CN106984770B - 棒类铸件砂芯芯盒及制芯方法 - Google Patents

Abstract

一种棒类铸件砂芯芯盒，包括定位底板、定位顶板、拼接式定位侧壁，所述定位底板的上表面设置下定位槽，所述定位顶板的下表面设置上定位槽，所述拼接式定位侧壁为空心圆柱体，所述拼接式定位侧壁的顶部嵌入所述定位顶板的上定位槽内，所述拼接式定位侧壁的底部嵌入所述定位底板的下定位槽内，所述拼接式定位侧壁包括若干芯铁，所述芯铁具有弧形本体，若干芯铁沿着圆周方向排列形成所述拼接式定位侧壁，相邻芯铁之间不接触，以形成退让间隙，本发明的芯盒，通过制作分块的、单独的芯铁，简化了芯盒结构，避免了制芯过程中大量冷铁的摆放，提高了制芯效率。若干芯铁既具有冷铁的作用，又组成了芯盒的侧壁，一举两得。

Description

棒类铸件砂芯芯盒及制芯方法

技术领域

本发明涉及砂型铸造用芯盒技术领域，尤其涉及一种棒类铸件砂芯芯盒及制芯方法。

背景技术

大型棒类铸件的内腔成型用的砂芯是一种圆柱体，如图11。

用于大型球磨机的球磨机耳轴就是一种大型棒类铸件，大型球磨机的进料端和出料端，通常由盆状端盖和相连的筒状耳轴两部份组成，其材质通常为球墨铸铁或者铸钢，使用砂型铸造的工艺方法生产耳轴是一种常用的方法。然而由于耳轴的壁厚很大，砂型型腔的激冷能力不足，用砂型铸造的方法生产球墨铸铁或铸钢耳轴的缩松倾向很大。在砂型铸造生产球磨机耳轴的过程中，为了保证产品的内部质量，需要使用一些提高型腔激冷能力的工艺方法。

现有技术中提高砂型型腔激冷能力的最常用方法是通过在砂芯和铸型中放置大量的外冷铁，冷铁材质通常为铸铁、铸钢，石墨，限于大型铸件是使用手工造型的技术条件，冷铁重量不能过大，而为了较好的激冷效果，冷铁间距又不能过大。

在耳轴的实际生产过程中，大多数耳轴的用于形成内腔的砂芯都需要摆放数百块冷铁（例如：内腔直径2000mm、内腔高1000mm的耳轴，砂芯摆满尺寸为100mm*100mm*100mm、间距为20mm的冷铁，需要冷铁约220块）。

在芯盒中摆放冷铁操作难度高，摆放困难，由于摆放大量冷铁的操作，砂芯需要分层流砂，对于目前生产大型铸件应用最广泛的自硬树脂砂工艺来说，由于型砂可使用时间通常不超过10分钟，长时间的制芯操作不利于生产高质量的砂芯，很容易造成砂芯分层，大量的冷铁也会造成砂芯表面质量差，最终铸件表面凸凹不平，且大量的冷铁间的砂层不易紧实，极易造成铸件夹砂等质量问题。

发明内容

有必要提出一种即具有冷铁作用的、又用作芯盒使用的棒类铸件砂芯芯盒。

还有必要提出一种棒类铸件砂芯的制芯方法。

一种棒类铸件砂芯芯盒，包括定位底板、定位顶板、拼接式定位侧壁，所述定位底板的上表面设置下定位槽，所述定位顶板的下表面设置上定位槽，所述拼接式定位侧壁为空心圆柱体，所述拼接式定位侧壁的顶部嵌入所述定位顶板的上定位槽内，所述拼接式定位侧壁的底部嵌入所述定位底板的下定位槽内，所述拼接式定位侧壁包括若干芯铁，所述芯铁具有弧形本体，若干芯铁沿着圆周方向排列形成所述拼接式定位侧壁，相邻芯铁之间不接触，以形成退让间隙。

一种棒类铸件砂芯的制芯方法，包括以下步骤：

将定位底板水平放置在地面上，将若干芯铁沿着圆周方向排列在定位底板上，形成拼接式定位侧壁，将定位顶板放置在拼接式定位侧壁的上方，以形成芯盒；

将退让块放置在拼接式定位侧壁的内部，保持退让块与相邻芯铁之间的退让缝隙正对；

向芯盒内流砂、紧实，并使用刮砂板将芯盒顶部的芯砂刮平，在将拼接式定位侧壁外壁上的芯砂刮平；

待芯砂硬化后，取出定位底板和定位顶板，并在成型的砂芯及冷铁表面涂覆快干型铸造用涂料，完成制芯。

本发明的芯盒，通过制作分块的、单独的芯铁，简化了芯盒结构，避免了制芯过程中大量冷铁的摆放，提高了制芯效率。若干芯铁既具有冷铁的作用，又组成了芯盒的侧壁，一举两得。

