CN109482820A - 一种铁型覆砂模具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造造型技术领域，具体公开了一种铁型覆砂模具及其使用方法，包括内覆有覆砂层的砂箱，砂箱内至少设有一个型腔，型腔内设有砂芯，砂箱顶部设有浇铸口，砂箱上设有横浇槽，砂芯包括顶芯，所述顶芯位于型腔上部且将所述横浇槽覆盖，所述顶芯内开设有连通浇铸口与横浇槽的中转道，所述顶芯上开设有若干连通型腔与横浇槽的内浇道。本方案可以保证金属液进入型腔内时冲击力不会过大，保护砂芯的完整性，同时简化了模具的结构，工装投入少，提高铸件工艺出品率。
Description
技术领域
本发明属于铸造造型技术领域，尤其涉及一种铁型覆砂模具及其使用方法。
背景技术
发动机缸盖是发动机中最关键零件之一，其精度要求高，加工工艺复杂，加工的质量直接影响发动机的整体性能和质量，因此，发动机缸盖的加工特别重要。随着缸盖的结构越来越复杂，对铸件的要求越来越高，而现有缸盖的浇铸方案主要有三种：顶注、侧注和底注，其中底注的浇道比较复杂，造型麻烦，金属液的损耗较高，容易产生冷隔、浇不足等现象；顶注模具的结构简单，使用方便，但是现有顶注方案，通常为直接通过浇铸口将金属液浇入型腔中，此种方式会导致金属液对砂芯具有较大的直接的冲击力，很容易造成砂芯破坏,不利于铸件成型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁型覆砂模具及其使用方法，以解决金属液冲击力较大而破坏砂芯导致铸件废品的问题。
一种铁型覆砂模具，包括内覆有覆砂层的砂箱，砂箱内至少设有一个型腔，型腔内设有砂芯，砂箱顶部设有浇铸口，砂箱上设有横浇槽，砂芯包括顶芯，所述顶芯位于型腔上部且将所述横浇槽覆盖，所述顶芯内开设有连通浇铸口与横浇槽的中转道，所述顶芯上开设有若干连通型腔与横浇槽的内浇道。
工作原理及效果：金属液从浇铸口浇入，然后进入顶芯内部的中转道，再由中转道进入横浇槽中，最后通过内浇道流入型腔中。本方案相对于现有技术增加了顶芯、中转道、横浇槽和内浇道。利用砂芯中的一个部分，即顶芯，在覆砂层形成后直接将顶芯安装于覆砂层上覆盖住横浇槽，与横浇槽组合形成横浇道。由于横浇道由横浇槽和顶芯组成，如此一来，在形成覆砂层时能够通过母模使横浇槽也形成一层覆砂层，有利于金属液的保温，如果是整体式的横浇道则无法很好的在横浇道中形成覆砂层，同时顶芯还能作为砂芯的一部分与其他砂芯配合对铸件起到造型的作用。并且浇铸口与横浇槽之间通过中转道相连，使金属液在中转道处具有一定的缓冲作用，防止流入横浇槽的金属液冲击力过大，进而保证金属液从内浇道流入型腔内时冲击力不会过大，保护砂芯和铸件的完整性；同时，通过多个内浇道将金属液引入型腔中，使金属液能够全面均匀的进入型腔的内部，并且可以根据一些砂芯位置设置内浇道，使内浇道避免与一些砂芯正对，进一步保护砂芯的完整性。然后，横浇槽还能够作为冒口储存金属液，起到补缩的作用，进而相比于现有技术减去了冒口的设计，进一步简化了模具的结构，工装投入少，提高铸件工艺出品率。
进一步，所述内浇道包括开设于顶芯靠近横浇槽一侧侧壁上的缺口，所述缺口与覆砂层构成所述内浇道。通过将缺口与覆砂层组合构成内浇道，使金属液在通过内浇道时是沿着覆砂层向下流动的，覆砂层能够对金属液有一定的摩擦阻力，延缓金属液的流动，进而降低金属液对砂芯的冲击力，进一步保护砂芯的完整性，防止金属液的溅射。
