CN107282890A - 反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法 - Google Patents

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沈建良
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Abstract

本发明公开了一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法，该排气装置包括砂箱及设于砂箱内用于铸件成型的砂型及砂芯，砂芯位于砂型内，砂芯用于成型铸件的内腔，砂型用于成型铸件的外形，砂箱的侧壁上开设有至少一个排气通孔，砂型上设有延伸至砂芯上端面的延伸部，且延伸部设有连通排气通孔的排气通道，砂芯上设有连通排气通道的导气孔。本发明通过采用其结构实现了反重力浇注时气体的排出，解决了浇注时局部排气困难导致铸件内产生气孔缺陷的问题，改善了铸件的冶金质量，具有极大的推广应用价值。

Description

反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法
技术领域
本发明涉及金属铸造领域，特别地，涉及一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法。
背景技术
航空发动机镁、铝合金复杂砂型铸件反重力铸造生产中，形成铸件内腔的组合砂芯被合金液包裹，砂芯受热及反应产生大量气体，由于该铸件采用反重力浇注，组合砂芯定位部分小且没有浇注系统，无法设置排气通道，上部是冒口需封密以防跑水，浇注时无排气通道，气体难以排出，在铸件内形成气孔缺陷，影响铸件冶金质量。故亟需设计一种满足该工艺要求的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法。
发明内容
本发明提供了一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法，以解决现有的封闭组合型芯在反重力铸造中因气体难以排除导致铸件内形成气孔缺陷、影响铸件冶金质量的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，包括砂箱及设于砂箱内用于铸件成型的砂型及砂芯，砂芯位于砂型内，砂芯用于成型铸件的内腔，砂型用于成型铸件的外形，砂箱的侧壁上开设有至少一个排气通孔，砂型上设有延伸至砂芯上端面的延伸部，且延伸部设有连通排气通孔的排气通道，砂芯上设有连通排气通道的导气孔。
进一步地，砂箱包括砂箱本体及设于砂箱本体顶端且密封连接的压板，砂型靠近压板的部分用于成型冒口，延伸部位于冒口的成型处。
进一步地，排气通孔为沿砂箱的周向间隔分布的多个，相应地，延伸部及延伸部上的排气通孔与排气通孔一一对应设置。
进一步地，排气通孔的孔径为9～11mm。
进一步地，排气通道的孔径为5～8mm。
进一步地，导气孔的孔径为5～8mm。
进一步地，导气孔位于砂芯的轴向中心处且连通砂芯的上端面。
进一步地，砂箱本体的底端设有用于连通反重力浇注系统的浇注入口。
根据本发明的另一方面，还提供一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气方法，包括以下步骤：
按照铸件加工要求设计冒口尺寸；
预制砂芯，在砂芯上加工导气孔；
在砂箱的侧壁上加工排气通孔；
在砂箱内成型砂型并在砂型内定位加工导气孔后的砂芯，砂型的成型过程中，在冒口处形成延伸至砂芯上端面的延伸部，且延伸部内成型连通导气孔的排气通道；
反重力浇注系统进行铸件浇注，且浇注过程中，经导气孔、排气通道及排气通孔实现排气。
进一步地，导气孔的孔径为5～8mm、排气通道的孔径为5～8mm、排气通孔的孔径为9～11mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置及排气方法，通过采用其结构实现了反重力浇注时气体的排出，解决了浇注时局部排气困难导致铸件内产生气孔缺陷的问题，改善了铸件的冶金质量，具有极大的推广应用价值。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置的俯视示意图。
附图标记说明：
1、砂箱；11、砂箱本体；12、压板；13、排气通孔；
2、砂型；21、延伸部；22、排气通道；
3、砂芯；31、导气孔；
4、铸件；
5、冒口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
反重力铸造中金属液实际上是在重力和外加驱动力共同的作用下充型。外加驱动力在金属液充填过程中是主导力，它使金属液克服其自身重力、型腔内阻力以及其它外力的作用完成充填铸型。由于外加驱动力的存在，使得反重力铸造成为一种可控工艺，在金属液充填的过程中，通过控制外加力的大小可以实现不同充型速度的充填，满足不同工艺的要求；同时，使铸件在一较大力的作用下凝固，提高金属液的补缩能力，降低缩孔、气孔和针孔等铸造缺陷。但针对封闭砂芯的反重力浇注过程，由于其上部的冒口需要密封以防跑水，故浇注时无排气通道，内部产生的气体无法及时排出，从而难以有效避免铸件内气孔缺陷。本发明针对该问题，设计了一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，参照图1及图2，包括砂箱1及设于砂箱1内用于铸件成型的砂型2及砂芯3，砂芯3位于砂型2内，砂芯3用于成型铸件的内腔，砂型2用于成型铸件的外形，砂箱1的侧壁上开设有至少一个排气通孔13，砂型2上设有延伸至砂芯3上端面的延伸部21，且延伸部21设有连通排气通孔13的排气通道22，砂芯3上设有连通排气通道22的导气孔31。本实施例通过设置连通至砂箱外的排气过道，实现了反重力浇注时气体的排出，解决了浇注时局部排气困难导致铸件内产生气孔缺陷的问题，改善了铸件的冶金质量，具有极大的推广应用价值。
本实施例中，砂箱1包括砂箱本体11及设于砂箱本体11顶端且密封连接的压板12，砂型2靠近压板12的部分用于成型冒口5，延伸部21位于冒口5的成型处。通过在铸件4上部厚大的冒口5处增设延伸至砂芯3中部的延伸部21，且延伸部21内形成连通导气孔31及排气通孔13的排气通道22，有效解决了浇注时产生的气体无法排出的难题。
本实施例中，导气孔31位于砂芯3的轴向中心处且连通砂芯3的上端面。优选地，导气孔31为盲孔，使得砂芯3底部不会连通浇注液，避免金属液外溢的缺陷。
本实施例中，砂箱本体11的底端设有用于连通反重力浇注系统的浇注入口，其中，反重力浇注系统属于现有技术，在此不做赘述。
本实施例中，优选地，排气通孔13的孔径为9～11mm，排气通道22的孔径为5～8mm，导气孔31的孔径为5～8mm。经验证，采用本实施例的孔径范围，铸件成型的质量高，能有效改善铸件内产生气孔缺陷。
在本实施例中，砂箱1的侧壁上设置一个排气通孔13，冒口5处设置一个延伸部21，且延伸部21内的排气通道22连通至砂芯中部的导气孔31，从而形成单条排气路径。在其他实施例中，排气通孔13为沿砂箱1的周向间隔分布的多个，相应地，延伸部21及延伸部21上的排气通孔13与排气通孔13一一对应设置，从而形成多条排气路径。
根据本发明的另一方面，还提供一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气方法，包括以下步骤：
按照铸件加工要求设计冒口尺寸；
预制砂芯3，在砂芯3上加工导气孔31；
在砂箱1的侧壁上加工排气通孔13；
在砂箱1内成型砂型2并在砂型2内定位加工导气孔31后的砂芯3，砂型2的成型过程中，在冒口5处形成延伸至砂芯3上端面的延伸部21，且延伸部21内成型连通导气孔31的排气通道22；
反重力浇注系统进行铸件浇注，且浇注过程中，经导气孔31、排气通道22及排气通孔13实现排气。
本实施例中，排气通道22通过在延伸部21处预埋Φ5～8mm的通气针，抽出后形成排气通道22。
优选地，导气孔31的孔径为5～8mm、排气通道22的孔径为5～8mm、排气通孔13的孔径为9～11mm。
从以上的描述可以得知，本实施例通过采用其排气结构实现了反重力浇注时气体的排出，解决了浇注时局部排气困难导致铸件内产生气孔缺陷的问题，改善了铸件的冶金质量，具有极大的推广应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)

