CN109277538A - 一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯 - Google Patents
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Abstract
一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，包括内铜体及裹于其外部的外锡层，内铜体的制作材料为铜，外锡层的制作材料为锡，所述内铜体包括连接柱及与其两端垂直连接的上支座、下支座；所述组合芯包括上水套芯、圆棒芯与芯撑，上水套芯的数量为一个，圆棒芯、芯撑的数量为多个，圆棒芯、芯撑一一对应，所述上水套芯的顶面上开设有多个连续布置的芯单元，每个芯单元的上方都对应放置有一个圆棒芯，该圆棒芯与芯单元之间设置有一个芯撑。本设计不仅能确保芯撑与铸件熔合较完全，而且不会引入杂质，防氧化效果较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯撑，属于铸造领域，尤其涉及一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯，具体适用于提高芯撑与铸件的熔合效果，且不引入杂质。
背景技术
现有的发动机缸体多采用铸造的方法制得，在制取的过程中，需要在砂箱中先放置砂芯，再注入铁水以铸造成型。
申请公布号为CN105215294A，申请公布日为2016年1月6日的发明专利申请公开了一种芯撑，其包括芯柱、一对底座和连接件，芯柱包括相对设置的第一端部和第二端部，一对底座分别可拆卸地连接至第一端部和第二端部，连接件固定连接至芯柱的第一端部，芯柱由碳素钢或合金钢制成，底座由灰铁、球墨铸铁或铸钢制成。虽然该设计能够提高芯撑的高度，但其仍旧具有以下缺陷：
该设计中芯撑所采用的制作材料的熔点都较高，约为1300℃，应用时，当芯撑放置的位置壁厚较薄，或远离内浇口时，该区域的铁水温度如果与1300℃相当或低于该温度时，会造成芯撑与铸件熔合不完全，从而导致铸件发生泄漏。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的芯撑与铸件熔合不完全的缺陷与问题，提供一种芯撑与铸件熔合较完全的薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种薄壁铸铁件用易熔芯撑；所述易熔芯撑包括内铜体与外锡层，所述外锡层为裹于内铜体外部的层状物；所述内铜体的制作材料为铜，所述外锡层的制作材料为锡，且内铜体的质量大于外锡层的质量。
所述易熔芯撑中，内铜体所占的质量比为99.90%―99.95%，外锡层所占的质量比为0.05%―0.1%。
所述外锡层裹于内铜体外部的操作工艺为电镀。
所述外锡层的厚度为3―6μm。
所述内铜体包括上支座、连接柱与下支座，所述上支座的底面经连接柱与下支座的顶面垂直连接；所述上支座、下支座的横截面为圆形、椭圆形、三角形或多边形。
所述连接柱的直径大于上支座、下支座的厚度。
所述连接柱的侧围上设置有外螺纹，该外螺纹属于内铜体。
所述连接柱的侧围上设置有多根纵向薄片，该纵向薄片属于内铜体，纵向薄片的内侧边与连接柱的侧围相连接，纵向薄片的外侧边向外延伸，纵向薄片的顶端与上支座的底面相连接，纵向薄片的底端与下支座的顶面相连接，所有的纵向薄片都绕连接柱的侧围均匀布置。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑所在的组合芯，所述组合芯包括上水套芯、圆棒芯与芯撑，上水套芯的数量为一个，圆棒芯、芯撑的数量为多个，且圆棒芯、芯撑一一对应；所述上水套芯的顶面上开设有多个连续布置的芯单元，每个芯单元的上方都对应放置有一个圆棒芯；
