CN105665637B - 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 - Google Patents
一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105665637B CN105665637B CN201610137972.4A CN201610137972A CN105665637B CN 105665637 B CN105665637 B CN 105665637B CN 201610137972 A CN201610137972 A CN 201610137972A CN 105665637 B CN105665637 B CN 105665637B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sand
- casting
- mold
- frost
- manufacturing process
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，属于铸造快速成形技术领域。该方法根据铸件特点，选用合适型砂，与液体均匀混合，填充模具置于冷冻环境下；待型砂冷冻固化后，得到砂坯，放置于加工平台并固定；然后在加工设备上直接切削加工砂坯，得到铸型；最后在冰冻环境下进行浇铸，获得最终铸件。该方法是采用水或溶液作为粘接剂，来源广泛，价格低廉，不使用有机树脂和其他粘接剂，可避免浇注中发气量大、废砂回收再利用困难等问题，是一种环保绿色的铸造方法。该方法适用于零件快速开发试制和小批量生产。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种冰冻砂型的无模铸造成形方法。本发明适用于金属件单件小批量生产和零部件快速开发试制。
背景技术
铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺。传统的铸造工艺需要制作模具存在生产工序多，生产周期长；手工操作，劳动强度大；开发成品昂贵，工作环境恶劣。
无模铸型制造工艺是将快速成型工艺与传统砂型工艺结合。目前典型的cad直接铸型工艺主要有PCM工艺采用轮廓扫描喷射固化工艺，实现无模铸型的快速制造。该工艺对树脂砂的用量大，粘接剂含量高，导致存在加工精度不高，铸型发气量大，透气性却差的缺点。SLS工艺是通过高强度激光的照射，有选择的将材料粉末烧结在一起得到零件的截面，并层层累积。对于单件小批量生产来说，成本高，产生有毒气体，污染环境。3DP工艺采取逐点喷洒粘结剂来粘接粉末的方法制造原型，GS工艺先采用多通道喷头均匀喷洒树脂，然后另外一个喷头喷洒固化剂，最后层层固化成型，其工艺清砂困难，需要特殊处理工序，影响砂型精度和表面质量。
基于去除加工原理的无模铸造技术是使用CAD模型直接驱动数控机床置对砂坯进行切削成铸型，获得直接用于铸造的铸型，最后合模浇注。该技术不需要预先制作木模模样，具有制造周期短、成形速度快、成本低、砂型/砂芯一体化制造及可制造出复杂形状铸件等优点。但是在制成砂坯时，粘结剂选用粘土，水玻璃，有机树脂，在铸造生产过程中会产生有害气体。
总之在现有技术中，对于新产品快速开发及单件小批量零部件生产来说，存在开发成本高；生产工艺采用有机树脂或其他溶液作为粘结剂，大大增加铸型发气量，并且浇注过程中产生有害气体，容易污染环境；同时后续废砂回收过程困难，耗资大，污染环境。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，方法是采用水或溶液作为粘接剂，型砂材料与粘结剂按比例均匀混合，在低温环境下凝固成砂坯，由加工设备直接加工出铸型。该方法节省木模或金属模，缩短了零件制造周期，降低了生产成本；采用水或溶液作为粘结剂，不使用有机树脂，避免铸型浇注发气量大，大大提高了铸件质量。水或溶液来源广泛，价格低廉，废砂回收方便，符合现代绿色制造理念。
一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，该方法适用于铸造零件小批量生产和快速开发试制过程，具体实施步骤为：（1）根据铸件特点选择将合适铸造型砂种类；（2）将型砂与液体按一定质量分数均匀混合，装入模具置于液体凝固点以下温度环境；（3）型砂冷冻固化后，得到加工砂坯，置于加工平台；（4）根据加工型腔的形状，编制程序代码，输入到砂型数控机床，将砂坯切削加工得到所需所需砂型/芯单元；（5）在冷冻环境下，对砂型/芯单元进行整体组装，浇入熔融金属液；（6）金属液冷却成形，冷冻砂型吸热自动融化落砂，得到铸件，型砂回收利用。
进一步地，所述型砂材料为铸造用石英砂或非石英砂，如陶粒砂（宝珠砂）、铬铁矿砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁砂、耐火熟料砂、橄榄石砂中的一种或多种。
进一步地，与型砂混合的粘结剂可以是水或水溶液，无有害气体产生，废砂置于室温或者加热环境下继续回收利用，符合绿色环保理念。
进一步地，砂坯环境温度为冷冻温度低于凝固点0-40度，制成砂坯冷冻密封保存；
进一步地，低温环境可以是通入的液氮或者干冰，也可以置于冷冻柜中。
进一步地，型砂冷冻固化后的砂坯是具有一定形状的预制砂坯，可以直接浇注；或者需要切削加工成铸型。
进一步地，在冰冻环境或常温状态，进行铸件浇铸。
附图说明
图1砂型模具示意图
图2砂型加工示意图
图3加工砂型示意图
图4铸件示意图
图中：1、砂箱；2、型砂；3、成形机；4、工作平台；5、终铸型；6、铸件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施过程进行详细说明。
本发明一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其型砂（1）根据铸件的不同要求可以是石英砂或非石英砂，目数可以为40/70、50/100、70/140、100/200，其粘结剂可以是水或者溶液，按照一定质量分数1%-10%，在一定温度条件下0℃-40℃冷冻固化制成砂坯，在成形机上直接切削加工成铸型。本发明方法具体实施步骤如下。
本发明以某砂型下箱为例，步骤如下。
步骤1：根据本发明工艺要求，选择铸造常用粒度为70/140目的硅砂，粘结剂选用水，将硅砂与水按照3%的质量比例混合，均匀混合后备用。
步骤2：将混合均匀的型砂，填充砂箱中（2），紧实之后并刮平表面，将砂箱放入-30℃冷冻室中 ，待水完全冷冻固化制成砂坯如图1所示。
步骤3：从砂箱中取出砂坯，将砂箱放置在常温环境，清理待下次使用。如图2将砂坯置于加工平台（4）上，必须保证加工平台区域干净、无浮砂，并加以固定等待加工。
步骤4：根据该零件cad模型反求砂型，生成加工程序，输入加工设备，由加工设备（3）切削加工成所需砂型（5）或砂芯，如图3所示。废砂由装置收集，由于粘结剂为水，置于常温或者加热环境下即可继续回收利用。
