CN109317645A - 一种激冷方法 - Google Patents

Abstract

一种激冷方法，适用于砂型铸件技术领域，用于解决增材制造过程中无法放置冷铁和设置冷铁容纳腔后粘结冷铁容易脱落的问题，包括步骤有：S001，设计带有加强结构的散热通道；S002，在铸件浇注完成后，立即向所述散热通道中通零度氮气，通零度氮气的时间为40min～60min；S003，在通零度氮气的过程中，实时监测所述散热通道进气口和所述散热通道出气口的温度。本发明所述的激冷方法避免了人工放置冷铁的工序，也避免了后置冷铁不牢固造成的问题，也避免了清理工序中需要打磨冷铁印记的工序，提升了生产效率和生产质量。

Description

一种激冷方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及增材制造技术中冷铁的放置。

背景技术

在砂型铸造中，为了均衡不同壁厚或者不同部位的金属液的温度场，使温度场能够按照从下至上的方向均匀行进和冷却，需要在砂芯和/砂型中设置冷铁。在传统流砂制芯和造型中，冷铁是在流砂的过程中按照设定的位置放置，此方法无法精准定位冷铁的位置，故经常采用在模具上设定冷铁定位点的方法。而在增材制造砂芯和/或砂型的过程中，由于砂芯和/或砂型的打印是连续的、无法中途停止，故冷铁的放置采用的方法是在砂芯和/或砂型中预留冷铁放置容纳腔，此就需要冷铁的尺寸与容纳腔一一匹配，且安置的冷铁需要用强力胶粘结固定，即使如此，还是存在冷铁脱落和呛气的风险，且对冷铁的结构要求较高。另一种导热激冷的方法是在砂芯和/或砂型中设置冷却通道，在浇注过程中向所述冷却通道中通压缩空气，在需要使用厚大冷铁的地方，而此方法的由于压缩空气迅速升温，导致所述冷却通道强度降低、甚至溃散，致使整个砂芯和/或砂型的强度降低，此种情况下，在生产球铁件时会有石墨化膨胀造成涨箱的风险，导致铸件尺寸偏差超标。

发明内容

有鉴于以上增材制造砂芯和/或砂型中冷铁放置难、不牢固、对冷铁尺寸要求的问题和预留压缩空气冷却通道达不到有效激冷效果的问题，有必要提出一种激冷方法，所述激冷方法在砂芯和/或砂型中设置具有加强结构的通道，并且在浇注过程中向所述通道中通氮气，从而满足较大的激冷效果，同时解决了在砂芯和/或砂型中预留冷铁容纳腔带来的问题。

一种激冷方法，具体包括如下内容：

S001，设计带有加强结构的散热通道；

S002，在铸件浇注完成后，立即向所述散热通道中通零度氮气，通零度氮气的时间为40min～60min；

S003，在通零度氮气的过程中，实时监测所述散热通道进气口和所述散热通道出气口的温度。

优选地，所述散热通道设置在需要布置冷铁的位置，且所述散热通道可以设置若干条，且所述散热通道距离铸件的最小吃砂量为10mm，所述散热通道设有散热通道进气口和散热通道出气口，所述散热通道进气口和散热通道出气口与外界大气相连通；为了避免所述散热通道在高温环境下溃散，导致砂芯和/或砂型的强度降低、或者局部发生塌陷等缺陷造成铸件外观或者尺寸不合格，在所述散热通道上设计加强结构，所述加强结构为设置在散热通道中轴上的柱状加强筋，且通长布置于所述散热通道内，且所述加强结构的两端与所述砂芯和/或相连。更具体地说，所述散热通道为置于所述砂芯和/或砂型中的盲孔，其端面距离铸件型腔的最小吃砂量为10mm，所述加强结构为设置于盲孔结构的所述散热通道的中轴上、且所述加强结构的两端与砂芯和/或砂型相连。为了使盲孔结构的所述散热通道能够与外界连通并能通入零度氮气，在所述散热通道上还设有与外界连通的散热通道进气口和散热通道出气口。

更优地，设置于砂型和/或砂芯上的若干所述散热通道间还可以设置连通通道，从而实现一个砂芯和/或砂型上若干所述散热通道只需要设置一个散热通道进气口和一个散热通道出气口，从而减少对砂芯和/或砂型强度的影响，保证砂型和/或砂芯的整体强度。

优选地，所述零度氮气有液氮转换获得，具体是将液氮瓶连接于增压设备，由增压设备将迅速挥发的零度氮气通过散热通道进气口导入或者送入所述散热通道中，以带走砂芯和/或砂型由于高温金属液传导过来的热量，从而实现对此部分金属液的激冷。

