CN105081214A - 一种铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造方法，首先，制作预制壳，所述预制壳具有铸型型腔；然后，将所述预制壳置于砂箱的型砂中，合箱；之后，进行浇注，冷却，落砂，预制壳清理及后处理。该铸造方法中，将预制壳的铸型型腔作为铸件的型腔，预制壳能够隔离金属液与型砂，砂箱内的型砂不会脱落，减少了浇注过程中的脱落物，有效的避免粘砂问题；同时，在浇注过程中预制壳阻止砂型在金属液的热作用下产生的大量气体，减小了铸型的发气量，使型腔中的气体压力增幅减小，减小金属液的流动阻力，因而提高金属液的充型能力。本发明还公开了一种上述铸造方法中使用的砂箱。

Description

一种铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种铸造方法。

背景技术

砂型铸造是在型砂中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。

砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。砂型铸造的工艺过程包括：制作木模－翻砂造型－熔化－浇注－落砂－去浇、冒口清理－检验入库。砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。

金属液在充填铸型和凝固过程中，与铸型发生热的、物理的、化学的和机械的作用。由于这些作用，铸件可能产生粘砂等铸造缺陷。

一种解决措施是在铸型的腔体表面喷涂铸造涂料，不但能够解决粘砂问题，而且能够提高铸件的表面质量。但是，现有的铸造涂料存在附着力差、强度低、耐火性差、发气量大等问题，使得铸件的粘砂问题仍然存在。

铸型具有一定的发气能力时，能在金属液与铸型之间形成气膜，可减小流动的摩擦阻力，有利于充型。但是，铸型的发气量过大时，将在金属液的热作用下产生大量气体。如果铸型的排气能力小或充型速度太快，型腔中的气体压力增大，则阻碍金属液流动，甚至有可能使金属液浇不进去，甚至在浇口杯、顶冒口中出现翻腾现象并可能飞溅出来伤人。

因此，如何解决砂型铸造中铸件粘砂及铸型发气量大的问题，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸造方法，该铸造方法能够避免铸件粘砂，还能够减小铸型的发气量，同时还能够保证铸件的尺寸精度和表面质量。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种铸造方法，包括以下步骤：

S1，制作预制壳，所述预制壳具有铸型型腔；

S2，将所述预制壳置于砂箱的型砂中，合箱；

S3，浇注，冷却，落砂，预制壳清理及后处理。

可选地，步骤S1中包括：

S11，制造蜡模；将蜡模与流道模胎组合，所述流道模胎包括浇口模胎，冒口模胎，主浇道模胎和副浇道模胎；

S12，在组合好的蜡模表面形成预定厚度的型壳；

S13，脱蜡、焙烧。

可选地，步骤S12中包括：

S121，在蜡模表面涂上浆料，并撒上一层砂粒；

S122，干燥使其硬化，或者，在硬化剂中使其硬化；

S123，重复步骤S121和步骤S122预定次数。

可选地，步骤S2中包括：

S21，将预制壳按照铸造分型面切开，分别设置在上砂箱和下砂箱的型砂中；

S22，合箱。

可选地，步骤S21中，所述预制壳的浇注通道穿过所述铸造分型面。

可选地，在步骤S2中，在型砂中铺设加热单元，并在合箱后对加热单元进行加热。

可选地，铸型型腔的横截面的面积小于预定值的位置，在步骤S2中，在所述位置的周部的型砂内铺设所述加热单元。

可选地，所述加热单元为吸波体，并在合箱后用电磁波照射砂箱。

本发明还提供了一种上述任一项所述的铸造方法中使用的砂箱，所述砂箱包括上砂箱和下砂箱，所述上砂箱和所述下砂箱均包括壳体及其内部的型砂，所述铸型型腔位于所述下砂箱中或所述上砂箱中。

可选地，所述上砂箱和所述下砂箱的所述壳体为一体结构。

本发明提供的铸造方法，首先，制作预制壳，预制壳具有铸型型腔；然后，将预制壳置于砂箱的型砂中，并设置浇口，合箱；之后，进行浇注，冷却，落砂，预制壳清理及后处理。

该铸造方法中，将预制壳的铸型型腔作为铸件的型腔，预制壳能够隔离金属液与型砂，砂箱内的型砂不会脱落，减少了浇注过程中的脱落物，有效的避免粘砂问题；

同时，在浇注过程中预制壳阻止金属液与型砂接触，阻止型砂在金属液的热作用下产生大量气体，减小了铸型的发气量，使型腔中的气体压力增幅减小，减小金属液的流动阻力，因而提高金属液的充型能力。

与砂型铸造相比，该铸造方式还可以减少铸件的分型面，或者使铸件没有分型面，铸件不会产生错型的缺陷；另外，预制壳的型腔能够很好的复刻铸件模具的尺寸，该型腔的尺寸精度较高，型腔内部的表面粗糙度较好，提高了铸件的尺寸精度和表面质量。

