CN109746395B - 一种易于脱芯的砂芯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易于脱芯的砂芯结构，本发明包括型芯外围工作部分和置于空心壳体内的网状结构，型芯外围工作部分用于成形铸造体的内腔，其形状由铸件的内腔结构而定，网状结构用于保持型芯的强度，防止其在铸造压力的作用下破碎。本发明不仅保持了型芯工作所需要的结构，而且通过网状结构可以节约耗材，缩短工期，减少铸造过程中型芯的发气量，同时在最后落砂清理除芯时更加方便，清洁更完全、快速。
Description
技术领域
本发明属于砂型铸造领域，具体涉及一种易于脱芯的砂芯结构。
背景技术
砂型铸造是指在砂型中生产铸件的制造方法，铸造行业中有80％以上的产品都是通过砂型铸造完成的。与其他铸造方法相比，砂型铸造具有成本低、生产工艺简单、生产周期短、应用合金种类广泛优点，因此广泛应用于具有复杂空间结构的铸件，如发动机缸体和缸盖、叶轮、叶片、传动箱体等。
浇注后的砂型经过一定时间的铸型保温、冷却后，需要将铸件从砂型中分离，此过程即为落砂。该过程不仅要使铸件从铸型中分离出来，还要将结块的型砂破碎，并尽可能多地去除铸件表面和砂箱内壁的粘砂以及铸件内部的芯砂。但对于内部结构比较复杂的零件，如多路阀、发动机等，铸件内部存在某些部位难以清理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种易于脱芯的砂芯结构，该型芯结构在保证型芯的强度变化不大的前提下，节约耗材，缩短工期，减少铸造过程中型芯的发气量，同时在最后落砂清理除芯时更加方便，清洁更完全、快速。
为了达到上述目的，本发明包括型芯外围工作部分，型芯外围工作部分为空心壳体，型芯外围工作部分的外部型线与所需铸件的内腔轮廓相同，型芯外围工作部分组成的空心壳体内设置有网状结构，网状结构用于对型芯外围工作部分进行支撑，型芯外围工作部分设置有型芯支撑部分，型芯支撑部分内部为与外界相连通的通孔。
型芯外围工作部分的壁厚S与型芯半径R之比S/R≥1/3。
网状结构采用空间点阵结构。
空间点阵结构采用晶格和混合固体晶格结构。
网状结构采用3DP技术进行制造。
网状结构为平行弦桁架结构，平行弦桁架结构的斜腹杆与下弦杆的夹角大于等于45°。
与现有技术相比，本发明包括型芯外围工作部分和置于空心壳体内的网状结构，型芯外围工作部分用于成形铸造体的内腔，其形状由铸件的内腔结构而定，网状结构用于保持型芯的强度，防止其在铸造压力的作用下破碎。本发明不仅保持了型芯工作所需要的结构，而且通过网状结构可以节约耗材，缩短工期，减少铸造过程中型芯的发气量，同时在最后落砂清理除芯时更加方便，清洁更完全、快速。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
其中，1、型芯外围工作部分；2、网状结构；3、型芯支撑部分。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1所示的为铸造圆柱壳体零件时的网状型芯结构，包括型芯外围工作部分1以及网状结构2，型芯外围工作部分1为圆柱壳体，圆柱壳体的外围形状由零件的内腔决定，内部网状结构2为点阵结构，型芯外围工作部分1与网状结构2连接为一体。
为了减少制作砂型时砂子的用量，同时减少在铸造过程中的发气量，将型芯的内部设计为网状结构2，为使得型芯在铸造过程中满足强度要求，选取型芯外围工作部分1的壁厚型芯半径之比S/R应大于等于1/3。为使型芯的内部网状结构2易于使用增材制造技术进行制造而不添加支撑，网状结构2中的桁架的角度应大于等于45°。
型芯的外围工作部分1的壁厚型芯半径之比S/R取为1/2。
型芯的半径为20mm，型芯外围工作部分1的壁厚为10mm。
网状结构2中桁架的角度为60°。
为了使得所述型芯的的内部网状2使用增材制造技术进行制造时砂子不会被封锁在外壳之内，将型芯的支撑部分设计为通孔与外界相连通，联通孔道的半径为20mm。
实施例2：
如图2所示的为铸造阀体时的网状型芯结构，包括型芯外围工作部分1、网状结构2以及型芯支撑部分3；型芯外围工作部分1为空心壳体，空心壳体的外围形状由阀体内部流道的形状决定，内部网状结构2为点阵结构，型芯外围工作部分1与网状结构2连接为一体。
由于阀体的内部流道比较复杂，常规型芯在铸造完成后清理比较困难，将型芯的内部设计为网状结构2。为使得型芯在铸造过程中满足强度要求，选取型芯外围工作部分1的壁厚型芯半径之比S/R应大于等于1/3。为使型芯内部的网状结构2易于使用增材制造技术进行制造而不添加支撑，网状结构2中的桁架的角度应大于等于45°。
型芯的外围工作部分1的壁厚型芯半径之比S/R取为1/2。
型芯的半径为40mm，外围工作部分1的壁厚为20mm。
型芯网状结构2中桁架的角度为60°。
由于阀体内部的流道比较复杂，为了使得所述型芯的的内部网状2使用增材制造技术进行制造时砂子不会被封锁在外壳之内，将型芯的每个与砂型的接触部分设计为通孔与外界相连通，方便清理砂子，联通孔道的半径为9mm。
Claims (1)
1.一种易于脱芯的砂芯结构，其特征在于，包括型芯外围工作部分(1)，型芯外围工作部分(1)为空心壳体，型芯外围工作部分(1)的外部型线与所需铸件的内腔轮廓相同，型芯外围工作部分(1)组成的空心壳体内设置有网状结构(2)，网状结构(2)用于对型芯外围工作部分(1)进行支撑，型芯外围工作部分(1)设置有型芯支撑部分(3)，型芯支撑部分(3)内部为与外界相连通的通孔；
网状结构(2)为平行弦桁架结构，平行弦桁架结构的斜腹杆与下弦杆的夹角大于等于45°；
型芯外围工作部分(1)的壁厚S与型芯半径R之比S/R≥1/3；
网状结构(2)采用3DP技术进行制造。
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