本发明的有益效果为：本发明所述激冷方法通过在原来需要放置冷铁的位置设置盲孔结构的散热通道，并向所述散热通道中通入零度氮气的方法，实现了不采用冷铁的激冷，实现了在增材制造的联系生产中设置冷铁的效果，同时也避免了人工放置冷铁的工序，也避免了后置冷铁不牢固造成的问题，也避免了清理工序中需要打磨冷铁印记的工序，提升了生产效率和生产质量。

附图说明

图1是散热通道横截面示意图；

图2是散热通道轴向示意图；

图3是带有散热通道的砂芯三维结构示意图；

图中，1-砂芯；2-散热通道；3-加强结构；4-散热通道进气口；5-散热通道出气口；6-连通通道；7-铸件型腔。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，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。

实施例一：

以壁厚为100mm的球墨铸铁件为例，按照常规冷铁激冷方法，需要在所述100mm的壁厚处设置100mm*100mm的圆柱形或者立方体形的冷铁，按照本发明技术方案，可以在需要放置冷铁的位置设置盲孔结构的空腔，并向所述盲孔结构的空腔中通入零度氮气，从而实现对所述100mm壁厚球墨铸铁的激冷，具体方法如下：

S101，在距离100mm壁厚的铸件型腔处、距离铸件型腔的吃砂量在10mm～15mm的位置处设置100mm*100mm的圆柱状盲孔结构的散热通道；

S102，在盲孔结构的所述散热通道上设置散热通道进气口和散热通道出气口，所述散热通道进气口一端与所述散热通道连通、另一端与外界大气连通，所述散热通道出气口一端与所述散热通道连通、另一端与外界大气连通，且所述散热通道进气口与所述散热通道出气口平行设置，且出气方向与进气方向成180度；

S103，在盲孔空腔结构的散热通道的中轴上设置加强结构，所述加强结构的两端连接于砂芯上，所述加强结构为直径为20mm～25mm的圆柱体，从而起到增加所述散热通道面向铸件型腔的来自金属液的膨胀力，由于所述加强筋结构的存在，减小了所述散热通道轴向的镂空面积，从而起到增加所述散热通道抗金属液膨胀强度的作用；

S104，型芯装配、浇注后，立即向所述散热通道中通入零度氮气，通零度氮气的时间为40min～60min。

作为本实施例的改进，可以在所述散热通道进气口和所述散热通道出气口内设置温度传感器，以检测所述散热通道进气口和所述散热通道出气口处氮气的温度，其中所述散热通道进气口处的温度不高于5摄氏度、所述散热通道出气口处的温度不高于80摄氏度，此时液氮瓶中的压力为0.2MPa左右，当所述散热通道进气口和所述散热通道出气口处氮气的温度超出设定的温度上线时，可以通过增加液氮瓶的压力来提升氮气的流速，从而起到降低所述散热通道进气口和所述散热通道出气口处氮气的温度的作用。

实施例二：

为了节省在砂芯上开设所述散热通道进气口和所述散热通道出气口的数量，以避免由于开设的所述散热通道进气口和所述散热通道出气口过多，造成的砂芯强度和刚度不足的缺陷，可以在砂芯内部将若干所述散热通道通过连通通道连接，若干所述散热通道只设置一组所述散热通道进气口和所述散热通道出气口，不仅节省了进气管道的数量，也避免了需要在砂芯上设置过多的空腔。

所述连通通道为连接两两所述散热通道的圆柱形通道，所述圆柱形通道的直径为20mm～30mm，且所述连通通道的吃砂量在15mm～20mm。

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)

1.一种激冷方法，其特征在于，所述激冷方法包括如下内容：

S001，在需要放置冷铁的部位设置盲孔结构的散热通道，所述散热通道上还设有与外界大气连通的散热通道进气口和散热通道出气口；

S002，型芯装配、浇注后，立即向所述散热通道中通入零度氮气。

2.如权利要求1所述的激冷方法，其特征在于，所述零度氮气的通入时间为40min～60min。

3.如权利要求1所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道设有若干个。

4.如权利要求3所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道两两间设有连通通道。

5.如权利要求3或4所述的激冷方法，其特征在于，若干所述散热通道通过连通通道连接后，设置一组所述散热通道进气口和散热通道出气口。

6.如权利要求1所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道进气口和散热通道出气口平行布置，且进气方向和出气方向成180度。

7.如权利要求1所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道中还设有加强结构，所述加强结构设置在所述散热通道的中轴线上。

8.如权利要求1所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道进气口和散热通道出气口处还设有温度传感器。

9.如权利要求8所述的激冷方法，其特征在于，所述散热通道进气口的温度不高于5摄氏度，所述散热通道出气口的温度不高于80摄氏度。

10.如权利要求9所述的激冷方法，其特征在于，当散热通道进气口和散热通道出气口的温度超标时，应同时提升液氮瓶的压力，以提升氮气的流速。