CN109396357B - 一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，及铸造技术领域，具体方法为：在制备铸件砂芯时，在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台，所述造孔凸台为圆台形，浇注形成铸件后去除造孔凸台，在铸件螺栓中心形成圆台形的盲孔，将盲孔加工成螺纹孔。该方法在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台，不需要在螺栓的顶部加冒口补缩且在底部加冷铁激冷，工艺简单，成本低，且能消除铸件螺栓缩松缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法。
背景技术
如图1和图2所示，蜗壳类和排气管类铸件传感器螺栓直径一般为20-30mm之间，然后在螺栓内部加工出螺纹孔，用于安装或固定。以往产品设计中，我们将加工孔补齐，铸造出毛坯，随后再加工出孔；或者是采用盲孔铸造，然后加工出通孔这样的铸造方法，其缺点是毛坯重量增加，成本增加，铸件热节增大，具体情况是：铸造时铸件的螺栓直径为26mm左右，而与螺栓相连的铸件壁厚为5mm，有厚薄相连的区域，从而形成了T型热节区，铁水浇铸时，铸件厚薄不均匀，薄壁部分凝固时间相对厚大部分少，厚大部分热量大，最后凝固收缩，导致螺栓产生了缩松缩孔等缺陷；而为了消除心部缩松，需要增加激冷冷铁，相应的会增加铸造成本。
中国专利文献（CN108273963A）公开一种防止缩孔缩松的铸造工艺，属于铸造领域，该防止缩孔缩松的铸造工艺通过在模具的两壁相交部位以及内浇口部位的外壁面紧贴固定外冷铁，在砂模上型和砂模下型之间的距离大于3cm的部位的砂型中间位置固定内冷铁，保证钢水能够迅速凝固，从而克服了采用现有技术中的铸造工艺铸造出来的铸件容易产生缩孔缩松的缺陷的问题，进而避免了铸件产生缩孔缩松的缺陷，保证了铸件的质量。但是采用固定冷铁的方法用于蜗壳类和排气管类浇注，还需要在螺栓顶部加设冒口补缩，难度较大，且进一步增加了铸造成本。
中国专利文献（CN108705027A）公开一种石墨质增碳剂控制铸件冷凝顺序防缩孔缩松的工艺，具体包括以下步骤：S1：石墨质增碳剂的筛选；S2：石墨质增碳剂的调配混合；S3：石墨质增碳剂的固化成型；使用石墨质增碳剂做冷却材料时短时间内吸热多而快，使铸件热节部位迅速冷却，不但解决了铸件热节部位的缩孔、缩松问题，还使灰铸铁铸件金相组织为细片状珠光体达98%以上，共晶团数可达450-550个/cm2，铸件硬度可提高20-50HB，同时还避免铸件产生白口和气孔等铸造缺陷，提高铸件表面光洁度和耐磨性；但是采用该发明用于蜗壳类和排气管类铸件浇注，还是需要与螺栓顶部的冒口配合使用，并未减少铸造工艺和难度，成本也很高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，该方法在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台，不需要在螺栓的顶部加冒口补缩且在底部加冷铁激冷，工艺简单，成本低，且能消除铸件螺栓缩松缺陷。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，在制备铸件砂芯时，在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台，所述造孔凸台为圆台形，浇注形成铸件后去除造孔凸台，在铸件螺栓中心形成圆台形的盲孔，将盲孔加工成螺纹孔。
进一步的，所述造孔凸台与铸件螺栓之间形成的壁厚为4-5mm。
进一步的，所述砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂1.5-2.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.0-1.5份。
进一步的，所述固化剂为乌洛托品。
进一步的，所述砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合60-90s后，在220-240℃下固化剂凝固，砂芯成型。
进一步的，所述步骤2）中动静模分别加热到240、220℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明公开一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，在制备铸件砂芯时，在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台砂芯，其中造孔凸台的结构为圆台形，造孔凸台与铸件螺栓之间形成的壁厚为4-5mm，而与铸件螺栓相连的铸件壁厚为5mm，使浇注过程中，螺栓孔壁的厚度与其周围铸件的厚度基本一致，铸件的整体壁厚比较均匀，去除了热节区，浇筑时铁水顺序凝固，消除了缩松情况，减少铸件缺陷；且由于在螺栓中间设置造孔凸台砂芯，减少了铸件的质量，同时也减少的铸造成本。
2、本发明公开的砂芯的原料为二氧化硅原砂，粒径为50-100和70-140目，采用这两种粒径的二氧化硅原砂混合，粒径分布均匀，能够确保砂芯的密实度，增加强度。聚乙烯树脂的作用是将原砂粘聚合，采用聚乙烯树脂流动性能好,易于覆膜，游离酚低，改善工人工作条件,减少了环境污染，强度高。
硬脂酸钙的润滑性能改善覆膜砂的流动性，使得砂芯的紧实度增加，从而提高了型芯的强度。
3、在制备砂芯的过程中，为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔。
通过这种配方混合成的砂，固化剂在220-240℃的温度下，闭合加热60-90秒的时间下凝固而形成的砂芯，结构性能好，强度高，支撑性好，并且具有良好的透气性，适合排气管和蜗壳类砂芯铸造。
4、本申请制备的砂芯强度高，支撑性、透气性好，在铸造过程中不容易断裂，结构定位性能好，保证的产品的精度；透气性好，铁水浇铸过程中方便型腔内的气体排出，减少起皮，气纹等铸造缺陷。