所述芯单元包括中间托体及位于其两侧的一号托壁、二号托壁，且一号托壁、二号托壁的顶部均高于中间托体的顶部设置；所述一号托壁的底部与一号凹槽的一号左顶端相连接，一号凹槽的一号右顶端与中间托体的左侧部相连接，中间托体的右侧部与二号凹槽的二号左顶端相连接，二号凹槽的二号右顶端与二号托壁的底部相连接，中间托体的顶面上设置有下支撑点以与下支座进行支撑配合，该下支座所在的芯撑的上支座与对应的圆棒芯中芯头侧围上设置的上支撑点进行支撑配合。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑的应用方法，所述应用方法包括依次进行的组芯步骤与充型步骤；
所述组芯步骤包括：先将上水套芯放置完毕，再将芯撑的下支座放置在上水套芯的顶面上，然后将圆棒芯的芯头放置在上水套芯上，放置时，芯撑的上支座与圆棒芯中芯头侧围上设置的上支撑点进行支撑配合，以此类推，一个圆棒芯对应一个芯撑，完成所有圆棒芯的放置，以完成组芯步骤；
所述充型步骤包括：注入铁水以进行充型，在充型初期，芯撑对圆棒芯起支撑作用，随着注入的铁水越来越多，芯撑周围的铁水也越来越多，铁水的漂浮支撑能力逐渐替代芯撑的支撑力，芯撑逐渐被铁水熔化，当芯撑周围完全被铁水填满后，芯撑会被铁水完全熔化，熔化芯撑所产生的铜、锡会与其周围的铁水完全熔合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯中，所保护的芯撑包括内铜体与外锡层，所述外锡层为裹于内铜体外部的层状物；所述内铜体的制作材料为铜，所述外锡层的制作材料为锡，应用时，由于锡的熔点约为232℃，铜的熔点约为1083℃，都远小于充型时注入的铁水的温度（约为1200℃），因而，即使本设计中的芯撑放置在铸件壁厚较薄的区域，也能与铸件完全熔合，同时，由于铸铁生产时，为了提高铸铁的珠光体含量，提高材料机械性能，会向铁水中添加一定量的铜、锡，因此使用这两种元素制造的芯撑不会向铸件中引入杂质或者带入气体以产生缺陷，此外，外锡层不仅能促进内铜体与铁水的熔合，提高熔合效果，而且还能防止内铜体的氧化。因此，本发明不仅能确保芯撑与铸件熔合较完全，而且不会引入杂质，防氧化效果较好。
2、本发明一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯中，内铜体包括连接柱及与其两端垂直连接的上支座、下支座，应用时，上支座与圆棒芯进行支撑配合，下支座与水套芯进行支撑配合，不仅能够在充型前及充型初期起较稳固的支撑作用，防止砂芯变形，便于铁水的注入，而且整个芯撑的体积较小，既便于放置，也便于后续与铁水的熔合，尤其当连接柱的直径大于上支座、下支座的厚度时，效果更佳。此外，由于上支座、下支座的制造材料都为铜，其外都镀有锡，温度均低于铁水的温度，因而其与铁水的熔合效果很好，使得不需要在上支座、下支座上再额外的开设助熔孔，节省了操作工序，降低了成本。因此，本发明不仅熔合的效果较好、能避免铸造时砂芯的变形，而且节省了操作工序。
3、本发明一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯中，连接柱的侧围上可设置有外螺纹，该外螺纹遍布于连接柱的侧围，以增加铁水与芯撑的接触面积，更利于芯撑的熔合，此外，也可以在连接柱的侧围上设置多根纵向薄片，不仅可以扩大铁水与芯撑的接触面积，以利于熔合，而且能增加纵向的支撑力，确保砂芯铸造时不变形。因此，本发明能扩大芯撑与铁水的接触面积，以提高芯撑与铁水的熔合效果。
4、本发明一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯中，单个上水套芯的顶面上开设有多个连续布置的芯单元，每个芯单元的上方都对应放置有一个圆棒芯，圆棒芯、芯撑一一对应，芯撑居于芯单元、圆棒芯之间以起上下支撑的作用，稳定性较强，能避免铸造时砂芯的变形，以保证铸件的尺寸，此外，当注入的铁水的漂浮支撑能力替代芯撑的支撑力之后，芯撑熔化所产生的铜、锡能与铁水完全熔合，且不引入杂质。因此，本发明不仅支撑的稳定性较强，利于铸造的顺利完成，而且芯撑的熔合效果较好，不会引入杂质。
5、本发明一种薄壁铸铁件用易熔芯撑及应用方法、所在组合芯中，应用方法所包括的步骤较少，只有依次进行的组芯步骤、充型步骤这两个步骤，易于操作，而且，在组芯步骤中，通过芯撑的设置，既能够对水套芯、圆棒芯进行稳定支撑，有助于完成组芯操作，而且留有充足的空间以利于后续充型操作中铁水的流动，在此基础之上，芯撑的工字型结构更利于铁水对其进行包围，利于实现后续的完全熔合。因此，本发明不仅操作简易，而且熔合质量较高。
