CN105522115B - 补缩装置和系统及高压造型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补缩装置和系统及高压造型方法，属于铸造技术领域，所述补缩装置包括用于与冒口连接的定位元件和与所述定位元件连接的易割元件，其中：所述定位元件为中部有透孔的圆盘状，所述定位元件的中部在所述透孔处有向上延伸的凸台；所述易割元件为筒形，所述易割元件的上部为柱形，所述易割元件的下部为锥形，所述易割元件的上部过盈配合设置在所述定位元件的凸台中；所述定位元件和易割元件均为金属材质。本发明中，定位元件和易割元件通过摩擦产生相对位移达到减轻冒口所受压力的作用，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口。本发明能够避免现有技术中易割片与冒口接触摩擦掉砂、冒口易倾斜的问题。

Description

补缩装置和系统及高压造型方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别是指一种补缩装置和系统及使用该补缩装置和系统的高压造型方法。

背景技术

铸造过程中，绝大多数熔化的金属液体，在冷却和凝固过程中体积都会减少，称为收缩。如果不对这种现象采取措施，凝固后的金属铸件内部就会产生缩孔、缩松缺陷。为了防止铸造缺陷，必须保证在铸件凝固过程中有可以补充的金属液，用以填补由于液体体积收缩在铸件内部中形成的空腔。这一工艺方法称作“对铸件进行补缩”，而提供补缩金属液的蓄液腔就称为冒口。铸件落砂后，需要将冒口从铸件上去除，为便于将冒口去除，可采用在冒口口部设置易割片，通过易割片来减少冒口与铸件的接触面积，同时在两者之间形成缩颈结构，在去除冒口时应力集中于易割口部位，以便于去除冒口。

高压造型生产线始于上世纪六十年代，是一种高效的造型方法。它是由高压型板的推进，将潮模砂(又称湿型砂)制成砂型的制造方法。该方法具有生产效率高、造型质量好的优点，而且所得铸件的表面光洁度好，精确度高。然而，高压造型生产线对补缩工艺的冒口提出了特殊要求，砂型内的冒口在成型时，必须能承受高压型板挤压潮模砂的造型压力。同时，为了便于浇注后铸件的冒口切割和减少发热冒口形成的热节对铸件组织的影响，一般在冒口与铸件接触的底部设置易割片。

目前，冒口用易割片常见的为圆台状易割片和金属材质易割片。

圆台状易割片11，如图1所示，其上设有易割口13，易割片11的材质有覆膜砂、铬铁矿砂、陶瓷材质或同冒口12材质。该种易割片在使用过程中存在的问题是：在高压造型过程中，易割片对冒口所受压力基本无缓冲作用，冒口自身仍需承受高压型板挤压潮模砂的造型压力，冒口易损坏，且增加了冒口制作的成本；易割片易破裂或破碎，从而造成后续起模不良，同时易割片产生的沙粒易落入型腔，若清理不干净，会造成铸件出现砂眼和气孔的缺陷。

一种金属材质易割片21，如图2所示，该种易割片上部为圆柱形，下部为圆锥形。上部起安装时定位和导向作用，下部主要起缩小冒口颈以便于去除冒口22的作用。使用时，易割片上部圆柱部位插入冒口腔中，在冒口的内壁上靠近上端的部位设有沿圆周均布的数条砂肋(未示出)。砂肋的作用是固定易割片和实现易割片沿其轴向方向的定位。

该种易割片在使用过程中存在的问题是：

(1)在高压造型过程中，易割片与冒口通过摩擦产生相对位移达到减轻冒口所受压力的作用，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口，然而在这一过程中，冒口的砂肋会产生破损，破损掉的砂粒会进入型腔，若未及时清理干净，会造成铸件出现砂眼和气孔的缺陷，导致铸件报废。

