构，因此该过渡排气室既是松散型砂沿砂型出气孔自由落体的承接空间，又是砂型出气孔与冒口出气孔错开设计后的曲线迂回连接通道，在冒口砂型合箱、转运等操作过程中，震动松散的型砂只会落入过渡排气室内(即冒口保温套顶部)，不容易经过错位且面积狭小的冒口出气孔落入铸液补缩腔(其连通铸件本体型腔)，从而杜绝或避免产生铸件夹砂缺陷。与此同时，在铸件浇铸过程中形成的气体可以经过冒口出气孔进入过渡排气室，然后沿砂型出气孔自由排出，从而保证出气顺畅。

附图说明

图1为传统冒口模具的结构示意图。

图2为采用图1所示模具制作的传统冒口的结构示意图。

图3为本发明砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具的结构示意图。

图4为采用图3所示模具制作的防漏砂保温冒口的结构示意图。

图5为图4中砂型出气孔和冒口出气孔的垂向投影位置关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1、2所示传统的冒口模具和由其成型的冒口结构，已在背景技术中作了详细介绍，于此不再赘述。

图3所示为本发明的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具。图4～5为采用此冒口专用模具制作出的冒口砂型结构示意图。该冒口专用模具主要由冒口模座2、防漏砂台8、冒口出气棒1和冒口保温套5组成。冒口模座2呈厚锥台形，在制作冒口砂型时附在铸件本体模具上；防漏砂台8呈薄圆盘形或薄锥台形，安装在冒口模座2的顶部；冒口出气棒1呈细长圆锥形，安装在防漏砂台8顶部边缘处。冒口保温套5是与冒口模座2配套使用的部件，其外轮廓形状与冒口模座2的外轮廓形状相同。冒口保温套5的顶部设置有冒口出气孔4，在制作冒口砂型时防漏砂台8的底部面积能够完全覆盖冒口保温套5上的冒口出气孔4。

本实施例中，冒口出气棒1、防漏砂台8和冒口模座2采用一体化制成的连体结构，这样在制作冒口砂型时无需部件之间的位置校对，且拔模操作快捷方便，所得冒口砂型的精度高、质量好。

同时，本实施例中防漏砂台8的底部面积小于冒口模座2的顶部面积，从而使两者呈上小下大的台阶结构。这样可在所制得的冒口砂型空腔中形成冒口保温套5的安装止口，便于冒口保温套5快捷、精准、牢靠地嵌入定位在冒口砂型对应的空腔中。

采用上述冒口专用模具制作本发明的砂型铸件防漏砂保温冒口时，按以下步骤进行：

1)将连为一体的冒口模座2、防漏砂台8和冒口出气棒1按设定部位附在铸件本体模具上，一并放入铸造用砂箱中，在其外部填充满型砂6，并按铸造设计要求的力度将型砂6压实。

2)拔模取出连为一体的冒口模座2、防漏砂台8和冒口出气棒1，得到所制作铸件冒口的砂型。在该砂型空腔中，由冒口出气棒1形成的细长圆锥形空间为砂型出气孔3，由防漏砂台8形成的薄圆盘形或薄锥台形空间为过渡排气室10，由冒口模座2形成的厚锥台形空间为与铸件本体型腔相连的铸液补缩腔7，且过渡排气室10和铸液补缩腔7之间呈上小下大的台阶结构，用作冒口保温套5的安装止口。可通过进一步细微修整将砂型出气孔3两端扎通和光滑化，保证其两端分别与外界和铸液补缩腔7连通顺畅。

3)在铸液补缩腔7内嵌入安装冒口保温套5，使冒口保温套5的顶部紧贴在过渡排气室10和铸液补缩腔7之间形成的安装止口上，并使冒口保温套5顶部的冒口出气孔4与砂型出气孔3在垂向上完全错位布置。具体地，以冒口保温套5顶部平面几何中心为基准点O，控制砂型出气孔3的垂向投影中心点A和冒口出气孔4的垂向投影中心点B与所述基准点O之间的连线夹角α＝90～180°，最佳的连线夹角α＝180°，以使冒口出气孔4与砂型出气孔3在垂向上的投影既不会重叠又间距较远，从而使铸液补缩腔7只能先通过冒口出气孔4与过渡排气室10相连，再经由过渡排气室10曲线迂回与砂型出气孔3相通，进而防止在合箱、搬运、卡紧或浇铸过程中震动松散的型砂6从砂型出气孔3直接穿过铸液补缩腔7落入铸件本体型腔中。