进一步，所述中转道呈“L”状，中转道上端与浇铸口连通且位于浇铸口正下方，中转道另一端与横浇槽连通。通过将中转道设置为“L”状，可以使浇铸口与横浇槽之间具有一段水平的通道，进一步对金属液起到缓冲作用。
进一步，所述中转道底部设有向下延伸的缓冲窝。通过设置缓冲窝能够再深层次的对金属液起到缓冲作用。
进一步，砂箱的分型面上开设有排气通道，可以进一步对浇铸时产生的气体进行排散。
进一步，浇铸口中部设有陶瓷过滤片。防止渣滓等废物进入型腔中，保证铸件的质量，提高出品率。
一种铁型覆砂模具的使用方法，包括以下步骤，
制作母模，制作与缸盖、砂箱形状适配的母模；
覆砂，将母模安装于砂箱中，砂箱与母模之间具有覆砂间隙，预热砂箱，利用射砂机将覆膜砂射入覆砂间隙中，覆膜砂充满覆砂间隙后，再加热砂箱使覆膜砂固定在砂箱内形成覆砂层；
装砂芯，打开砂箱，取出母模，将砂芯依次安装于砂箱内；
浇铸，向浇铸口内注入金属液，金属液依次通过中转道、横浇槽和内浇道流入型腔中，再冷却形成铸件。
进一步，所述砂箱上设有若干射砂孔，所述覆膜砂通过射砂孔射入覆砂间隙内。如此设置，射砂方便，还可保证覆膜砂在覆砂间隙内的均匀性。
进一步，所述砂芯包括用于安装定位的芯头，所述砂箱上设有用于安装芯头的芯座，所述芯座与射砂孔正对，在装砂芯步骤中安装砂芯之前，预先在芯头靠近芯座的一侧开设排气孔，在芯座与射砂孔处开设通孔，所述通孔能连通排气孔与外部。
与现有技术相比本方法有如下效果：在浇铸过程中，高温的金属液流入型腔中，金属液与砂芯接触，砂芯温度会急剧升高，砂芯水分迅速蒸发，有机物燃烧，分解，挥发，产生大量的气体，这些气体会导致砂芯产生气孔，从而导致铸件废品。而本方案中，在芯头靠近芯座的一侧开设排气孔，而芯头不参与铸件的造型，因此排气孔对造型无影响，然后在芯座与射砂孔所在的覆砂层处开设通孔，通过通孔将排气孔与外部连通，然后浇铸时砂芯产生的气体会从通孔排气孔和通孔向外部排出，及时将砂芯的气体排出，能够避免砂芯产生气孔，提高铸件工艺出品率。而且本方案中通孔是设置于射砂孔与芯座处的，这些部分都是覆砂层，开孔时也比较便利，也不用在砂芯其他部分开孔，保护砂箱的完整性，利用砂箱本身结构的特性完成通孔的设置，构思巧妙，易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例的立体图；
图2为本发明实施例的正视图；
图3为图2中B-B的剖视图；
图4为安装有顶芯的后箱的结构示意图；
图5为后箱的结构示意图；
图6为图4中A-A的剖视图；
图7为安装有砂芯的后箱的结构示意图；
图8为图7中C-C处的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：后箱1、前箱2、浇铸口3、射砂孔4、覆砂层5、陶瓷过滤片6、顶芯7、中转道8、缓冲窝9、横浇槽10、排气通道11、缺口12、芯座13、砂芯14、芯头141、排气孔15、通孔16。
