CN104439089B - 一种砂芯紧固结构、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铸造用砂芯紧固结构、制备方法及其应用。所述砂芯紧固结构含有至少两个相互接触的砂芯，所述砂芯相互接触的表面形成分模面，以分模面为中心在砂芯之间设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置，该锁芯装置与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。采用本发明提供的铸造用砂芯紧固结构改善现有的紧固方式所存在的劣势，解决砂芯紧固问题，该紧固方法不仅制作结构简单、方便，还便于回收利用；增强了紧固可靠性，提高了铸件的尺寸精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造用砂芯紧固结构、制备方法及其应用。
背景技术
砂芯铸造是铸造工艺中的一种，铸造行业的80％以上的产品都是砂芯铸造完成的,因此我们通常所讲的铸造一般就是指砂铸，即砂芯铸造。紧固砂芯/型是整个铸造工艺流程中必不可少的重要环节，砂芯/型固定不牢靠，将导致铸件的结构等精确度不高，合格率降低。紧固砂芯/型在这个铸造过程非常关键。
现有铸造生产流水线上砂芯/型装配的紧固方法主要包括：粘胶/热熔胶粘合和螺杆紧固。目前，国内先进的铸造生产流水线，生产节拍均在60型/h以上，为了适应高速生产节拍的需要，螺杆紧固得以广泛应用。而螺杆紧固方法在实际应用中主要存在以下不足：所要使用的螺杆必须与相应尺寸的螺帽、垫片来配合使用，从而导致在生产过程中投入成本就比较高；螺杆多次使用容易变形，且螺杆和螺帽上的螺纹容易生锈，影响使用；紧固过程中需要用扳手等工具，较为麻烦。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种铸造用砂芯紧固结构、制备方法及其应用。改善现有的紧固方式所存在的劣势，解决砂芯紧固问题，该紧固方法不仅结构简单、制作方便，还便于回收利用。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种砂芯紧固结构，所述砂芯紧固结构含有至少两个相互接触的砂芯，所述砂芯相互接触的表面形成分模面，以分模面为中心在砂芯内部设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置，该锁芯装置与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。
优选的，所述工字锁芯装置以分模面为中心对称设置，并且工字锁芯装置结构上设置有中间部和边部，所述中间部位于两侧的边部之间，所述中间部以弧形角度连接边部，所述弧形角度为90°-120°。
优选的，所述弧形角度为120°。
优选的，所述中间部的平均宽度为t，中间部的高度值的一半为L1，所述边部的高度为L2，所述边部的平均宽度超过中间部的平均宽度的部分的一半为L3；并且L1≥L2＝L3，0.5t≤L2≤t，其中t、L1、L2、L3所述尺寸结构如图4中所示。
优选的，所述工字锁芯装置的抗拉强度≥1.2MPa。
优选的，所述工字锁芯装置为采用3D打印技术制作或者用芯盒作为模子制作。
本申请还提供第二方面的技术方案，即前述任一所述的砂芯紧固结构的制备方法，在相互接触的至少两个砂芯的分模面上，以分模面为中心在砂芯之间设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置，将工字锁芯装置沿垂直于分模面的方向插入相互接触的砂芯内部设置的工字紧固卡槽内，以利用工字锁芯装置与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。
本申请还提供第三方面的技术方案即前述任一所述的砂芯紧固结构在3D打印中的应用。
本发明的首要改进之处为用工字锁芯装置替代螺杆对相互接触的砂芯进行紧固。砂芯相互接触的表面形成分模面，将所述工字锁芯装置沿垂直于分模面的方向插入砂芯中预留的工字紧固卡槽里，起到锁紧砂芯的作用。
本申请所述的工字紧固卡槽采用特定的设置后，其锁紧效果更佳；例如工字锁芯装置以分模面为中心对称设置，并且工字锁芯装置结构上设置有中间部和边部，所述中间部位于两侧的边部之间，所述中间部以弧形角度连接边部，所述弧形角度为90°-120°。所述中间部的平均宽度为t，中间部的高度值的一半为L1，所述边部的高度为L2，所述边部的平均宽度超过中间部的平均宽度的部分的一半为L3；并且L1≥L2＝L3，0.5t≤L2≤t。
本发明的有益效果是：
用于紧固的工字锁芯装置与砂芯材质相同，用3D打印设备制造工字锁芯装置时可同时打印砂芯，制作方便，效率高；
用于紧固的工字锁芯装置，其结构简单，体积小，在3D打印过程中可以放置于打印工作箱的间隙中，提高3D打印工作箱的空间利用率；
铸件浇注完成后，用于紧固的工字锁芯装置与砂芯一同进入砂处理系统进行回收再利用。降低了砂芯/型报废造成的材料损失；
提高砂芯紧固的成功率，增强紧固可靠性，提高了铸件的尺寸精度。
附图说明
图1为现有砂芯紧固方法的被紧固砂芯和螺杆的紧固结构示意图；
图2为根据本发明的砂芯紧固结构的工字锁芯装置正视图；
图3为图2的左视结构示意图；
图4为本发明砂芯紧固结构的被紧固砂芯和工字锁芯装置的紧固结构示意图；
图5为图4的左视结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明是用工字锁芯装置替代螺杆对相互接触的砂芯进行紧固即通过所述工字锁芯装置1将相互接触的砂芯2、3固定到一起。