附图说明
图1为蜗壳铸件的结构示意图；
图2为排气管铸件的结构示意图；
图3为蜗壳铸件螺栓与管壁的局部结构示意图；
图4为蜗壳铸件的砂芯结构示意图；
图5为蜗壳铸件螺栓与造孔凸台的结构示意图；
图6为蜗壳铸件螺栓中的造孔凸台去掉后的结构示意图；
图7为蜗壳铸件芯盒结构示意图。
图中：1-螺栓，2-砂芯，3-造孔凸台，4-盲孔，5-动模，6-静模，7-排气槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1和图2所示，蜗壳和排气管铸件上的螺栓1的直径在20-30mm，需要在螺栓1上加工出螺纹孔，便于后续的安装和固定。常规的加工方法是将加工孔补齐，铸造出毛坯，随后再机械加工出螺纹孔，或者是采用盲孔铸造，但是从附图3可以看出，铸件的管壁厚度a为4-5mm，而螺栓的直径b是26mm，有厚薄相连的区域，从而形成了T型热节区；铁水浇铸时，铸件厚薄不均匀，薄壁部分凝固时间相对厚大部分少，厚大部分热量大，最后凝固收缩，螺栓产生缩松缩孔等缺陷。
因此本发明公开一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，如图4-5所示，在制备铸件砂芯2时，在铸件螺栓1中心对应位置设置造孔凸台3，造孔凸台3也是砂芯的一部分，其结构为圆台形，与铸件螺栓的结构匹配，且限定造孔凸台3与铸件螺栓1之间形成的壁厚c为4-5mm，本实施例中壁厚c为5mm，如图5所示，因此在浇注的时候铸件的整体壁厚比较均匀，去除了热节区，浇铸时铁水顺序凝固，解决了铸件螺栓的缩松缺陷的问题，大大提高了产品的质量。
浇注形成铸件后去除造孔凸台3，如图6所示，在铸件螺栓中心形成圆台形的盲孔4，将盲孔4进一步加工成螺纹孔，即图6中虚线标识的位置即为螺纹孔。
砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂1.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.5份。
其中固化剂为乌洛托品。
砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，如图7所示，上部为动模5，下部为静模6，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热，其中动静模分别加热到240、220℃；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒，其中高气压是压力为0.4-0.6MPa的气压，本实施例是0.4MPa；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽7，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合60s后，在220℃下固化剂凝固，砂芯成型。
实施例2
实施例2与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：
砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂1.8份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.4份。
其中固化剂为乌洛托品。
砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，如图7所示，上部为动模5，下部为静模6，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热，其中动静模分别加热到240、220℃；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒，其中高气压压力为0.6MPa；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽7，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合70s后，在225℃下固化剂凝固，砂芯成型。
实施例3
实施例3与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：
砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂2.0份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.3份。
其中固化剂为乌洛托品。
砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，如图7所示，上部为动模5，下部为静模6，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热，其中动静模分别加热到240、220℃；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒，其中高气压压力为0.5MPa；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽7，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合80s后，在230℃下固化剂凝固，砂芯成型。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于：
为了进一步提高砂芯的强度，本实施例中的砂芯原料中添加正硅酸乙酯，正硅酸乙酯与树脂熔融后能够向原砂内部渗透，提高烧结密度和粘结强度，从而增强砂芯的强度。
具体为：砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂2.0份、正硅酸乙酯1.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.3份。