(2)该易割片对冒口的尺寸要求较高，而砂肋的存在也使冒口形状变得复杂，从而影响冒口的生产效率和成品率。

(3)冒口的内腔设有拔模斜度，而易割片上端为圆柱状，两者插装配合的同轴度差，因此当高压型板挤压砂型时，冒口易发生倾斜，而导致在铸造时，出现补缩不良。另外，由于冒口发生倾斜，致使插装在冒口内的定位杆亦倾斜或弯曲，而导致起模不良。

另一种金属材质易割片31，如图3所示，由上下连接的圆柱管部分311和圆锥管部分312构成，圆柱管部分311的上端设有沿圆周方向布置的数个开口313。使用时，圆柱管部分发生弹性变形，向中心收拢，使两者之间形成楔型配合结构。该种结构的易割片同样通过摩擦作用减轻了冒口所受压力，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口，并且不需要在冒口的内腔壁上设有砂肋。该种易割片在使用过程中存在的问题是：该种易割片缓解了图2所示易割片的磨损掉砂问题，但由于易割片与冒口仍为过盈配合，并不能完全避免该问题，同时图2所示易割片的其它问题也并未解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能对冒口起到缓冲保护作用，又能避免易割片与冒口接触摩擦产生掉砂、冒口易倾斜问题的补缩装置和系统及高压造型方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，提供一种补缩装置，包括用于与冒口连接的定位元件和与所述定位元件连接的易割元件，其中：

所述定位元件为中部有透孔的圆盘状，所述定位元件的中部在所述透孔处有向上延伸的凸台；

所述易割元件为筒形，所述易割元件的上部为柱形，所述易割元件的下部为锥形，所述易割元件的上部过盈配合设置在所述定位元件的凸台中；

所述定位元件和易割元件均为金属材质。

进一步的，所述定位元件中部的透孔为圆形透孔，所述易割元件的上部为圆柱形，所述易割元件的下部为圆锥形。

进一步的，所述易割元件的圆柱形上部与圆锥形下部之间为圆弧过渡连接。

进一步的，所述易割元件的下开口的形状为梯形、方形、U形或V形。

另一方面，提供一种补缩系统，包括冒口和上述的补缩装置，所述补缩装置的定位元件粘结在所述冒口的开口处，所述定位元件的凸台的外径小于等于所述冒口的开口的内径，所述定位元件的凸台位于所述冒口的开口内。

进一步的，所述补缩装置的易割元件的上端面与所述定位元件的上端面齐平。

再一方面，提供一种高压造型的方法，包括：

步骤(1)：将上述的补缩系统放置在模具的预定位置；

步骤(2)：向模具中倒入足够的型砂，使型砂覆盖所述补缩系统；

步骤(3)：沿所述冒口的轴线方向挤压所述型砂，使得所述补缩装置的易割元件沿所述定位元件的凸台逐渐向所述冒口的内部移动，最终制得所期望的砂型。

进一步的，步骤(1)中所述补缩系统中所述补缩装置的易割元件的上端面与所述定位元件的上端面齐平。

进一步的，步骤(1)中所述补缩系统中所述冒口的上部具有定位孔，所述模具上设置有定位杆，所述定位杆穿过所述补缩装置的易割元件和所述冒口的内腔并穿出所述定位孔，所述定位杆的上端设置有弹性限位卡扣；

所述补缩装置的易割元件的下开口与所述定位杆为间隙配合或过渡配合。

本发明具有以下有益效果：

使用时，将本发明的补缩装置粘结在冒口的开口处，使定位元件与冒口的下端面齐平，定位元件的凸台位于冒口的内腔中，在高压造型过程中，定位元件和易割元件通过摩擦产生相对位移达到减轻冒口所受压力的作用，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口；并且由于定位元件和易割元件均为金属材质，因此，本发明能够避免现有技术中易割片与冒口接触摩擦掉砂的问题。另外，由于定位元件与冒口的下端面齐平设置，且定位元件的凸台对易割元件具有导向作用，因此在高压造型过程中，也避免了现有技术中冒口易倾斜的问题。

