CN107812886B - 一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺及铸型 - Google Patents

一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺及铸型 Download PDF

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Abstract

本发明公开了免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，包括以下步骤：(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；(2)配置潮型砂：取目数为70‑140目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂；(3)铸型制作：采用模具将潮型砂制成无型腔排气针的铸型；(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注；(5)落砂；(6)清理，得到铸件。本发明还公开了一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造铸型。本发明提供的工艺和铸型可以降低型砂湿透气性，稳定铁水充型。

Description

一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺及铸型
技术领域
本发明涉及潮型砂铸造工艺，特别涉及一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺。本发明还涉及了免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造铸型。
背景技术
随着铸造技术的不断发展，铸造成本要求不断下降，要求采用工艺降成本的方式也越来越难，在保持现在产品的质量要求下，需要对传统的铸造工艺及铸造方法进行变革性的改变。现有多大潮型砂铸造工艺上，为了减少产品的粘砂的机率，通常在铸型上采用喷涂料的方式来防止机械粘砂。但是，喷涂料防止铸件机械粘砂的方法也存在一个副作用，涂料喷上去后，会在铸型表面上形成一层致密的涂料层，这会破坏了原有的砂型湿透气性，不利于铁水充型后铸型型腔的气体排出。在这种情况下，往往在工艺中采用增加型腔排气孔的方式来解决铸型型腔的排气，即在铸型上设置若干个与型腔连通的型腔排气针(如图1所示)。虽然传统潮型砂铸造可以较好地解决了机械粘砂和铸型型腔的排气问题，但还是存在以下缺点：
1.型砂采用透气性较高且目数较粗的新砂(50-100目)加入过筛去尘的旧砂，再按一定的比例加入膨润土、煤粉、淀粉添加剂和适量水混制而成的潮型砂，要求型砂的湿透气性大于120。
2.目前使用的铸型包括外砂型和砂芯，外砂型的内部具有与铸件外轮廓相同的型腔3，砂芯置于所述型腔3内，外砂型由型砂5和模箱制成的上型箱1和下型箱2合箱构成，上型箱1具有与型腔3连通浇筑口和数个排气针4，这需要在工艺模具设计时，在工艺模具上设置带有型腔排气针4。铸型的型腔排气针4主要作用在于：铁水浇注时排出铸型的型腔内的气体。但是，当铸型完全充满铁水后，铁水会继续填充满整根排气针，从而增加了铁水的使用量，增加生产成本。
3.当铸型制作完成后，在铸型表面喷上一层涂料，可有效防止铸件的机械粘砂，但同时会导致铸型的湿透气性大大降低。
4.采用加钻型腔排气孔的方式来提高铸型的排气，又会导致铸型局部气压较低，改变了局部铁水的流动速度，导致局部铁水流动速度不一致，铁水充型紊流，铁水卷入气体，增加铸件气孔的发生机率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，该工艺可以降低型砂湿透气性，稳定铁水充型。
为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，包括以下步骤：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为70-140目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂；
(3)铸型制作：采用模具将潮型砂制成无型腔排气针的铸型；
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注；
(5)落砂；
(6)清理，得到铸件。
本发明所述的粘结剂可采用但不限于膨润土、淀粉添加剂等中的一种或两种以上的组合。所述淀粉添加剂包括但不限于α淀粉等。所述的附加物包括但不限于煤粉等。
作为本发明的一个实施例，所述的型砂配比按重量百分比为新砂5-10％，旧砂90-95％，膨润土0.5-3％，煤粉0.5-3％，淀粉添加剂0.1-0.5％，水适量，所得的型砂湿透气性60-80。本发明中型砂的水含量控制在2.9-3.1％范围内。
本发明所述步骤(3)中，所得铸型的型腔硬度大于85。
进一步地，所述铸型的型腔如果具有较高的位点，可在这些位点上设置一个以上20-30mm高的集气包，增加了容纳气体的空间，在浇筑时，具有集气包的位置因气压较低，大部分气体会流向集气包并停留，从而保持型腔内气压。
所述步骤(4)中，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
所述步骤(6)中，铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理。
本发明的另一目的在于提供一种应用于本发明工艺的铸型。
具体地，本发明提供的铸型包括外砂型和砂芯，所述砂芯置于所述型腔内，所述外砂型由型砂和模箱制成的上型箱和下型箱合箱构成，所述上型箱具有浇注口，所述的外砂型的内部具有与铸件外轮廓相适应并在浇注铁水时成为密闭空间并具有压力的型腔，所述的型腔通过型砂具有的孔隙进行排气，所述浇注口与型腔连通。当自浇注口往型腔中浇注铁水时，铁水封堵了浇注口，使型腔成为密闭空间并具有一定压力，利用型砂的湿透气性进行排气，可控制型腔内气压处于平稳状态，避免卷入气体。
所述的型砂配由以下质量百分比原料制成：新砂5-10％，旧砂85-90％，膨润土0.5-3％，煤粉0.5-3％，淀粉添加剂0.1-0.5％，水适量，所得的型砂湿透气性60-80。本发明中型砂的水含量控制在2.9-3.1％范围内。
本发明所述步骤(3)中，铸型的型腔硬度大于85。
进一步地，所述铸型的型腔如果具有较高的位点，可在这些位点上设置一个以上20-30mm高的集气包，增加了容纳气体的空间，在浇筑时，具有集气包的位置因气压较低，大部分气体会流向集气包并停留，从而保持型腔内气压。
本发明具有以下优点：
1.本发明采用的型砂中新砂为含粉量较高的粒径较细的70-140目的原砂，从而增加型砂的粉料，降低型砂的湿透气性，可获得的铸件表面无粘砂，铸件表面粗糙度不低于传统潮型砂铸造方式生产的铸件，符合产品标准要求。在造型完成后，不钻任何型腔排气孔，也不在铸型型腔表面喷涂任何涂料，直接装芯浇注。