附图说明
图1是本发明中芯撑中内铜体、外锡层的结构示意图。
图2是图1中内铜体的结构示意图。
图3是图1中内铜体上设置有纵向薄片时的结构示意图。
图4是本发明中组合芯的结构示意图。
图5是图4中上水套芯的结构示意图。
图6是图4中圆棒芯的结构示意图。
图中：芯撑1、内铜体11、外锡层12、上支座2、连接柱3、外螺纹31、纵向薄片32、下支座4、上水套芯5、芯单元51、中间托体52、下支撑点521、一号托壁53、二号托壁54、一号凹槽55、一号左顶端551、一号右顶端552、二号凹槽56、二号左顶端561、二号右顶端562、圆棒芯6、芯头侧围61、上支撑点611、芯头62。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图6，一种薄壁铸铁件用易熔芯撑；所述易熔芯撑包括内铜体11与外锡层12，所述外锡层12为裹于内铜体11外部的层状物；所述内铜体11的制作材料为铜，所述外锡层12的制作材料为锡，且内铜体11的质量大于外锡层12的质量。
所述易熔芯撑中，内铜体11所占的质量比为99.90%―99.95%，外锡层12所占的质量比为0.05%―0.1%。
所述外锡层12裹于内铜体11外部的操作工艺为电镀。
所述外锡层12的厚度为3―6μm。
所述内铜体11包括上支座2、连接柱3与下支座4，所述上支座2的底面经连接柱3与下支座4的顶面垂直连接；所述上支座2、下支座4的横截面为圆形、椭圆形、三角形或多边形。
所述连接柱3的直径大于上支座2、下支座4的厚度。
所述连接柱3的侧围上设置有外螺纹31，该外螺纹31属于内铜体11。
所述连接柱3的侧围上设置有多根纵向薄片32，该纵向薄片32属于内铜体11，纵向薄片32的内侧边与连接柱3的侧围相连接，纵向薄片32的外侧边向外延伸，纵向薄片32的顶端与上支座2的底面相连接，纵向薄片32的底端与下支座4的顶面相连接，所有的纵向薄片32都绕连接柱3的侧围均匀布置。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑所在的组合芯，所述组合芯包括上水套芯5、圆棒芯6与芯撑1，上水套芯5的数量为一个，圆棒芯6、芯撑1的数量为多个，且圆棒芯6、芯撑1一一对应；所述上水套芯5的顶面上开设有多个连续布置的芯单元51，每个芯单元51的上方都对应放置有一个圆棒芯6；
所述芯单元51包括中间托体52及位于其两侧的一号托壁53、二号托壁54，且一号托壁53、二号托壁54的顶部均高于中间托体52的顶部设置；所述一号托壁53的底部与一号凹槽55的一号左顶端551相连接，一号凹槽55的一号右顶端552与中间托体52的左侧部相连接，中间托体52的右侧部与二号凹槽56的二号左顶端561相连接，二号凹槽56的二号右顶端562与二号托壁54的底部相连接，中间托体52的顶面上设置有下支撑点521以与下支座4进行支撑配合，该下支座4所在的芯撑1的上支座2与对应的圆棒芯6中芯头侧围61上设置的上支撑点611进行支撑配合。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑的应用方法，所述应用方法包括依次进行的组芯步骤与充型步骤；
所述组芯步骤包括：先将上水套芯5放置完毕，再将芯撑1的下支座4放置在上水套芯5的顶面上，然后将圆棒芯6的芯头62放置在上水套芯5上，放置时，芯撑1的上支座2与圆棒芯6中芯头侧围61上设置的上支撑点611进行支撑配合，以此类推，一个圆棒芯6对应一个芯撑1，完成所有圆棒芯6的放置，以完成组芯步骤；
所述充型步骤包括：注入铁水以进行充型，在充型初期，芯撑1对圆棒芯6起支撑作用，随着注入的铁水越来越多，芯撑1周围的铁水也越来越多，铁水的漂浮支撑能力逐渐替代芯撑1的支撑力，芯撑1逐渐被铁水熔化，当芯撑1周围完全被铁水填满后，芯撑1会被铁水完全熔化，熔化芯撑1所产生的铜、锡会与其周围的铁水完全熔合。