附图说明

图1为所述棒类铸件砂芯芯盒的结构示意图。

图2为所述第一芯铁的结构示意图。

图3为所述第二芯铁的结构示意图。

图4为所述定位底板的结构示意图。

图5为所述定位顶板的结构示意图。

图6为所述刮砂板的结构示意图。

图7为所述棒类铸件砂芯芯盒的主视图。

图8为图7沿着D-D的截面图。

图9为图7沿着E-E的截面图。

图10为图9中去除退让块后，表达退让间隙的局部放大图。

图11为使用本发明的芯盒制备的砂芯的结构示意图。

图中：定位底板10、底板11、凸台12、定位锥13、下定位槽14、定位顶板20、上定位槽21、拼接式定位侧壁30、芯铁31、弧形本体311、稳定支架312、横向短臂3121、竖向长臂3122、水平支座3123、第一芯铁32、第二芯铁33、第一吊耳34、第二吊耳35、退让间隙36、退让块40、刮砂板50、中间刮板51、搭接短板52、芯盒100、砂芯200。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1至图10，本发明实施例提供了一种棒类铸件砂芯芯盒100，包括定位底板10、定位顶板20、拼接式定位侧壁30，定位底板10的上表面设置下定位槽14，定位顶板20的下表面设置上定位槽21，拼接式定位侧壁30为空心圆柱体，拼接式定位侧壁30的顶部嵌入定位顶板20的上定位槽21内，拼接式定位侧壁30的底部嵌入定位底板10的下定位槽14内，拼接式定位侧壁30包括若干芯铁31，芯铁31具有弧形本体311，若干芯铁31沿着圆周方向排列形成拼接式定位侧壁30，相邻芯铁31之间不接触，以形成退让间隙36。

本发明的芯盒100，通过制作分块的、单独的芯铁31，简化了芯盒100结构，避免了制芯过程中大量冷铁的摆放，提高了制芯效率。若干芯铁31既具有冷铁的作用，又组成了芯盒100的侧壁，一举两得。

制芯时，将芯砂填充在由拼接式定位侧壁30围成的空心圆柱体的中间空腔内，在退让间隙36内也填充形成砂芯的一部分，如此在浇注时，芯铁31冷却的同时，芯铁31的温度也迅速升高，由于热胀冷缩，芯铁31温度的升高，芯铁31自身的体积会膨胀，为了避免芯铁31膨胀时芯铁31的体积向型腔内膨胀，进而占据型腔的形状，使得浇注成型的铸件的内腔内径变大，此技术方案中预留了退让间隙36，退让间隙36内的芯砂的硬度小于芯铁31的硬度，在芯铁31的碰撞挤压下，芯砂被压缩或向砂芯内部退让，即向砂芯的轴心方向退让，这样芯铁31膨胀时，先向退让间隙36内膨胀，进而避免占据型腔的形状，影响铸件的内径尺寸。

退让间隙36的设置，还可以避免在浇注和冷却过程中芯铁由于热胀冷缩作用导致的相邻芯铁之间卡紧在铸件内腔中无法取出的问题。

进一步，芯铁31包括弧形本体311、稳定支架312，弧形本体311的外表面为冷却铁水的工作面，稳定支架312与芯铁31的内表面固定连接，稳定支架312的底部与弧形本体311的底面在同一平面内，以通过稳定支架312的支撑，使弧形本体311竖直设置。如此，若干芯铁31沿着圆周方向排列形成的拼接式定位侧壁30为等径圆柱体。

进一步，弧形本体311的侧壁为倾斜侧壁，倾斜侧壁从与外表面连接的一侧向与内表面连接的一侧倾斜，以使相邻的芯铁31之间形成的退让间隙36为内宽外窄的间隙。

如图10中，b为退让间隙36，退让间隙36的最小宽度为f，f优选为20mm-30mm，由图可知，退让间隙36为内宽外窄的间隙，这样，芯铁31受热膨胀时，相邻芯铁31挤压退让间隙36 内的芯砂，内宽外窄的退让间隙36有助于芯砂向轴心方向退让，避免芯砂被挤压时向型腔内移动，而造型铸件夹砂的问题。

参见图2、图3，进一步，芯铁31包括第一芯铁32和第二芯铁33，第一芯铁32的倾斜侧壁从与弧形本体311的顶部连接的一侧向与弧形本体311的底部连接的一侧倾斜，以使第一芯铁32的弧形本体311底部的宽度小于顶部的宽度，第二芯铁33倾斜侧壁从与弧形本体311的底部连接的一侧向与弧形本体311的顶部连接的一侧倾斜，以使第二芯铁33的弧形本体311顶部的宽度小于底部的宽度，第一芯铁32和第二芯铁33间隔设置，以形成拼接式定位侧壁30。