1.一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，包括砂箱(1)及设于所述砂箱(1)内用于铸件成型的砂型(2)及砂芯(3)，所述砂芯(3)位于所述砂型(2)内，所述砂芯(3)用于成型所述铸件的内腔，所述砂型(2)用于成型所述铸件的外形，其特征在于，所述砂箱(1)的侧壁上开设有至少一个排气通孔(13)，所述砂型(2)上设有延伸至所述砂芯(3)上端面的延伸部(21)，且所述延伸部(21)设有连通所述排气通孔(13)的排气通道(22)，所述砂芯(3)上设有连通所述排气通道(22)的导气孔(31)。
2.根据权利要求1所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述砂箱(1)包括砂箱本体(11)及设于所述砂箱本体(11)顶端且密封连接的压板(12)，所述砂型(2)靠近所述压板(12)的部分用于成型冒口(5)，所述延伸部(21)位于所述冒口(5)的成型处。
3.根据权利要求2所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述排气通孔(13)为沿所述砂箱(1)的周向间隔分布的多个，相应地，所述延伸部(21)及所述延伸部(21)上的排气通孔(13)与所述排气通孔(13)一一对应设置。
4.根据权利要求1至3任一所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述排气通孔(13)的孔径为9～11mm。
5.根据权利要求1至3任一所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述排气通道(22)的孔径为5～8mm。
6.根据权利要求1至3任一所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述导气孔(31)的孔径为5～8mm。
7.根据权利要求6所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述导气孔(31)位于所述砂芯(3)的轴向中心处且连通所述砂芯(3)的上端面。
8.根据权利要求2所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气装置，其特征在于，
所述砂箱本体(11)的底端设有用于连通反重力浇注系统的浇注入口。
9.一种反重力浇注封闭组合砂芯的排气方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照铸件加工要求设计冒口尺寸；
预制砂芯(3)，在所述砂芯(3)上加工导气孔(31)；
在砂箱(1)的侧壁上加工排气通孔(13)；
在砂箱(1)内成型砂型(2)并在所述砂型(2)内定位加工所述导气孔(31)后的砂芯(3)，所述砂型(2)的成型过程中，在所述冒口处形成延伸至所述砂芯(3)上端面的延伸部(21)，且所述延伸部(21)内成型连通所述导气孔(31)的排气通道(22)；
反重力浇注系统进行铸件浇注，且浇注过程中，经所述导气孔(31)、所述排气通道(22)及所述排气通孔(13)实现排气。
10.根据权利要求9所述的反重力浇注封闭组合砂芯的排气方法，其特征在于，
所述导气孔(31)的孔径为5～8mm、所述排气通道(22)的孔径为5～8mm、所述排气通孔(13)的孔径为9～11mm。
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