CN104972095B - 一种金属型低压铸造用发热保温冒口及其制造方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属型低压铸造上使用的发热保温冒口及其制造方法和应用。所述的发热保温冒口，包括冒口套与易割片，冒口套中包含保温材料和/或发热剂，易割片同轴设在冒口套的下端，两者之间形成补缩空腔，其特征在于，所述的冒口套与易割片的粘接面外由射砂形成一环状覆膜砂砂套。所述的发热保温冒口在冒口套与易割片的粘接面外围增加一环状覆膜砂砂套，砂套通过热芯盒射砂完成。在金属型低压领域应用本发明所述的发热保温冒口，只需预埋在局部活块中即可解决局部热节的疏松，大大缩短了模具的开发成本和时间，提高了效率，且补缩效率高，节省铝料。

Description

一种金属型低压铸造用发热保温冒口及其制造方法和应用

技术领域

本发明属于金属型低压铸造技术领域，涉及一种发热保温冒口，具体涉及一种金属型低压铸造上使用的发热保温冒口及其制造方法和应用。

背景技术

铝铸件金属型低压铸造过程中，铝液在较低压力作用下由底部自下而上反重力作用注入金属型腔，充型平稳，底部注入端——内浇道同时充当了补缩冒口的作用，铸件在稍高压力作用下凝固成型。由于铸件靠底部浇道在压力下补缩，因而铸件离底部浇口较远的位置若出现厚大部位，或是铸件本身高度较高，底部补缩难以到达，因而容易出现缩松。当前，针对这一技术问题，行业内使用最多的手段主要有以下几种：方案一是在厚大部位设置冷却水强制冷却手段，方案二是通过从底部浇注系统单独引出一支截面积较大的补缩柱来补缩。这两种技术方案在实施过程中都对模具制造提出了较高的要求，因而增加了模具的制作成本。不仅如此，关于冷却水的使用，一旦模具制作存在疏忽，水气泄漏存在安全隐患。而采用补缩柱，铸件成形后补缩柱的切割也费时费力，且带来铸件出品率低的问题。另一个较普遍采用的方案是在热节顶部设置冒口。

名称为“高压开关用耐压铸铝盖板的铸造模具”、申请号201220646156.3的专利公开了一种方法，其采用的设置冒口方案为金属型腔构成冒口外围轮廓，铝液注入形成冒口，该方案冒口截面需设置很大，且因金属型壁对冒口处的激冷作用使得冒口极易冷却，补缩效果受到影响。

名称为“一种铝合金低压铸件冒口涂层结构及处理方法”、专利申请号201410421149.7的专利采用的设置冒口方案为金属型腔构造冒口外围轮廓，为起到一定的保温作用，在金属型腔中涂两层保温涂层，该设计的缺点是对涂层的要求较高，既要求涂层有很好的绝热性能，又要求其同金属壁有很强的附着力，同时又不能被铝液粘连剥落。从福士科现有金属纤维涂层产品使用情况来看，其保温效果良好，但同金属壁粘连效果较差，容易被铝液冲刷后剥落，且价格昂贵。故而上述专利中涂层实际效果有待验证。

名称为“高压开关用铸铝壳体的模具制备铸铝壳体的方法”、申请号201110128057.6的发明专利披露了一种方法，顶部冒口采用的是砂芯形成冒口轮廓的方案，砂芯虽能够起到一定保温效果，但同发热冒口相比效果要差，达到同等补缩效果的所需冒口直径较大，浪费铝料。

目前市场上的发热保温冒口因具备发热剂，遇热会自身燃烧，能够有效降低金属液同外界的热交换损失，故而能够确保金属液长时间不凝固，具有良好的补缩效果。常规发热保温冒口在铸钢、铸铁件砂型铸造上广泛应用，但在铝合金金属型低压铸造上却未有涉及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属型低压铸造上使用的发热保温冒口及其制造方法，同现有技术中的顶部金属模形成冒口以及砂芯制作冒口等工艺相比，发热保温冒口能够使铝液维持温度时间更长，补缩效果更好，确保铸件质量。为解决铝合金金属型低压铸造中远离底部浇注系统的厚大部位缩松问题，通过本发明的方案，在热节处使用发热保温冒口，规避金属型铸造热节部位采用水冷方案，简化生产操作工序。

本发明的另一目的在于将所述的发热保温冒口应用于铝合金金属型低压铸造中。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属型低压铸造上使用的发热保温冒口，包括冒口套与易割片，冒口套中包含保温材料和/或发热剂，易割片同轴设在冒口套的下端，两者之间形成补缩空腔，其特征在于，所述的冒口套与易割片的粘接面外由射砂形成一环状覆膜砂砂套。