第一芯铁32的弧形本体311底部的宽度小于顶部的宽度时，第一芯铁32为上端大、下端小的形状，第二芯铁33的弧形本体311顶部的宽度小于底部的宽度时，第二芯铁33为上端小、下端大的形状，相邻的两个芯铁31为第一芯铁32和第二芯铁33，这样在浇注冷却形状铸件以后，第一芯铁32从铸件内腔的顶部抽出，第二芯铁33从铸件内腔的底部抽出，也就是将第一芯铁32和第二芯铁33分别沿着小端方向向大端方向抽出，这样由于倾斜侧壁的设置，便于抽出芯铁31。

进一步，芯铁31还包括第一吊耳34和第二吊耳35，第一吊耳34设置在稳定支架312的顶部，第二吊耳35设置在弧形本体311的顶部，第一吊耳34为明吊耳，第二吊耳35为暗吊耳。

本技术方案中设置了两个吊耳，在将芯铁31放置在定位底板10上时，通过吊车或吊具同时勾住两个吊耳，例如通过一根软绳将吊车或吊具与第一吊耳34和第二吊耳35同时连接，通过调整软绳，将芯铁31调整在竖直方向内，这样可以将芯铁31水平平稳的放置在定位底板10的下定位槽14内，避免了放置偏移的问题。

进一步，在稳定支架312的顶部焊接金属环，以形成第一吊耳34，在弧形本体311的顶部开设通孔，以形成第二吊耳35。

进一步，稳定支架312包括横向短臂3121、竖向长臂3122、水平支座3123，横向短臂3121的一端与芯铁31的内表面连接，横向短臂3121的另一端与竖向长臂3122的一端连接，竖向长臂3122的另一端与水平支座3123连接，水平支座3123的底面与与弧形本体311的底面在同一平面内，以通过稳定支架312的支撑，使弧形本体311竖直设置，竖向长臂3122的高度为芯铁31的高度的一半。

上述呈“7”字型设置的稳定支架312，不仅将芯铁31稳定支撑，而且竖向长臂3122的高度为芯铁31的高度的一半，使得横向短臂3121位于砂芯的中心位置，进而使得该稳定支架312还可以作为砂芯的芯骨使用，增加砂芯的强度。

参见图4，进一步，定位底板10包括底板11、凸台12、定位锥13，凸台12为设置在底板11的上表面的边缘的圆环形凸台12，以使凸台12与底板11之间形成下定位槽14，定位锥13设置在底板11的中心位置，定位锥13为圆锥形。定位锥13为空心结构，从而可以在型芯装配过程中作为耳轴铸件砂芯的定位点，与砂型上相应部位预留的锥形凸台12配合，实现球磨机耳轴砂芯的准确装配。其中凸台12与底板11一体成型，或凸台12与底板11之间采用粘接或螺钉固定连接。

参见图5，进一步，定位顶板20为圆环形结构，在定位顶板20的下表面上开设上定位槽21。

进一步，棒类铸件砂芯芯盒100还包括若干退让块40，退让块40设置在拼接式定位侧壁30的空心圆柱体的内部空腔内，退让块40与芯铁31的内表面接触，且退让块40与退让间隙36 相正对，退让块40为由柔性材料制成的长条形块体，退让块40的高度与芯铁31的高度相同。

例如，退让块40由含煤粉等蓬松物的型砂制成，或由铸造用退让性好的煤粉等制成，在芯铁31受热膨胀时，退让间隙36内的芯砂向轴心方向退让，而退让块40是柔性的，体积是可变化的，在受到芯砂退让间隙36内的芯砂退让挤压时，反作用与芯砂的力较小，便于芯砂向轴心方向退让。

参见图6，进一步，棒类铸件砂芯芯盒100还包括刮砂板50，刮砂板50设置在定位顶板20的顶部，刮砂板包括中间刮板51和设置在中间刮板51两个端头的搭接短板52，中间刮板51的长度不大于定位顶板20的内径，搭接短板52与定位顶板20的顶部搭接。

本发明还提出一种棒类铸件砂芯的制芯方法，包括以下步骤：

将定位底板10水平放置在地面上，将若干芯铁31沿着圆周方向排列在定位底板10上，形成拼接式定位侧壁30，将定位顶板20放置在拼接式定位侧壁30的上方，以形成芯盒100；