步骤5 ：金属液冷却成形，冷冻砂型由于吸热自动融化落砂，得到铸件（6），型砂绿色回收利用。
以上所述仅为本发明的基本步骤而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
步骤1：将型砂目数为40/70目、50/100目、70/140目、100/200目的单一型砂或几种配比型砂与液体按3％的质量分数均匀混合，装入模具置于-30℃的冷冻环境进行冷冻固化；
步骤2：待型砂冷冻固化后，得到砂坯，置于加工平台并固定；
步骤3：在冷冻环境下，通过加工设备将砂坯切削加工出所需砂型/芯单元；
步骤4：在冷冻环境下，对砂型/芯单元进行整体组装；浇入熔融金属液；
步骤5：金属液冷却成形，冷冻砂型吸热自动融化落砂，得到铸件，型砂回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，所述与型砂混合的液体为水或溶液。
3.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，型砂冷冻固化方法是通入液氮或者干冰，或者将混制的型砂冷冻装置中。
4.根据权利要求1所述的，一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，型砂冷冻固化后的砂坯是具有一定形状的预制砂坯，可以直接浇注，或者需要切削加工成铸型。
5.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，浇铸环境为冰冻环境或常温状态。
6.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，所述型砂回收为废砂置于室温或者加热环境下，表面溶液蒸发后进行回收。
7.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法，其特征在于，所述型砂为铸造用石英砂或非石英砂，包括陶粒砂、宝珠砂、铬铁矿砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁砂、橄榄石砂中的一种或多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610137972.4A CN105665637B (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610137972.4A CN105665637B (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105665637A CN105665637A (zh) | 2016-06-15 |
| CN105665637B true CN105665637B (zh) | 2018-07-13 |
Family
ID=56308259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610137972.4A Active CN105665637B (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105665637B (zh) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825425B (zh) * | 2017-02-08 | 2019-02-19 | 重庆大学 | 一种金属型铸造用型芯的制备方法 |
| CN106799469B (zh) * | 2017-02-10 | 2019-02-19 | 重庆大学 | 一种金属型铸造用复合砂芯的制备方法 |
| CN107298584B (zh) * | 2017-05-25 | 2020-11-13 | 共享智能装备有限公司 | 一种铸造用陶粒砂及其制备方法 |
| CN109894579A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 汪风珍 | 一种“失蜡法”金属/合金铸造工艺 |
| CN109332578A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-15 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种冷冻粘土砂的无模铸造成形方法 |
| CN110270676B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-12-17 | 太湖县光华铝业有限公司 | 一种铝硅合金铸造工艺 |
| CN112642994B (zh) * | 2020-12-01 | 2022-06-14 | 中北大学 | 环境友好型冷冻-溶解铸造工艺 |
| CN112846097A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-28 | 安徽莱恩电泵有限公司 | 一种利用已有叶轮模具生产不同流量叶轮的生产工艺 |
| CN113579161B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-11-01 | 南京航空航天大学 | 大型复杂冷冻砂型低温成形及超过冷控性协同制造方法 |
| CN113560486A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-29 | 南京航空航天大学 | 一种短纤维混杂的冷冻砂型制备方法 |
| CN113560495B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-05-03 | 南京航空航天大学 | 一种冷冻砂型切削用低温气流随动辅助排砂装置及方法 |
| CN114850400A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-08-05 | 中国机械科学研究总院集团有限公司 | 一种基于冷冻复合铸型的快速铸造方法 |
| CN114535498A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-27 | 南京航空航天大学 | 一种冷冻砂型增减材复合制造方法 |
| CN114850449A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-05 | 南京航空航天大学 | 一种复杂金属产品的负压式冷冻砂型铸造装置及方法 |
| CN114888265B (zh) * | 2022-05-17 | 2022-11-25 | 南京航空航天大学 | 一种负压覆膜冷冻砂型制备方法 |