实施例基本如附图1至图6所示：一种铁型覆砂模具，包括砂箱，砂箱包括相互配合的前箱2和后箱1，砂箱内设有至少有一个型腔，本实施例中型腔的数量为两个。如图4、图5所示，砂箱顶部设有浇铸口3，浇铸口3竖向设置，浇铸口3包括分别设置于前箱2和后箱1顶部的半圆柱状的通道，当前箱2和后箱1进行配合时，两个通道则可组合构成完整的浇铸口3，浇铸口3位于两个型腔之间的正上方。浇铸口3中部设有卡合槽，卡合槽用于卡合陶瓷过滤片6，陶瓷过滤片6用于过滤渣滓等杂物。后箱1的顶部开设有横浇槽10，横浇槽10为后箱1内壁至外部方向内凹的沟槽，横浇槽10水平设置于两个型腔的上部且位于浇铸口3下端开口的下方。后箱1的分型面上设有若干排气通道11，本实施例中排气通道11设置为四个，左右两侧分别设置一个，位于两个型腔上方的部分分别设置一个。
如图1至图3所示，前箱2和后箱1的侧面均开设有若干个通孔16，通孔16将型腔与外部连通，这些通孔16为射砂孔4。型腔的表面覆有一层覆砂层5，覆砂层5由射砂机将覆膜砂通过射砂孔4射入砂箱与母模的间隙，并通过加热设备进行加热固化而形成，覆砂层5同时也覆盖了横浇槽10和浇铸口3。为了能够对流动的金属液进行充分的保温，覆砂层5的厚度为12毫米。
如图4、图5所示，两个型腔内均设有安装槽，安装槽用于安装砂芯14，在浇铸之前，需要将砂芯14安装于两个型腔中。砂芯14包括顶芯7，顶芯7安装于两个型腔的顶部，顶芯7将横浇槽10完全覆盖住，且顶芯7位于浇铸口3的正下方并将浇铸口3下端封堵住。如图3所示，顶芯7位于浇铸口3下方处设有中转道8，中转道8将浇铸口3与横浇槽10连通，具体的为，中转道8呈“L”状，上端与浇铸口3下端连通，另一端与横浇槽10连通，中转道8的底端设有向下延伸的缓冲窝9，对金属液的流动起到缓冲的作用。如图6所示，顶芯7上还开设有若干连通型腔与横浇槽10的内浇道，内浇道包括开设于顶芯7靠近横浇槽10一侧侧壁上的缺口12，所述缺口12与覆砂层5构成所述内浇道。砂芯14还包括水道芯、排气道芯、进气道芯和油道芯，均安装于型腔中(图中未示出)，如图7-图8所示，砂芯14包括用于安装定位的芯头141，所述砂箱上设有用于安装芯头141的芯座13，所述芯座13与射砂孔4正对。
另外，上述铁型覆砂模具的使用方法，包括以下步骤，
制作母模，制作与缸盖、砂箱形状适配的金属的母模；
母模固定，将母模固定于覆砂机的工作台上；
母模加热，在母模下方设置加热装置，使用电热管加热母模，母模温度控制在180-220℃；
砂箱加热，利用加热装置将砂箱加热到200-240℃；
覆砂，将加热后的砂箱通过辊轮物流线移动到加热后的母模上方，然后将母模通过销、套配合到砂箱内，此时砂箱与母模之间具有覆砂间隙，其中浇铸口3与横浇槽10处的覆砂间隙为12毫米，防止流经横浇槽10时金属液降温过快；型腔处的覆砂间隙为3～5毫米，使浇铸时能快速散热冷却，使铸件致密，强度高；然后利用射砂机将覆膜砂射入覆砂间隙中，覆膜砂充满覆砂间隙后，加热砂箱使覆膜砂固定在砂箱内形成覆砂层5，取出母模；
钻排气孔，在水道芯、排气道芯、进气道芯和油道芯等砂芯14的芯头141处均钻出排气孔15，排气孔15直径为3～5毫米；在芯座13与射砂孔4所在的覆砂层5处开设通孔16，通孔16贯穿芯座13与射砂孔4，当芯头141安装于芯座13内时通孔16与排气孔15正对连通；
涂料，使用水基涂料刷涂于覆砂层，防止铸件粘砂，并加热砂箱，排除涂料水分；
装砂芯，按设计组芯的顺序将砂芯组安装在型腔中，并使用专用砂芯粘结剂将砂芯与覆砂层牢固结合，此时砂芯芯头的排气孔与芯座和射砂孔的通孔连通；