本发明的原理说明如下：
现有技术中，在铸造时，水套芯在重力作用下会产生变形，特别是在浇注过程中，型内温度较高，砂芯的变形量会增大，如果没有支撑，铸件的尺寸无法保证。为此，本设计特设计一种易熔芯撑（本发明在组合芯、应用方法中所采用的芯撑1即为所述的易熔芯撑），以在圆棒芯和水套芯之间起支撑作用。应用后发现，本芯撑在充型前期能对砂芯起支撑作用，在铁水与芯撑接触后芯撑会熔化，直至与铁水完全熔合，以完全熔入铸件中，并且熔合完整，熔合边界处不存在因熔合不完全造成的裂纹。即使芯撑放置在铸件壁厚较薄的区域，由于组成本芯撑的铜、锡的熔点都低于铁水的温度，因而，芯撑也能与铸件完全熔合。
此外，由于铸铁生产时，为了提高铸铁的珠光体含量，提高材料机械性能，会向铁水中添加一定量的Cu和Sn。因此使用这两种元素制造的芯撑不会向铸件中引入杂质或者带入气体以产生缺陷。
实施例1：
参见图1至图6，一种薄壁铸铁件用易熔芯撑；所述易熔芯撑包括内铜体11与外锡层12，所述外锡层12为裹于内铜体11外部的层状物；所述内铜体11的制作材料为铜，所述外锡层12的制作材料为锡，且内铜体11的质量大于外锡层12的质量。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述内铜体11包括上支座2、连接柱3与下支座4，所述上支座2的底面经连接柱3与下支座4的顶面垂直连接；所述上支座2、下支座4的横截面为圆形、椭圆形、三角形或多边形。优选连接柱3的直径大于上支座2、下支座4的厚度。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑所在的组合芯，所述组合芯包括上水套芯5、圆棒芯6与芯撑1，上水套芯5的数量为一个，圆棒芯6、芯撑1的数量为多个，且圆棒芯6、芯撑1一一对应；所述上水套芯5的顶面上开设有多个连续布置的芯单元51，每个芯单元51的上方都对应放置有一个圆棒芯6；所述芯单元51包括中间托体52及位于其两侧的一号托壁53、二号托壁54，且一号托壁53、二号托壁54的顶部均高于中间托体52的顶部设置；所述一号托壁53的底部与一号凹槽55的一号左顶端551相连接，一号凹槽55的一号右顶端552与中间托体52的左侧部相连接，中间托体52的右侧部与二号凹槽56的二号左顶端561相连接，二号凹槽56的二号右顶端562与二号托壁54的底部相连接，中间托体52的顶面上设置有下支撑点521以与下支座4进行支撑配合，该下支座4所在的芯撑1的上支座2与对应的圆棒芯6中芯头侧围61上设置的上支撑点611进行支撑配合。
一种上述薄壁铸铁件用易熔芯撑的应用方法，所述应用方法包括依次进行的组芯步骤与充型步骤；
所述组芯步骤包括：先将上水套芯5放置完毕，再将芯撑1的下支座4放置在上水套芯5的顶面上，然后将圆棒芯6的芯头62放置在上水套芯5上，放置时，芯撑1的上支座2与圆棒芯6中芯头侧围61上设置的上支撑点611进行支撑配合，以此类推，一个圆棒芯6对应一个芯撑1，完成所有圆棒芯6的放置，以完成组芯步骤；
所述充型步骤包括：注入铁水以进行充型，在充型初期，芯撑1对圆棒芯6起支撑作用，随着注入的铁水越来越多，芯撑1周围的铁水也越来越多，铁水的漂浮支撑能力逐渐替代芯撑1的支撑力，芯撑1逐渐被铁水熔化，当芯撑1周围完全被铁水填满后，芯撑1会被铁水完全熔化，熔化芯撑1所产生的铜、锡会与其周围的铁水完全熔合。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述易熔芯撑中，内铜体11所占的质量比为99.90%―99.95%，外锡层12所占的质量比为0.05%―0.1%。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述易熔芯撑包括内铜体（11）与外锡层（12），所述外锡层（12）为裹于内铜体（11）外部的层状物；所述内铜体（11）的制作材料为铜，所述外锡层（12）的制作材料为锡，且内铜体（11）的质量大于外锡层（12）的质量。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述易熔芯撑中，内铜体（11）所占的质量比为99.90%―99.95%，外锡层（12）所占的质量比为0.05%―0.1%。