采用本发明的冒口专用模具制作砂型铸件防漏砂保温冒口，在冒口砂型的合箱、转运等过程中，其内震动松散的型砂6只能沿砂型出气孔3落入过渡排气室10内，即冒口保温套5的顶面上，由于冒口保温套5顶部的冒口出气孔4与砂型出气孔3在垂向上不重叠，因此落在冒口保温套5顶部松散的型砂6不会沿冒口出气孔4穿过铸液补缩腔7落入铸件本体型腔中，有效避免了冒口漏砂造成的铸件夹砂缺陷。而在铸件浇铸过程中，砂型内产生的气体可顺着冒口保温套5顶部的冒口出气孔4进入防漏砂台8形成的过渡排气室10，然后曲线迂回沿砂型出气孔3排出，保证出气顺畅，从而保证铸件成品质量。

Claims (10)

1.一种砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法，它是采用粘土砂对铸件冒口进行优化造型的过程，其特征在于：

该方法是在冒口模座(2)顶部与冒口出气棒(1)之间设置一个防漏砂台(8)，并确保该防漏砂台(8)的底部面积能够完全覆盖与冒口模座(2)配套使用的冒口保温套(5)顶部的冒口出气孔(4)，冒口制作时按以下步骤进行：

1)将冒口模座(2)、防漏砂台(8)和冒口出气棒(1)按设定部位附在铸件本体模具上，一并放入铸造用砂箱中，在其外部填充满型砂(6)，并按铸造设计要求的力度压实型砂(6)；

2)拔模取出冒口模座(2)、防漏砂台(8)和冒口出气棒(1)，得到所制作铸件冒口的砂型；在该砂型空腔中，由冒口出气棒(1)形成的空间为砂型出气孔(3)，由防漏砂台(8)形成的空间为过渡排气室(10)，由冒口模座(2)形成的空间为与铸件本体型腔相连的铸液补缩腔(7)；

3)在铸液补缩腔(7)内嵌入安装冒口保温套(5)，并使冒口保温套(5)顶部的冒口出气孔(4)与砂型出气孔(3)在垂向上完全错位布置，即砂型出气孔(3)与冒口出气孔(4)在垂向上的投影完全不重叠，从而使铸液补缩腔(7)只能先通过冒口出气孔(4)与过渡排气室(10)相连，再经由过渡排气室(10)曲线迂回与砂型出气孔(3)相通，进而防止在合箱、搬运、卡紧或浇铸过程中震动松散的型砂(6)从砂型出气孔(3)直接穿过铸液补缩腔(7)落入铸件本体型腔中。

2.根据权利要求1所述的砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法，其特征在于：所述步骤3)中，以冒口保温套(5)顶部平面几何中心为基准点(O)，控制砂型出气孔(3)的垂向投影中心点(A)和冒口出气孔(4)的垂向投影中心点(B)与所述基准点(O)之间的连线夹角α＝90～180°。

3.根据权利要求2所述的砂型铸件防漏砂保温冒口制作方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述连线夹角α＝180°。

4.一种为实现权利要求1所述方法而设计的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，包括冒口模座(2)、设置在冒口模座(2)上方的冒口出气棒(1)、以及与冒口模座(2)外轮廓形状一致且配套使用的冒口保温套(5)，所述冒口保温套(5)顶部设置有冒口出气孔(4)，其特征在于：所述冒口模座(2)顶部与冒口出气棒(1)底部之间设置有防漏砂台(8)，所述防漏砂台(8)的底部面积能够完全覆盖与冒口模座(2)配套使用的冒口保温套(5)上的冒口出气孔(4)。

5.根据权利要求4所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述防漏砂台(8)与冒口模座(2)呈连体结构。

6.根据权利要求4所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述防漏砂台(8)与冒口出气棒(1)呈连体结构。

7.根据权利要求4所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述防漏砂台(8)与冒口模座(2)和冒口出气棒(1)均呈连体结构。

8.根据权利要求4～7所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述防漏砂台(8)的底部面积小于所述冒口模座(2)的顶部面积，从而使两者呈上小下大的台阶结构。

9.根据权利要求4～7所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述冒口出气棒(1)设置在防漏砂台(8)的边缘处。

10.根据权利要求4～7所述的砂型铸件防漏砂保温冒口专用模具，其特征在于：所述冒口出气棒(1)呈细长圆锥形，所述防漏砂台(8)呈薄圆盘形或薄锥台形，所述冒口模座(2)呈厚锥台形。