2.本发明制备的铸型型腔不具有排气孔，使得铸型是具有一定气压的密闭的型腔。在合箱浇注中，铁水充型时，铸型形成一个有压型腔，仅利用型砂的湿透气性排出型腔中的气体，而铁水在低透气性和无贯通的排气孔条件下，利用型砂的湿透气性进行排气，气压平稳，有利于铁水的平稳充型，不卷入气体，稳定产品质量。
3.本发明中无需在铸型上钻排气孔，无需在铸型表面喷涂涂料，即取消钻排气孔工序和喷涂工序，降低员工的劳动强度，降低生产成本，并有利于减少铸型的崩砂、砂眼产生的机率。
附图说明
图1是现有的具有型腔排气针的铸型截面图。
图2是本实用新型实施例7-10的铸型截面图。
图3是本实用新型实施例7-10的铸型的俯视图。
图4是本实用新型实施例11-13的铸型截面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围内所做的有限修改，仍在本发明的权利要求保护范围内。
实施例1
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为70目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂5％，旧砂90％，膨润土0.3％，煤粉1％，α淀粉0.6％，水3.1％，所得的型砂湿透气性60。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型。铸型的型腔硬度大于85。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例2
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为140目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂6％，旧砂90％，膨润土0.3％，煤粉0.5％，α淀粉0.5％，水2.7％，所得的型砂湿透气性70。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型，铸型的型腔硬度大于85。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例3
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为100目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂8％，旧砂85％，膨润土1.6％，煤粉1.8％，α淀粉0.5％，水3.1％，所得的型砂湿透气性80。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型。铸型的型腔硬度大于85。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例4
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为100目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂10％，旧砂85％，膨润土1％，煤粉1％，α淀粉0.1％，水2.9％，所得的型砂湿透气性75。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型。所得铸型的硬度大于85。如图3所示，铸型的型腔如果具有较高的位点，在这些位点上设置一个以上20mm高的集气包。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例5
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为100目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂6％，旧砂89.5％，膨润土0.5％，煤粉0.5％，α淀粉0.5％，水3％，所得的型砂湿透气性75。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型。铸型的型腔硬度大于85。铸型的型腔如果具有较高的位点，可在这些位点上设置一个以上30mm高的集气包。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例6
免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为100目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂。具体地，型砂中按重量百分比计算：新砂7％，旧砂85％，膨润土2.5％，煤粉2.15％，α淀粉0.35％，水3％，所得的型砂湿透气性65。
(3)铸型制作：采用模具与铸造造型设备将潮型砂制成无型腔排气针的铸型。铸型的型腔硬度大于85。铸型的型腔如果具有较高的位点，可在这些位点上设置一个以上25mm高的集气包。
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注，铁水浇注温度控制在1400-1460℃之间。
(5)落砂。
(6)铸件自然冷却至400度以下后开箱流转清理，得到铸件。所得铸件无气孔，表面粗糙度小于R25，局部R50，符合行业标准。
实施例7
图2-3所示的铸型为本发明的一个实施例，其包括外砂型和砂芯(图中未示出)，外砂型的内部具有与铸件外轮廓相同的型腔3，砂芯置于型腔3内。外砂型由型砂5和模箱制成的上型箱1和下型箱2合箱构成，型腔3设置在上型箱1中。上型箱1具有浇注口7。该浇注口7与型腔3连通，当自浇注口往型腔3中浇注铁水时，铁水封堵了浇注口7，使型腔3成为密闭空间并具有一定压力，仅利用型砂5的湿透气性进行排气，可控制型腔3内气压处于平稳状态，避免卷入气体。
型砂5由以下质量百分比原料制成：新砂7％，旧砂85％，膨润土2.5％，煤粉2.15％，α淀粉0.35％，水3％，所得的型砂湿透气性65，铸型的型腔硬度大于85。
实施例8
与实施例7不同的是：型砂5由以下质量百分比原料制成：新砂6％，旧砂89.5％，膨润土0.5％，煤粉0.5％，α淀粉0.5％，水3％，所得的型砂湿透气性75。
实施例9
与实施例7不同的是：型砂5由以下质量百分比原料制成：新砂8％，旧砂85％，膨润土1.6％，煤粉1.8％，α淀粉0.5％，水3.1％，所得的型砂湿透气性80。
实施例10
与实施例7不同的是：型砂5由以下质量百分比原料制成：新砂5％，旧砂88％，膨润土1.85％，煤粉2％，α淀粉0.25％，水2.9％，所得的型砂湿透气性80。
实施例11
与实施例7-10不同的是：在铸型型腔3内较高的位点设置20mm高的集气包6，集气包6开口朝下并设有集气片8。
实施例12
与实施例11不同的是：在铸型型腔3内较高的位点设置25mm高的集气包8。
实施例13
与实施例11不同的是：在铸型型腔3内较高的位点设置30mm高的集气包8。