附图说明

图1为现有技术中圆台状易割片的使用状态示意图；

图2为现有技术中一种金属材质易割片的使用状态示意图；

图3为现有技术中另一种金属材质易割片的结构示意图；

图4为本发明的补缩装置的截面结构示意图；

图5为图4所示补缩装置的爆炸示意图；

图6为本发明的补缩系统在高压造型过程中的状态示意图一；

图7为本发明的补缩系统在高压造型过程中的状态示意图二。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种补缩装置，如图4-5所示，包括用于与冒口连接的定位元件41和与定位元件41连接的易割元件42，其中：

定位元件41为中部有透孔411的圆盘状，定位元件41的中部在透孔411处有向上延伸的凸台412；

易割元件42为筒形，易割元件42的上部为柱形，易割元件42的下部为锥形，易割元件42的上部过盈配合设置在定位元件41的凸台412中；

定位元件41和易割元件42均为金属材质，例如碳钢、不锈钢、球铁、铝合金、铜合金等。

使用时，将本发明的补缩装置粘结在冒口的开口处，使定位元件与冒口的下端面齐平，定位元件的凸台位于冒口的内腔中，在高压造型过程中，定位元件41和易割元件42通过摩擦产生相对位移达到减轻冒口所受压力的作用，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口；并且由于定位元件41和易割元件42均为金属材质，因此，本发明能够避免现有技术中易割片与冒口接触摩擦掉砂的问题。另外，由于定位元件41与冒口的下端面齐平设置，且定位元件41的凸台412对易割元件42具有导向作用，因此在高压造型过程中，也避免了现有技术中冒口易倾斜的问题。

本发明中，为了便于生产加工，定位元件41中部的透孔411优选为圆形透孔，相对应的，易割元件42的上部为圆柱形，易割元件42的下部为圆锥形。当然，透孔也可以是方形等其他形状，均不影响本发明技术方案的实施。并且，为方便制作，易割元件42的圆柱形上部与圆锥形下部之间优选为圆弧过渡连接。另外，易割元件42的下开口的形状可以为梯形、方形、U形或V形等各种形状。

本发明中，定位元件41的凸台412的高度优选设置得较小，以减少该补缩装置与金属液的接触面积，减少该补缩装置对金属液的激冷作用。对于易割元件42的高度和易割元件42的圆柱形上部的高度，本领域技术人员可以根据本发明对冒口缓冲保护的原理，结合实际情况灵活设置。

另一方面，本发明还提供一种补缩系统，如图6-7所示，包括冒口和上述的补缩装置，补缩装置的定位元件41粘结在冒口51的开口处，定位元件41的凸台的外径小于等于冒口51的开口的内径，定位元件41的凸台位于冒口51的开口内(即伸入冒口51的内腔中)。

优选的，补缩装置的易割元件42的上端面与定位元件41的上端面齐平，这样，易于确定补缩装置和包括该补缩装置的补缩系统的初始高度，从而易于保障多个冒口的情况下高压造型后多个冒口颈有一致的高度，确保了补缩的效果。

再一方面，本发明提供一种高压造型的方法，包括：

步骤(1)：将上述的补缩系统放置在模具的预定位置；

步骤(2)：向模具中倒入足够的型砂，使型砂覆盖补缩系统(如图6所示)；

步骤(3)：沿冒口的轴线方向挤压型砂，使得补缩装置的易割元件42沿定位元件41的凸台逐渐向冒口51的内部移动(最后如图7所示)，最终制得所期望的砂型。

对于砂型的材料选择、高压造型工艺的其余步骤等均与现有技术相同，此处不再赘述。

在步骤(1)中，补缩系统中补缩装置的易割元件42的上端面优选与定位元件41的上端面齐平，这样，易于确定补缩装置和包括该补缩装置的补缩系统的初始高度，从而易于保障多个冒口的情况下高压造型后多个冒口颈有一致的高度，确保了补缩的效果。