实施例5
实施例5与实施例4基本相同，不同之处在于：
由于树脂在固化过程中会收缩，从而在砂芯内部形成空隙或裂缝，从而影响砂芯的强度，本实施例中为了进一步提高砂芯的强度，还添加有硅酸铝纤维，硅酸铝纤维直径为2-5μm，长度为5-10μm；由于聚乙烯树脂在固化过程中会收缩，而硅酸铝纤维与树脂混合后，其弹性较大，能减少树脂收缩过程中的孔隙率和裂缝率，与正硅酸乙酯协同作用，从而增强砂芯的强度。
具体为：砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂2.0份、正硅酸乙酯1.5份、硅酸铝纤维1.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.3份。
实施例6
实施例6与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：
砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂2.2份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.2份。
其中固化剂为乌洛托品。
砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，如图7所示，上部为动模5，下部为静模6，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热，其中动静模分别加热到240、220℃；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒，其中高气压压力为0.45MPa；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽7，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合90s后，在235℃下固化剂凝固，砂芯成型。
实施例7
实施例7与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：
砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂2.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.0份。
其中固化剂为乌洛托品。
砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，如图7所示，上部为动模5，下部为静模6，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热，其中动静模分别加热到240、220℃；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒，其中高气压压力为0.5MPa；
4）设置气道：为了保证混合砂能够充满芯盒动静模型腔，在合模动静模的分型面上刻排气槽7，避免因憋气而阻止混合砂充满型腔；
5）砂芯形成步骤：动静模芯盒闭合90s后，在240℃下固化剂凝固，砂芯成型。
能检测
检测本发明实施例1-7制备的砂芯的性能，包括常温抗弯强度、灼烧减量、耐热时间和高温抗压强度，其中高温抗压强度是模拟铸造的实际条件，测试砂芯在1000℃时的抗压强度；耐热时间是测试覆膜砂芯在高温下1000℃不溃散的时间，具体结果见表1。
表1 实施例1-7中砂芯性能测试结果
由表1可以看出，本申请实施例1-7制备的砂芯的常温抗弯强度为5.8-6.5MPa，灼烧减量为2.40-2.48%，耐热时间为155-170s，1000℃抗压强度为1.08-1.25MPa，各项性能优异。
其中实施例4是在实施例3的基础上添加有正硅酸乙酯，而实施例4砂芯的强度和耐热时间要优于实施例3，而实施例5是在实施例3的基础上添加有正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，其性能进一步的提高，但是灼烧减量有一定的增加，说明添加正硅酸乙酯和硅酸铝纤维能够一定程度的增加砂芯的强度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，其特征在于：在制备铸件砂芯时，在铸件螺栓中心对应位置设置造孔凸台，所述造孔凸台为圆台形，浇注形成铸件后去除造孔凸台，在铸件螺栓中心形成圆台形的盲孔，将盲孔加工成螺纹孔；
所述造孔凸台与铸件螺栓之间形成的壁厚为4-5mm。
2.根据权利要求1所述的一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，其特征在于：所述砂芯包括以下重量份数的原料制备而成：二氧化硅原砂100份、聚乙烯树脂1.5-2.5份、固化剂2.2份和硬脂酸钙1.0-1.5份。
3.根据权利要求2所述的一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，其特征在于：所述固化剂为乌洛托品。
4.根据权利要求2所述的一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，其特征在于： 所述砂芯由以下步骤制备而成：
1）混砂步骤：将上述原料混合搅拌，形成均匀的混合砂；
2）芯盒设计安装加热：按照图纸设计出芯盒模具，加配工装后，安装到射芯机上，进行加热；
3）填砂步骤：将混合砂通过高气压分别射入动静模芯盒；
4）设置气道：在合模动静模的分型面上刻排气槽；
5）砂芯形成：动静模芯盒闭合60-90s后，在220-240℃下固化剂凝固，砂芯成型。
5.根据权利要求4所述的一种解决铸件螺栓缩松缺陷的方法，其特征在于：所述步骤2）中动静模分别加热到240、220℃。
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