3.根据权利要求1或2所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述外锡层（12）裹于内铜体（11）外部的操作工艺为电镀。
4.根据权利要求1或2所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述外锡层（12）的厚度为3―6μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述内铜体（11）包括上支座（2）、连接柱（3）与下支座（4），所述上支座（2）的底面经连接柱（3）与下支座（4）的顶面垂直连接；所述上支座（2）、下支座（4）的横截面为圆形、椭圆形、三角形或多边形。
6.根据权利要求5所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述连接柱（3）的直径大于上支座（2）、下支座（4）的厚度。
7.根据权利要求6所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述连接柱（3）的侧围上设置有外螺纹（31），该外螺纹（31）属于内铜体（11）。
8.根据权利要求6所述的一种薄壁铸铁件用易熔芯撑，其特征在于：所述连接柱（3）的侧围上设置有多根纵向薄片（32），该纵向薄片（32）属于内铜体（11），纵向薄片（32）的内侧边与连接柱（3）的侧围相连接，纵向薄片（32）的外侧边向外延伸，纵向薄片（32）的顶端与上支座（2）的底面相连接，纵向薄片（32）的底端与下支座（4）的顶面相连接，所有的纵向薄片（32）都绕连接柱（3）的侧围均匀布置。
9.一种权利要求5所述的薄壁铸铁件用易熔芯撑所在的组合芯，其特征在于：所述组合芯包括上水套芯（5）、圆棒芯（6）与芯撑（1），上水套芯（5）的数量为一个，圆棒芯（6）、芯撑（1）的数量为多个，且圆棒芯（6）、芯撑（1）一一对应；所述上水套芯（5）的顶面上开设有多个连续布置的芯单元（51），每个芯单元（51）的上方都对应放置有一个圆棒芯（6）；
所述芯单元（51）包括中间托体（52）及位于其两侧的一号托壁（53）、二号托壁（54），且一号托壁（53）、二号托壁（54）的顶部均高于中间托体（52）的顶部设置；所述一号托壁（53）的底部与一号凹槽（55）的一号左顶端（551）相连接，一号凹槽（55）的一号右顶端（552）与中间托体（52）的左侧部相连接，中间托体（52）的右侧部与二号凹槽（56）的二号左顶端（561）相连接，二号凹槽（56）的二号右顶端（562）与二号托壁（54）的底部相连接，中间托体（52）的顶面上设置有下支撑点（521）以与下支座（4）进行支撑配合，该下支座（4）所在的芯撑（1）的上支座（2）与对应的圆棒芯（6）中芯头侧围（61）上设置的上支撑点（611）进行支撑配合。
10.一种权利要求5所述的薄壁铸铁件用易熔芯撑的应用方法，其特征在于：所述应用方法包括依次进行的组芯步骤与充型步骤；
所述组芯步骤包括：先将上水套芯（5）放置完毕，再将芯撑（1）的下支座（4）放置在上水套芯（5）的顶面上，然后将圆棒芯（6）的芯头（62）放置在上水套芯（5）上，放置时，芯撑（1）的上支座（2）与圆棒芯（6）中芯头侧围（61）上设置的上支撑点（611）进行支撑配合，以此类推，一个圆棒芯（6）对应一个芯撑（1），完成所有圆棒芯（6）的放置，以完成组芯步骤；
所述充型步骤包括：注入铁水以进行充型，在充型初期，芯撑（1）对圆棒芯（6）起支撑作用，随着注入的铁水越来越多，芯撑（1）周围的铁水也越来越多，铁水的漂浮支撑能力逐渐替代芯撑（1）的支撑力，芯撑（1）逐渐被铁水熔化，当芯撑（1）周围完全被铁水填满后，芯撑（1）会被铁水完全熔化，熔化芯撑（1）所产生的铜、锡会与其周围的铁水完全熔合。
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