在步骤(1)中，为了方便安装冒口，补缩系统中冒口51的上部可以具有定位孔53，模具上可以设置有定位杆52，此时定位杆52可以穿过补缩装置的易割元件42和冒口51的内腔并穿出定位孔53，定位杆52的上端优选设置有弹性限位卡扣(未示出)，通过该弹性限位卡扣可以方便的确定该补缩系统安装在定位杆52上的初始位置；

补缩装置的易割元件42的下开口与定位杆52既可以为间隙配合，也可以为过渡配合，均不影响本发明技术方案的实施。

综上，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中，定位元件和易割元件通过摩擦产生相对位移达到减轻冒口所受压力的作用，起到了缓冲作用，较好的保护了冒口；并且由于定位元件和易割元件均为金属材质，因此，本发明避免了现有技术中易割片与冒口直接接触两者摩擦掉砂的问题；

(2)由于定位元件与冒口的下端面齐平设置，且定位元件的凸台对易割元件具有导向作用(同时保证了同轴度)，因此在高压造型过程中，也避免了现有技术中冒口易倾斜的问题；

(3)本发明对冒口的尺寸要求降低，冒口的内壁也不必设置砂肋，简化了冒口的形状，提高了冒口的生产效率和成品率；

(4)补缩装置的易割元件的上端面可以与定位元件的上端面齐平，这样，相对于现有技术，更易于确定补缩装置和包括该补缩装置的补缩系统的初始高度，从而易于保障多个冒口的情况下高压造型后多个冒口颈有一致的高度，确保了补缩的效果；

(5)本发明中，定位元件的凸台的高度可以设置得较小，减少了补缩装置与金属液的接触面积，减少了补缩装置对金属液的激冷作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种补缩装置，其特征在于，包括用于与冒口连接的定位元件和与所述定位元件连接的易割元件，其中：

所述定位元件为中部有透孔的圆盘状，所述定位元件的中部在所述透孔处有向上延伸的凸台；

所述易割元件为筒形，所述易割元件的上部为柱形，所述易割元件的下部为锥形，所述易割元件的上部过盈配合设置在所述定位元件的凸台中；

所述定位元件和易割元件均为金属材质。

2.根据权利要求1所述的补缩装置，其特征在于，所述定位元件中部的透孔为圆形透孔，所述易割元件的上部为圆柱形，所述易割元件的下部为圆锥形。

3.根据权利要求2所述的补缩装置，其特征在于，所述易割元件的圆柱形上部与圆锥形下部之间为圆弧过渡连接。

4.根据权利要求1所述的补缩装置，其特征在于，所述易割元件的下开口的形状为梯形、方形、U形或V形。

5.一种补缩系统，其特征在于，包括冒口和权利要求1至4中任一权利要求所述的补缩装置，所述补缩装置的定位元件粘结在所述冒口的开口处，所述定位元件的凸台的外径小于等于所述冒口的开口的内径，所述定位元件的凸台位于所述冒口的开口内。

6.根据权利要求5所述的补缩系统，其特征在于，所述补缩装置的易割元件的上端面与所述定位元件的上端面齐平。

7.一种高压造型的方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：将权利要求5所述的补缩系统放置在模具的预定位置；

步骤(2)：向模具中倒入足够的型砂，使型砂覆盖所述补缩系统；

步骤(3)：沿所述冒口的轴线方向挤压所述型砂，使得所述补缩装置的易割元件沿所述定位元件的凸台逐渐向所述冒口的内部移动，最终制得所期望的砂型。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述补缩系统中所述补缩装置的易割元件的上端面与所述定位元件的上端面齐平。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述补缩系统中所述冒口的上部具有定位孔，所述模具上设置有定位杆，所述定位杆穿过所述补缩装置的易割元件和所述冒口的内腔并穿出所述定位孔，所述定位杆的上端设置有弹性限位卡扣；

所述补缩装置的易割元件的下开口与所述定位杆为间隙配合或过渡配合。