本发明中采用覆膜砂射砂方法在冒口套与易割片的粘接处制作砂套，以有效解决常规发热冒口的冒口套与易割片胶水粘接经模温300℃烘烤易失效的问题。所述的发热保温冒口的制备方法如下：在发热保温冒口的冒口套与易割片的粘接面外围增加一环状覆膜砂砂套，砂套通过热芯盒射砂完成，先将冒口套及易割片放置于射砂模具中，上下模合好型后，射砂模预热，射砂口射砂，在所述冒口的冒口套与易割片粘接面外侧形成一条环状覆膜砂砂套，待覆膜砂固化后，覆膜砂同发热冒口形成了有效粘接，具有一定的强度，上模打开，发热冒口由下模顶杆顶出。

所述的射砂模具包括顶模和底模，底模上端开口，与顶模闭合后组成圆柱型腔体，所述腔体的高和内径与所述的发热保温冒口的高和外径相同；所述底模上端的内壁上开设一环状砂槽，顶模上与环状砂槽半径相同的圆弧上开设有一圈射砂口，覆膜砂砂粒经该口喷射入射砂模具内腔。

所述的射砂模具预热温度为230℃-300℃之间。

本发明中，发热保温冒口可以采用市售的常规发热保温冒口。根据本发明，经过覆膜砂射砂处理后的发热冒口，因冒口套与易割片粘接面外侧具有了环状覆膜砂砂套，三者有效结合在一起，能够避免浇注模300℃烘烤时破损。且该方案成本低廉，可适用批量化制作。

铝合金金属型低压铸造过程中，铝液在较低压力作用下由底部自下而上反重力作用注入金属型腔，内浇道同时充当了补缩冒口的作用，铸件在稍高压力作用下凝固成型。为了确保远离内浇道的厚大部位能够得到补缩，本发明旨在提出一种方法，通过预先在金属模中放置所述的发热保温冒口的方法来实现。

一方面由于铝合金金属型低压铸造浇注型腔均为金属组件，因而预埋发热保温冒口的方案需要解决如何放入发热保温冒口与如何固定发热保温冒口等问题。另一方面，由于金属型低压铸造模具需预热至200℃-350℃(各类铸件所需温度不尽相同)，市场上常规发热保温冒口均是冒口套与易割片的胶水粘接，该类发热保温冒口预埋入金属型腔中后经模温300℃烘烤会出现冒口套与易割片分离，铝液泄漏情况。因而本发明期望解决在铝合金金属型低压铸造中有效使用发热保温冒口的问题。

一种所述的发热保温冒口在铝合金金属型低压铸造中的应用方法，其特征在于，将所述的发热保温冒口放置于浇注模中，从浇注模模具顶部开口，自上而下放入，浇注模底表面与所述的发热保温冒口的环状覆膜砂套接触部位设置一台阶，支撑整个发热保温冒口的重量，同时发热保温冒口底平面与浇注模底平面处于同一水平面上；放入后发热保温冒口顶部通过制作压块工装，实现发热保温冒口的固定，避免低压浇注压力下冒口上浮；

当低压浇注完成后，打开浇注模模具，直接拉断所述的发热保温冒口的环状覆膜砂砂套，发热保温冒口随铸件一起与浇注模顶模脱离，能够确保铸件的顺利取件。

所述的压块工装由螺杆，圆形压板，盖板以及带有螺栓的压块组成。该工装具体实施过程如下：经覆膜砂射砂处理后的发热冒口放入模具中，顶部盖上盖板，带螺栓的压块将盖板压紧。盖板中心开有螺纹孔与螺杆配合，通过旋转螺杆可调节圆形冒口压板与盖板之间的距离，进而实现对冒口的压紧，从而防止低压浇注对冒口的上浮作用。同时为了有效解决发热保温冒口发气量大的问题，顶部盖板同顶模间开设排气缝隙。

技术效果：在金属型低压领域应用本发明所述的发热保温冒口，众多离浇注系统远的热节可以得到方便解决，相比于热节处设置冷却水或冷却风激冷方案中模具开设冷却通道费时费力，模具为避免漏气原材料需锻造成型，成本较高等，本发明所述的发热保温冒口只需预埋在局部活块中即可解决局部热节的疏松。采用本发明的技术方案大大缩短了模具的开发成本和时间，提高了项目开发的效率。相比于一般砂芯或金属型腔构成的冒口套，本发明的发热保温冒口维持铝液的液态时间长，补缩效率高，节省铝料。

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1是本发明的发热保温冒口及其制作过程中射砂方案的示意图(俯视图)；

图2是图1沿A-A线的剖视图；

图3是某机车齿轮箱金属型低压铸造中发热保温冒口应用方案的示意图(俯视图)；

图4是图3沿B-B线的剖视图；

图5是图4的局部放大图。

图中序号：1-发热保温冒口套，2-易割片，3-环状覆膜砂砂套，4-模具射砂口，5-射芯模顶模，6-射芯模底模，7-顶杆，8-底模油缸，9-顶模油缸，10-圆形压板，11-螺杆，12-盖板，13-压块，14-紧固螺栓，15-浇注模顶模，16-浇注模顶模油缸，17-低压浇注浇口，18-某机车齿轮箱。

具体实施方式

以某机车用齿轮箱金属型低压铸造设计为例，实施顶部放置发热冒口的方案。该齿轮箱的特点是厚大热节部位多集中在前端顶部，金属型低压铸造由于金属型腔冷却速度快，底部内浇口的补缩范围非常有限，顶部热节部位容易出现缩松缺陷。