预制壳位于型砂内，型砂给预制壳一定的强度支撑，降低了对预制壳的强度要求，与熔模铸造的型壳相比，预制壳的层数较少，该铸造方法的生产成本比熔模铸造要低，而产品的表面质量能够达到熔模铸造的产品水平。使用本发明提供的铸造方法，相比于熔模铸造，型砂可以为型芯提供支撑和固定。

进一步的，制作预制壳的方式可以有多种，一种常用的方式是：先制造蜡模，然后在蜡模的表面形成预定厚度的型壳，之后脱蜡，并焙烧型壳，即形成预制壳。

该预制壳利用了熔模铸造中脱蜡、焙烧制作型壳的原理，预制壳的厚度小于熔模铸造中的型壳。该预制壳由涂料涂在蜡模表面，涂层对蜡模的复印性好，使预制壳的腔体尺寸精确，表面粗糙度好，有利于提高铸件的尺寸精度和表面质量。

本发明还公开了一种所述的铸造方法中使用的砂箱，砂箱包括上砂箱和下砂箱，上砂箱和所述下砂箱均包括壳体及其内部的型砂，铸型型腔位于下砂箱中或上砂箱中。

上述铸造方法中，由预制壳的内腔作为铸件型腔，整个预制壳可以不设分型面，仅使用一个下砂箱，或一个上砂箱；或者少设分型面，设置分型面时，可以使预制壳的铸型型腔与分型面不干涉，使整个铸型型腔位于下砂箱中，浇注通道穿过分型面，浇口位于上砂箱中。

使用该砂箱用上述铸造方法制造铸件时，获得的铸件没有分型面，完整性好，铸件不存在错型的缺陷。

附图说明

图1为本发明所提供的铸造方法一种具体实施方式的流程图；

图2为图1所示的铸造方法制造的产品一；

图3为图2所示的产品一的预制壳一；

图4为图3所示的预制壳一从分型面切开；

图5为图2所示的预制壳一在砂箱中铸造的一种方式；

图6为图2所示的预制壳一在砂箱中铸造的另一种方式；

图7为图1所示的铸造方法制造的产品二；

图8为图7所示的产品二的预制壳二在砂箱中铸造的一种方式；

图9为图8所示的铸造方式的电磁波照射示意图；

其中，图2至图9中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：

铸型型腔1；产品一11；预制壳一6；产品二12；预制壳二4；

上预制壳组件501；下预制壳组件502；

砂箱2；型砂201；壳体202；型芯7；

铁氧体3；微波照射方向a。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的铸造方法一种具体实施方式的流程图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种铸造方法，包括以下步骤：

步骤S1，制作预制壳，所述预制壳具有铸型型腔；

步骤S2，将所述预制壳置于砂箱的型砂中，合箱；

步骤S3，浇注，冷却，落砂，预制壳清理及后处理。

该铸造方法中，将预制壳的铸型型腔1作为铸件的型腔，预制壳能够隔离金属液与型砂201，砂箱2内的型砂201不会脱落，减少了浇注过程中的脱落物，有效的避免粘砂问题；

同时，在浇注过程中预制壳阻止金属液与型砂201接触，阻止型砂201在金属液的热作用下产生大量气体，减小了铸型的发气量，使型腔中的气体压力增幅减小，减小金属液的流动阻力，因而提高金属液的充型能力。

与砂型铸造相比，该铸造方式还可以减少铸件的分型面，或者使铸件没有分型面，铸件不会产生错型的缺陷；另外，预制壳的型腔能够很好的复刻铸件模具的尺寸，该型腔的尺寸精度较高，型腔内部的表面粗糙度较好，提高了铸件的尺寸精度和表面质量。

预制壳位于型砂201内，型砂201给预制壳一定的强度支撑，降低了对预制壳的强度要求，与熔模铸造的型壳相比，预制壳的层数较少，该铸造方法的生产成本比熔模铸造要低，而产品的表面质量能够达到熔模铸造的产品水平。

一种优选的实施方式中，步骤S1中包括：

步骤S11，制造蜡模；将蜡模与流道模胎组合，所述流道模胎包括浇口模胎，冒口模胎，主浇道模胎和副浇道模胎；

步骤S12，在组合好的蜡模表面形成预定厚度的型壳；

步骤S13，脱蜡、焙烧。

预制壳的制作方式有多种，常用的方式是先制作蜡模，然后在蜡模表面涂浆料，撒砂粒，形成涂层，经过几次后，形成预定厚度的型壳，经过脱蜡焙烧等方式形成预制壳。应用了熔模铸造中制作型壳的方式，不过，预制壳的厚度小于熔模铸造中型壳的厚度，预制壳的制作过程和工序均比型壳简单。

制作蜡模时，首先根据铸件的尺寸制造模具，然后向模具中注蜡，待蜡液凝固后，从模具中取出蜡模，蜡模的尺寸与铸件的尺寸一致。在蜡模表面形成预制壳，能够很好的复刻蜡模的尺寸，使预制壳的腔体尺寸精确，并且，与砂型铸造相比，预制壳的内表面的粗糙度较好，有利于提高铸件的尺寸精度和表面质量。

进一步具体的实施方式中，步骤S12中包括：

步骤S121，在蜡模表面涂上浆料，并撒上一层砂粒；

步骤S122，干燥使其硬化，或者，在硬化剂中使其硬化；

步骤S123，重复步骤S121和步骤S122预定次数。

在蜡模表面制作预制壳时，先在蜡模表面涂上一层浆料，然后撒上一层砂粒；相当于在蜡模表面形成了一层涂层，然后将其干燥使涂层硬化，也可以使用硬化剂使涂层硬化；然后再在涂层的外面继续涂浆料，撒砂粒，硬化，再形成一层新的涂层；重复上述步骤，形成多层涂层，制作预制壳时重复三次即可，硬化后，进行脱蜡和焙烧。

另一种优选的实施方式中，步骤S2中包括：

步骤S21，将预制壳按照铸造分型面切开，分别设置在上砂箱和下砂箱的型砂中；

步骤S22，合箱。

在该铸造方法中，可以在预制壳上设置铸造分型面，也可以不设置。当预制壳设置了铸造分型面时，预制壳制成后，将预制壳按照铸造分型面切开，分成上预制壳组件501和下预制壳组件502，然后将下预制壳组件502置于下砂箱中，并在上砂箱中设置浇口，然后将上、下砂箱合箱，即可进行浇注。

不设置铸造分型面的铸造方式如图5所示，设置铸造分型面的方式有两种，分别如图6和图8所示。图6中铸造分型面与预制壳的铸型型腔之间无干涉，图8中，铸造分型面穿过零件的中心线，具体的，铸造分型的设置方式根据具体的零件结构决定。

进一步的实施方式中，步骤S21中，预制壳的浇注通道穿过铸造分型面。具体结构如图6所示，浇注通道穿过铸造分型面，铸造分型面与铸型型腔1无干涉，通过该铸造方法制作的铸件没有分型面，铸件的整体性比较好。

在上述各具体的实施方式中，在步骤S2中，在型砂中铺设加热单元，并在合箱后对加热单元进行加热。

在浇注前，先对加热单元进行加热，加热单元升温后，加热单元会将自身的热量通过热传导的方式传递给周围的型砂201，预制壳的温度也会因此升高；当金属液进入预制壳的型腔后，预制壳与金属液的温差较小，金属液的冷却梯度平缓，在型腔中保持液态的时间将延长，金属液的充型能力得到提升。

进一步的实施方式中，铸型型腔的横截面的面积小于预定值的位置，在步骤S2中，在所述位置的周部的型砂内铺设所述加热单元。

铸型型腔的横截面的面积较小的位置为铸件的窄、薄、细的通道处，砂型铸造中，金属液流经这些位置时，与这些位置的接触面积较大，传递给接触面的热量较多，金属液很容易在这些位置凝固；

与砂型铸造相比，该铸造方法中，在横截面的面积较小的铸型型腔的位置周部设置加热单元，加热单元能够提高该位置型腔的温度，浇注金属液时，金属液与其接触面的温差较小，温度降低较小，保持液态的时间较长，保持较好的流动性，能够使金属液在横截面较小的位置也保持很好的充型能力。

一种优选的实施方式中，加热单元为吸波体，并在合箱后用电磁波照射砂箱。

吸波体可以吸收电磁波，升高自身的温度，然后能够将自身的热量传递给周围的型砂201，使铸型型腔1的温度升高，金属液进入后，在铸型中保持液体的时间较长，提高了金属液的充型能力，避免铸件出现缺陷。

吸波体可以为铁氧体，电磁波可以为微波。

当然，设置在型砂201中的加热单元并不局限于上述实施方式所述的内容，相应的加热方式也与具体的加热单元对应，能够提高型腔温度的其他部件也可以在本申请中应用，例如，具体的，加热单元还可以为加热电阻。

下面列举几个具体的例子来说明该铸造方法。

实施例1：

请参考图2至图6，图2为图1所示的铸造方法制造的产品一，图3为图2所示的产品一的预制壳一，图4为图3所示的预制壳一从分型面切开，图5为图2所示的预制壳一在砂箱中铸造的一种方式，图6为图2所示的预制壳一在砂箱中铸造的另一种方式。