将退让块40放置在拼接式定位侧壁30的内部，保持退让块40与相邻芯铁31之间的退让缝隙正对；

向芯盒100内流砂、紧实，并使用刮砂板50将芯盒100顶部的芯砂刮平，在将拼接式定位侧壁30外壁上的芯砂刮平；

待芯砂硬化后，取出定位底板10和定位顶板20，并在成型的砂芯及冷铁表面涂覆快干型铸造用涂料，完成制芯。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：包括定位底板、定位顶板、拼接式定位侧壁，所述定位底板的上表面设置下定位槽，所述定位顶板的下表面设置上定位槽，所述拼接式定位侧壁为空心圆柱体，所述拼接式定位侧壁的顶部嵌入所述定位顶板的上定位槽内，所述拼接式定位侧壁的底部嵌入所述定位底板的下定位槽内，所述拼接式定位侧壁包括若干芯铁，所述芯铁具有弧形本体，若干芯铁沿着圆周方向排列形成所述拼接式定位侧壁，相邻芯铁之间不接触，以形成退让间隙。

2.如权利要求1所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述芯铁包括弧形本体、稳定支架，所述弧形本体的外表面为冷却铁水的工作面，所述稳定支架与芯铁的内表面固定连接，所述稳定支架的底部与弧形本体的底面在同一平面内，以通过稳定支架的支撑，使弧形本体竖直设置。

3.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述弧形本体的侧壁为倾斜侧壁，所述倾斜侧壁从与外表面连接的一侧向与内表面连接的一侧倾斜，以使相邻的芯铁之间形成的退让间隙为内宽外窄的间隙。

4.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述芯铁包括第一芯铁和第二芯铁，所述第一芯铁的倾斜侧壁从与弧形本体的顶部连接的一侧向与弧形本体的底部连接的一侧倾斜，以使弧形本体底部的宽度小于顶部的宽度，所述第二芯铁倾斜侧壁从与弧形本体的底部连接的一侧向与弧形本体的顶部连接的一侧倾斜，以使弧形本体顶部的宽度小于底部的宽度，所述第一芯铁和第二芯铁间隔设置，以形成拼接式定位侧壁。

5.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述芯铁还包括第一吊耳和第二吊耳，第一吊耳设置在稳定支架的顶部，第二吊耳设置在弧形本体的顶部，所述第一吊耳为明吊耳，第二吊耳为暗吊耳。

6.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述稳定支架包括横向短臂、竖向长臂、水平支座，所述横向短臂的一端与芯铁的内表面连接，横向短臂的另一端与竖向长臂的一端连接，竖向长臂的另一端与水平支座连接，所述水平支座的底面与弧形本体 的底面在同一平面内，以通过稳定支架的支撑，使弧形本体竖直设置，所述竖向长臂的高度为芯铁的高度的一半。

7.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述定位底板包括底板、凸台、定位锥，所述凸台为设置在底板的上表面的边缘的圆环形凸台，以使凸台与底板之间形成下定位槽，所述定位锥设置在底板的中心位置，定位锥为圆锥形，所述定位锥为空心结构，从而可以在型芯装配过程中作为耳轴铸件砂芯的定位点，与砂型上相应部位预留的锥 形凸台配合，实现球磨机耳轴砂芯的准确装配，所述定位顶板为圆环形结构，在定位顶板的下表面上开设上定位槽。

8.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述棒类铸件砂芯芯盒还包括若干退让块，所述退让块设置在所述拼接式定位侧壁的空心圆柱体的内部空腔内，退让块与所述芯铁的内表面接触，且退让块与退让间隙相正对，所述退让块为由柔性材料制成的长条形块体，退让块的高度与芯铁的高度相同。

9.如权利要求2所述的棒类铸件砂芯芯盒，其特征在于：所述棒类铸件砂芯芯盒还包括刮砂板，所述刮砂板设置在定位顶板的顶部，刮砂板包括中间刮板和设置在中间刮板两个端头的搭接短板，所述中间刮板的长度不大于定位顶板的内径，搭接短板与定位顶板的顶部搭接。

10.一种棒类铸件砂芯的制芯方法，其特征在于包括以下步骤：

将定位底板水平放置在地面上，将若干芯铁沿着圆周方向排列在定位底板上，形成拼接式定位侧壁，将定位顶板放置在拼接式定位侧壁的上方，以形成芯盒；

将退让块放置在拼接式定位侧壁的内部，保持退让块与相邻芯铁之间的退让缝隙正对；

向芯盒内流砂、紧实，并使用刮砂板将芯盒顶部的芯砂刮平，在将拼接式定位侧壁外壁上的芯砂刮平；

待芯砂硬化后，取出定位底板和定位顶板，并在成型的砂芯及冷铁表面涂覆快干型铸造用涂料，完成制芯。