浇铸，向浇铸口3内注入金属液，金属液依次通过中转道8、横浇槽10和内浇道流入型腔中，再冷却形成铸件。
与现有技术相比本方法有如下效果：在浇铸过程中，高温的金属液流入型腔中，金属液与砂芯14接触，砂芯14温度会急剧升高，砂芯14水分迅速蒸发，有机物燃烧，分解，挥发，产生大量的气体，这些气体会导致砂芯14产生气孔，从而导致铸件废品。而本方案中，在芯头141靠近芯座13的一侧开设排气孔15，而芯头141不参与铸件的造型，因此排气孔15对造型无影响，然后在芯座13与射砂孔4所在的覆砂层5处开设通孔16，通过通孔16将排气孔15与外部连通，然后浇铸时砂芯14产生的气体会从通孔16排气孔15和通孔16向外部排出，及时将砂芯14的气体排出，能够避免砂芯14产生气孔，提高铸件工艺出品率。而且本方案中通孔16是设置于射砂孔4与芯座13处的，这些部分都是覆砂层5，开孔时也比较便利，也不用在砂芯14其他部分开孔，保护砂箱的完整性，利用砂箱本身结构的特性完成通孔16的设置，构思巧妙，易于实现。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种铁型覆砂模具，包括内覆有覆砂层的砂箱，砂箱内至少设有一个型腔，型腔内设有砂芯，砂箱顶部设有浇铸口，砂箱上设有横浇槽，其特征在于：砂芯包括顶芯，所述顶芯位于型腔上部且将所述横浇槽覆盖，所述顶芯内开设有连通浇铸口与横浇槽的中转道，所述顶芯上开设有若干连通型腔与横浇槽的内浇道。
2.根据权利要求1所述的铁型覆砂模具，其特征在于：所述内浇道包括开设于顶芯靠近横浇槽一侧侧壁上的缺口，所述缺口与覆砂层构成所述内浇道。
3.根据权利要求2所述的铁型覆砂模具，其特征在于：所述中转道呈“L”状，中转道上端与浇铸口连通且位于浇铸口正下方，中转道另一端与横浇槽连通。
4.根据权利要求3所述的铁型覆砂模具，其特征在于：所述中转道底部设有向下延伸的缓冲窝。
5.根据权利要求1所述的铁型覆砂模具，其特征在于：砂箱的分型面上开设有排气通道。
6.根据权利要求1所述的铁型覆砂模具，其特征在于：浇铸口中部设有陶瓷过滤片。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的铁型覆砂模具的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，
制作母模，制作与缸盖、砂箱形状适配的母模；
覆砂，将母模安装于砂箱中，砂箱与母模之间具有覆砂间隙，预热砂箱，利用射砂机将覆膜砂射入覆砂间隙中，覆膜砂充满覆砂间隙后，再加热砂箱使覆膜砂固定在砂箱内形成覆砂层；
装砂芯，打开砂箱，取出母模，将砂芯依次安装于型腔内；
浇铸，向浇铸口内注入金属液，金属液依次通过中转道、横浇槽和内浇道流入型腔中，再冷却形成铸件。
8.根据权利要求7所述的铁型覆砂模具的使用方法，其特征在于：所述砂箱上设有若干射砂孔，所述覆膜砂通过射砂孔射入覆砂间隙内。
9.根据权利要求8所述的铁型覆砂模具的使用方法，其特征在于：所述砂芯包括用于安装定位的芯头，所述砂箱上设有用于安装芯头的芯座，所述芯座与射砂孔正对，在装砂芯步骤中安装砂芯之前，预先在芯头靠近芯座的一侧开设排气孔，在芯座与射砂孔处开设通孔，所述通孔能连通排气孔与外部。
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