采用上述铸造方法制造产品一11，如图2所示。

首先制造产品一11的模具，然后向模具中注蜡，蜡液凝固后从模具中取出蜡件，蜡件的几何形态尺寸与产品一11相同，在蜡件外涂浆料，涂挂均匀后撒砂，干燥，如此往复3次，每次撒砂所用砂的目数都较前一次小，最后一次撒砂干燥后，脱蜡、焙烧，得到产品一11的预制壳一6，如图3所示。

将预制壳一6按照铸造分型面切开，得到上预制壳组件501和下预制壳组件502，如图4所示，将上预制壳组件501固定于上砂箱的型砂201中，下预制壳组件502固定于下砂箱的型砂201中，如图6所示，铸型型腔由预制壳一6的腔体构成。

实施例2：

请参考图7至图9，图7为图1所示的铸造方法制造的产品二，图8为图7所示的产品二的预制壳二在砂箱中铸造的一种方式，图9为图8所示的铸造方式的电磁波照射示意图。

首先制造产品二12的预制壳二4。

将预制壳二4按照铸造分型面切开，将切开后的预制壳的各部分分别固定于上下砂箱的型砂201中，并埋入型芯7。型芯7由型砂提供支撑并固定于型砂中，支撑与固定的方式与现有的砂型铸造方法中固定型芯的方式相同。

并在上箱和下箱的型砂201中铺设能吸收微波并形成热效应的铁氧体3；合箱，如图8所示。浇注前，微波照射砂箱，照射的方向a避开沙箱的壳体202，如图9所示，微波能够使铁氧体的温度升高，浇注过程中，铁氧体能够将热量传递给预制壳二4，使型腔的温度升高，提高金属液的充型能力，避免铸件出现缺陷。

本发明还提供了一种上述实施方式中所述的铸造方法中使用的砂箱，砂箱包括上砂箱和下砂箱，上砂箱和下砂箱均包括壳体及其内部的型砂，铸型型腔位于下砂箱中或上砂箱中。

上述铸造方法中，由预制壳的内腔作为铸件型腔，整个预制壳可以不设分型面，仅使用一个砂箱，如图5所示，或者只使用下砂箱或上砂箱；或者少设分型面，减少分型面的数量，并且设置分型面时，尽量使预制壳的铸型型腔与分型面不干涉，使整个铸型型腔位于下砂箱中，浇注通道穿过分型面，浇口位于上砂箱，如图6所示。

使用该砂箱用上述铸造方法制造铸件时，获得的铸件没有分型面，完整性较好，铸件不存在错型的缺陷。

进一步，上砂箱和下砂箱的壳体为一体结构，砂箱为一个整体。

如图5所示，将预制壳设置在一个整体的砂箱中，预制壳为一个整体，制作出来的铸件不具有分型面，铸件不会产生错型的缺陷，铸件的整体性较好。

以上对本发明所提供的铸造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，制作预制壳，所述预制壳具有铸型型腔；

S2，将所述预制壳置于砂箱的型砂中，合箱；

S3，浇注，冷却，落砂，预制壳清理及后处理。

2.如权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，步骤S1中包括：

S11，制造蜡模；将蜡模与流道模胎组合，所述流道模胎包括浇口模胎，冒口模胎，主浇道模胎和副浇道模胎；

S12，在组合好的蜡模表面形成预定厚度的型壳；

S13，脱蜡、焙烧。

3.如权利要求2所述的铸造方法，其特征在于，步骤S12中包括：

S121，在蜡模表面涂上浆料，并撒上一层砂粒；

S122，干燥使其硬化，或者，在硬化剂中使其硬化；

S123，重复步骤S121和步骤S122预定次数。

4.如权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，步骤S2中包括：

S21，将预制壳按照铸造分型面切开，分别设置在上砂箱和下砂箱的型砂中；

S22，合箱。

5.如权利要求4所述的铸造方法，其特征在于，步骤S21中，所述预制壳的浇注通道穿过所述铸造分型面。

6.如权利要求1至5任一项所述的铸造方法，其特征在于，在步骤S2中，在型砂中铺设加热单元，并在合箱后对加热单元进行加热。

7.如权利要求6所述的铸造方法，其特征在于，铸型型腔的横截面的面积小于预定值的位置，在步骤S2中，在所述位置的周部的型砂内铺设所述加热单元。

8.如权利要求7所述的铸造方法，其特征在于，所述加热单元为吸波体，并在合箱后用电磁波照射砂箱。

9.一种权利要求1至8任一项所述的铸造方法中使用的砂箱，所述砂箱包括上砂箱和下砂箱，所述上砂箱和所述下砂箱均包括壳体及其内部的型砂，其特征在于，所述铸型型腔位于所述下砂箱中或所述上砂箱中。

10.如权利要求9所述的砂箱，其特征在于，所述上砂箱和所述下砂箱的所述壳体为一体结构。