实施例1—现有砂芯紧固结构
现有组芯铸造紧固方法是使用螺杆8将被紧固砂芯6、7固定到一起，如图1所示。螺杆8紧固方法是在相互接触的砂芯6、7上按一定间隔内加工螺纹孔或螺栓固定孔来固定的方法，通常包括模具分型面上固定和模板背面固定两种方法。所述螺杆8配合相应尺寸的螺帽5、垫片4来使用，根据实际情况，选择适当的螺杆紧固方向，采用手动扳手实现紧固。
实施例2—本发明砂芯紧固结构
本申请砂芯紧固结构含有至少两个相互接触的砂芯2、3，所述砂芯2、3相互接触的表面形成分模面，以分模面为中心在砂芯之间设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置1，该锁芯装置1与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。所述工字锁芯装置以分模面为中心对称设置，并且工字锁芯装置结构上设置有中间部和边部，所述中间部位于两侧的边部之间，所述中间部以弧形角度连接边部，所述弧形角度为90°-120°。所述中间部的平均宽度为t，中间部的高度值的一半为L1，所述边部的高度为L2，所述边部的平均宽度超过中间部的平均宽度的部分的一半为L3；并且L1≥L2＝L3，0.5t≤L2≤t。
其制备方法为：在相互接触的至少两个砂芯2、3的分模面上，以分模面为中心在砂芯2、3之间设置紧固卡槽，所述紧固卡槽为宽度两边大、中间小的工字型紧固卡槽；设置工字锁芯装置1，将工字锁芯装置1沿垂直于分模面的方向插入相互接触的砂芯2、3内部设置的工字紧固卡槽内，以利用工字锁芯装置1与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。
具体详细的步骤参考以下内容：
(1)制作所述需要紧固的砂芯
首先确定所述需要使用的砂芯的型号和数量，通过实验得出砂芯与砂芯型号之间的关系如下表1所示：
表1—砂芯承受拉力与砂芯型号的关系表
根据确定的所述砂芯型号和数量，制作砂芯。
制作所述需要被紧固的砂芯时，在垂直于分模面的砂芯侧面预留放置相配合的工字紧固卡槽。
(2)制作工字锁芯装置并确定砂型能否使用
可以采用3D打印技术制作所述砂芯，也可以用芯盒作为模子制作该砂芯；初步确定所述工字锁芯装置试块各个结构与砂芯结合处结构之间的尺寸关系，以确保其与砂型的配合以及局部结构强度和砂型强度。采用前述工字紧固卡槽的结构尺寸进行制作。
所述工字锁芯装置制作3°的斜度,其中所述工字锁芯装置试块与砂芯的配合接触处无间隙。
制作工字锁芯装置，待砂芯完全硬化后，对随3D打印工作箱打印的标准工字锁芯装置进行抗拉强度测试，其中工字锁芯装置抗拉强度≥1.2MPa。
(3)装配、紧固砂芯
将被紧固的砂芯2、3按照装备顺序组装好后，将所述一个或几个工字锁芯装置1沿垂直于分模面的方向插入需要被紧固的砂芯2、3中预留的工字紧固卡槽，将被紧固的砂芯2、3和工字锁芯装置1固定在一起，如图4、5所示。
还有，所述的砂芯紧固结构还可以应用于3D打印的砂芯之间的装配、紧固。
在3D打印过程中采用本申请紧固砂芯，用于紧固的工字锁芯装置，其结构简单，体积小，放置于打印工作箱的间隙中，提高3D打印工作箱的空间利用率；同时采用螺杆紧固方法容易造成假性滑牙，从而大大降低了砂芯/型紧固的成功率和紧固可靠性，增加了砂芯/型报废造成的材料损失及难于确保铸件的尺寸精度；采用本申请方式紧固可避免上述缺陷。
分别将上述实施例1-2所得到的砂芯紧固结构应用于铸件的浇铸成型，并使用几次后测定每一砂芯紧固结构其紧固件重复利用率，例如紧固件——螺杆和工字锁芯装置重复利用次数，所得数据见下表。
表2——检测结果
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种砂芯紧固结构，其特征在于：所述砂芯紧固结构含有至少两个相互接触的砂芯，所述砂芯相互接触的表面形成分模面，以分模面为中心在砂芯内部设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置，该锁芯装置与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯；所述工字锁芯装置以分模面为中心对称设置，并且工字锁芯装置结构上设置有中间部和边部，所述中间部位于两侧的边部之间，所述中间部以弧形角度连接边部，所述弧形角度为90°-120°；所述中间部的平均宽度为t，中间部的高度值的一半为L1，所述边部的高度为L2，所述边部的平均宽度超过中间部的平均宽度的部分的一半为L3；并且L1≥L2＝L3，0.5t≤L2≤t；所述工字锁芯装置与砂芯材质相同。
2.根据权利要求1所述的砂芯紧固结构，其特征在于：所述弧形角度为120°。
3.根据权利要求1所述的砂芯紧固结构，其特征在于：所述工字锁芯装置的抗拉强度≥1.2MPa。
4.根据权利要求1所述的砂芯紧固结构，其特征在于：所述工字锁芯装置为采用3D打印技术制作或者用芯盒作为模子制作。
5.前述任一权利要求所述的砂芯紧固结构的制备方法，其特征在于：在相互接触的至少两个砂芯的分模面上，以分模面为中心在砂芯内部设置紧固卡槽，所述紧固卡槽的形状为宽度两边大、中间小的工字紧固卡槽；设置工字锁芯装置，将工字锁芯装置沿垂直于分模面的方向插入相互接触的砂芯内部设置的工字紧固卡槽内，以利用工字锁芯装置与工字紧固卡槽相互配合以锁紧相互接触的砂芯。
6.权利要求1-4任一项所述的砂芯紧固结构在3D打印中的应用。
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