Claims (8)

1.一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，其特征是，包括以下步骤：
(1)模具制作：制作无铸型型腔排气针的模具；
(2)配置潮型砂：取目数为70-140目的新砂与使用过的旧砂混合均匀，加入粘结剂、附加物和水制成潮型砂；所述潮型砂各组分的重量百分比为：新砂5-10％，旧砂85-90％，膨润土0.5-3％，煤粉0.5-3％，淀粉添加剂0.1-0.5％，水适量，所得的型砂湿透气性60-80，所得铸型的型腔硬度大于85
(3)铸型制作：采用模具将潮型砂制成无型腔排气针的铸型；
(4)合箱浇注：将铸件的砂芯装入铸型中，合箱铁水浇注；
(5)落砂；
(6)清理，得到铸件。
2.根据权利要求1所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，其特征是，所述淀粉添加剂包括但不限于α淀粉。
3.根据权利要求1所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，其特征是，所述型砂的水含量控制在2.9-3.1％范围内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造工艺，其特征是，所述铸型的型腔的较高位点上设置一个以上20-30mm高的集气包。
5.一种免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造的铸型，包括外砂型和砂芯，所述砂芯置于所述型腔(3)内，所述外砂型由型砂(5)和模箱制成的上型箱(1)和下型箱(2)合箱构成，所述上型箱(1)具有浇注口(7)，其特征是，所述的外砂型的内部具有与铸件外轮廓相适应并在浇注铁水时成为密闭空间并具有压力的型腔(3)，所述的型腔(3)通过型砂(5)具有的孔隙进行排气，所述浇注口(7)与型腔(3)连通；所述型砂由以下重量百分比组分组成：新砂5-10％，旧砂85-90％，膨润土0.5-3％，煤粉0.5-3％，淀粉添加剂0.1-0.5％，水适量，所得的型砂湿透气性60-80。
6.根据权利要求5所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造的铸型，其特征是，所述型砂的水含量控制在2.9-3.1％范围内。
7.根据权利要求5或6所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造的铸型，其特征是，所述步骤(3)中，铸型的型腔硬度大于85。
8.根据权利要求7所述的免喷涂无型腔排气的潮型砂铸造的铸型，其特征是，所述铸型的型腔的较高位点上设置一个以上20-30mm高的集气包。
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