如图3所示，在厚大热节部位设置发热冒口可以解决缩松问题。具体实施方式如下：首先对需预埋的发热保温冒口进行覆膜砂射砂处理，如图1、图2所示，射砂模具分为顶模5和底模6两个部分，顶模5上开设有一圈射砂口4，覆膜砂砂粒经该口喷射入射砂模具内腔。顶模5由顶模油缸9带动开合，底模6固定不动，射砂完成的发热保温冒口套1由底模油缸8推动顶杆7顶出。顶模5和底模6组成的射砂模具预热到230℃-300℃之间，顶模5上移打开，在底模6中放入发热保温冒口套1和易割片2。顶模5下移合型后，开始射砂。覆膜砂经射砂口4射入到发热保温冒口套1同底模6的间隙中形成环状覆膜砂砂套3。射砂完成后，合模状态持续10-15分钟，使覆膜砂砂套3充分固化后，打开顶模5，发热保温冒口套1、易割片2、环状覆膜砂砂套3粘结成一体，由顶杆7顶出取件。

经过射砂处理的发热保温冒口套1放入齿轮箱金属型浇注模顶模中，实施方法如图5所示，浇注模顶模15自上而下开出圆口，圆口直径等于环状覆膜砂砂套3的外径，经过射砂处理的发热保温冒口套1从上而下放入。浇注模顶模15底表面与环状覆膜砂砂套3接触部位设置一台阶，支撑整个发热保温冒口的重量，同时确保发热保温冒口套1底平面与浇注模顶模15底平面处于同一水平面上。放入后发热保温冒口顶部通过制作压块工装，实现发热保温冒口放入后的固定，避免低压浇注压力下冒口上浮。压块工装组成如图5所示，包括圆形压板10，螺杆11，盖板12，压块13，紧固螺栓14共5个部分。圆形压板10中心开设螺纹孔与螺杆11一端拧紧。盖板12中心开设螺纹孔，螺杆11(全螺纹)另一端拧入盖板12中心并且穿过，圆形压板10同盖板12的相对距离可以通过旋转螺杆来调节，从而实现不同深度的发热保温冒口均能压紧。盖板12盖上后，旋转紧固螺栓11相连的压块13压到盖板12上，从而确保了低压浇注条件下发热保温冒口的固定，避免了低压浇注内浇口17压力作用的上浮。

浇注完成后的取件过程中，浇注模顶模15在浇注模顶模油缸16带动下上移，与浇注模顶模15台阶搭接的环状覆膜砂砂套3会在剪切力作用下被拉碎，发热保温冒口套以及浇注形成的发热保温冒口随同齿轮箱铸件留在底模，故而该设计不影响铸件的取件。

Claims (5)

1.一种金属型低压铸造上使用的发热保温冒口的制作方法，其特征在于，所述的发热保温冒口包括冒口套与易割片，冒口套中包含保温材料和/或发热剂，易割片同轴设在冒口套的下端，两者之间形成补缩空腔，所述的冒口套与易割片的粘接面外由射砂形成一环状覆膜砂砂套；

所述的发热保温冒口由如下方法制作，在发热保温冒口的冒口套与易割片的粘接面外围增加一层覆膜砂砂套，砂套通过热芯盒射砂完成，先将冒口套及易割片放置于射砂模具中，上下模合型后，射砂模预热，射砂口射砂，在所述冒口套与易割片粘接面外侧形成一条环状覆膜砂砂套，待覆膜砂固化后，打开模具取出。

2.根据权利要求1所述的发热保温冒口的制作方法，其特征在于，所述的射砂模具包括顶模和底模，底模上端开口，与顶模闭合后组成圆柱型腔体，所述腔体的高和内径与所述的发热保温冒口的高和外径相同；所述底模上端的内壁上开设一环状砂槽，顶模上与环状砂槽半径相同的圆弧上开设有一圈射砂口，覆膜砂砂粒经该口喷射入射砂模具内腔。

3.根据权利要求1所述的发热保温冒口的制作方法，其特征在于，所述的射砂模具预热温度为230℃-300℃之间。

4.权利要求1所述的方法制作的发热保温冒口在铝合金金属型低压铸造中的应用方法，其特征在于，将所述的发热保温冒口放置于浇注模中，从浇注模模具顶部开口，自上而下放入，浇注模底表面与所述的发热保温冒口的环状覆膜砂砂套接触部位设置一台阶，支撑整个发热保温冒口的重量，同时发热保温冒口底平面与浇注模底平面处于同一水平面上；放入后发热保温冒口顶部通过制作压块工装，实现发热保温冒口的固定；

当低压浇注完成后，打开浇注模模具，直接拉断所述的发热保温冒口的环状覆膜砂砂套，发热保温冒口随铸件一起与浇注模模具脱离，取出铸件。

5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，压块工装由螺杆，圆形压板，盖板以及带有螺栓的压块组成。