| CN114769502B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-03-10 | 南京航空航天大学 | 一种冷冻砂型增材制造用水粘结剂配方 |
| CN114799057A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-07-29 | 南京航空航天大学 | 一种用于冷冻砂型数控成形的温度反馈控制装置及方法 |
| CN114985680B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-06-16 | 南京航空航天大学 | 一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法 |
| CN115945638B (zh) * | 2022-09-15 | 2024-03-12 | 南京航空航天大学 | 一种带有预埋式冷却系统的冷冻砂型工作平台及使用方法 |
| CN116000265A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-04-25 | 中国机械总院集团江苏分院有限公司 | 一种基于半固态成形技术的冷冻砂型铸造成形方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO142944L (zh) * | 1975-08-14 | 1900-01-01 | ||
| JPS5647240A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-28 | Teisan Kk | Production of mold |
| CN1006123B (zh) * | 1986-03-12 | 1989-12-20 | 沈阳工业学院 | 一种冷冻造型法 |
| CN1048995A (zh) * | 1989-07-25 | 1991-02-06 | 沈阳工业学院 | 纯冰膜冷砂造型方法及装置 |
| CN1153090A (zh) * | 1995-12-25 | 1997-07-02 | 丁桂秋 | 金属的冰模铸造法 |
| CN101259526B (zh) * | 2007-07-31 | 2011-02-16 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种无模铸型的数字化快速制造方法 |
| CN104985116B (zh) * | 2015-05-29 | 2017-10-10 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种3d打印冰型铸造砂型的成形方法及装置 |
-
2016
- 2016-03-11 CN CN201610137972.4A patent/CN105665637B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105665637A (zh) | 2016-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105665637B (zh) | 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 | |
| JPH08509666A (ja) | 鋳込み技術に使用される方法 | |
| CN109332578A (zh) | 一种冷冻粘土砂的无模铸造成形方法 | |
| CN105834351B (zh) | 一种耐高温的铸型材料 | |
| CN108101519A (zh) | 一种用于复杂结构零件定向凝固成形的陶瓷铸型制备方法 | |
| CN101992272A (zh) | 一种铸件的自适应铸型制造方法 | |
| CN105945226A (zh) | 一种制作金属花丝制品的方法 | |
| CN104001862A (zh) | 一种水溶型芯的快速成形系统及成形方法 | |
| CN108015231A (zh) | 一种熔模精密铸造工艺 | |
| KR20170079937A (ko) | 3d 프린팅 금형을 활용한 로스트왁스 주조방법 | |
| CN114535498A (zh) | 一种冷冻砂型增减材复合制造方法 | |
| CN103170578A (zh) | 陶瓷型精密铸造方法 | |
| CN108339942A (zh) | 一种水溶型芯的微波固化成型系统 | |
| CN109277530A (zh) | 一种3d打印光敏树脂模型型壳的生产加工方法 | |
| CN108555226B (zh) | 一种水溶型芯的添加剂的制备方法 | |
| CN105215281A (zh) | 一种用于3d打印石英覆膜砂的制备方法 | |
| CN108380825B (zh) | 一种微波固化水溶盐芯的快速成形方法 | |
| CN114850400A (zh) | 一种基于冷冻复合铸型的快速铸造方法 | |
| CN111940694A (zh) | 一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法 | |
| CN101284301A (zh) | 压缩机螺旋转子精密制造步骤 | |
| ATE393676T1 (de) | Verfahren und formschiessmaschine zum herstellen von formteilen, wie giesskernen, für giessformen zum vergiessen von metallschmelze | |
| CN108500215A (zh) | 一种微波固化水溶型芯的快速成形方法 | |
| CN101623907A (zh) | 应用快速成形石膏模工艺制备三维光弹性分析模型的方法 | |
| CN101985158B (zh) | 内外金属型覆砂铸造圆锥破碎机锰钢破碎壁或轧臼壁的方法 | |
| CN105216328A (zh) | 选择性激光烧结聚苯乙烯铸造模具的表面后处理工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100083 main floor, No. 18, No. 18, Xue Qing Road, Beijing City, 3 Applicant after: Beijing Institute of light quantitative science and Research Co., Ltd. Address before: 100083 main floor, No. 18, No. 18, Xue Qing Road, Beijing City, 3 Applicant before: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |