CN110394426B - 一种工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法，克服了现有技术中花纹复杂的工件的浇铸质量不易把握的问题。该发明含有基板、浇铸料斗、浇铸总管、浇铸分液管、液位均衡管、容渣室、立式浇铸导管、液位均衡分管和导液分管，其中浇铸总管的下方出口连接浇铸分液管，浇铸分液管连接液位均衡管的进液口，液位均衡管的出液口连接容渣室后再连接立式浇铸导管的进液口，立式浇铸导管的出液口通过液位均衡分管连接基板，液位均衡分管和基板另一侧的导液分管连通，导液分管上设有浇铸出液口。该技术中液位均衡管和液位均衡分管能将同一水平面上的浇铸液面最大限度地进行调平和统一，能将图腾铁艺门一次浇铸成型，铸造出质量上乘的铁艺门。

Description

一种工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法

技术领域

本发明涉及铸铁制品的加工领域，特别是涉及一种工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法。

背景技术

铸造的铁质大门因强度高，防护效果好，广泛使用围栏院门，但是图案和花纹复杂度高时，铸铁大门制作的成品率不高，容易产生造型面积大，极易产生冷隔，二次氧化等杂质会影响铸件的强度、表面质量及艺术效果。复杂的图案和花纹主要是借鉴各种山水、鸟兽等形象，画面凸凹感对比鲜明，立体感强，颇受现代人的欢迎。消失模铸造工艺虽能制成模具，且适合做较大型的铸件，但是对于铸造此造型复杂的图腾式铁门，由于其表面布满不可二次加工的纹理效果，铁水不易充满型腔，此工艺在制作过程中会对铁门表面纹饰造成冷隔，而影响铁门的整体艺术效果及市场价值。使用失蜡铸造工艺要达到完美的表面效果及复杂的物体结构是较理想的，但此种工艺只能制作小型铸件，在制作大件时蜡型容易变形不易操作。

图案和花纹复杂度高的工件既然不易铸造，人们有时候会用铁丝焊代替直接铸造成型，再用工具打磨美观，这样好看的图案和花纹就不能完美的呈现，取而代之的是花纹连接处的不平整、不均匀，焊接处的斑驳锈迹以及手工焊接的缺憾感，是图案式铁门的美中不足，因此一种复杂图案工件的创新性铸造技术急需得以实现。

发明内容

本发明克服了现有技术中花纹复杂的工件的浇铸质量不易把握的问题，提供一种结构合理、使用效果好的工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法：一种工件的立式浇铸导流装置，含有基板、浇铸料斗、浇铸总管、浇铸分液管、液位均衡管、容渣室、立式浇铸导管、液位均衡分管和导液分管，其中浇铸料斗位于浇铸总管的上方进口，浇铸总管的下方出口连接浇铸分液管，浇铸分液管连接液位均衡管的进液口，液位均衡管的出液口连接容渣室后再连接立式浇铸导管的进液口，立式浇铸导管的出液口通过液位均衡分管连接基板，液位均衡分管和基板另一侧的导液分管连通，导液分管上设有浇铸出液口。

优选地，所述浇铸分液管为水平放置，其数量为2-10个，其均连接液位均衡管后再连接立式浇铸导管，其中最高处浇铸分液管的进液口连接浇铸总管，各组浇铸分液管和液位均衡管在立式浇铸导管上依次间隔串接。

优选地，所述液位均衡管为向上弯曲的折管，折管的横截面为圆形、方形或椭圆形，其中折管在铅锤面的投影形状为Z型、L型或梯形，液位均衡管的数量为2-30个，液位均衡管的最高处均设有容渣室，液位均衡管出口处的最低处水平高度相等。

优选地，所述容渣室为方形或球形壳体。

优选地，所述立式浇铸导管的数量为2-10个，其横截面为圆形、方形或椭圆形，其为直线管、折线管或弧形管。

优选地，所述液位均衡分管的数量为2-20个，其中液位均衡分管连接立式浇铸导管处的进口的最低处低于其连接基板处的出口的最低处，液位均衡分管的径向剖面为平行四边形、Z型或梯形。

优选地，所述导液分管上设有3-30个浇铸出液口，导液分管为直线管、折线管或弧形管。

优选地，所述基板、浇铸料斗、浇铸总管、浇铸分液管、液位均衡管、容渣室、立式浇铸导管、液位均衡分管和导液分管的材质均为树脂砂材料。

一种使用上述工件的立式浇铸导流装置的浇铸方法，其包括以下步骤，

1.1.制作两个分模具：

配置宝珠砂、呋喃树脂和固化剂三种材料的质量比为100∶1.2∶0.48，将其放入砂处理设备搅拌均匀，在微震机平台上放置一个平板，平板上放置有半型模具，半型模具上设有浇铸冒口和多个对应的定位销，其周围放置有上下开口的砂箱，通过混砂机将处理过的宝珠砂注入砂箱，开启微震机将宝珠砂震实，再手工将高于砂箱的部分铲平，固化半小时后，用行车将砂箱吊起脱离底部模具，砂箱内部形成半个型腔；同样的方法，用带有浇铸进液口的半型模具制作另一半带有浇铸进液口的型腔，其中浇铸进液口对应连接导流装置上的浇铸出液口，每个型腔内壁喷涂耐高温隔离涂料；

1.2.拼合两个分模具和导流装置：

将制作好的两个半边型腔上的定位孔通过定位销连接，确保两边图案摆放一致，用螺栓紧固砂箱外部的固定卡环，再用封箱膏涂抹砂箱之间缝隙，将导流装置平放在铁板上，将粘合后的型腔一侧设有的浇铸进液口和导流装置的浇铸出液口相连接后，然后用螺栓将导流装置紧固在砂箱外部的固定卡环上，将三者用行车翻转90度，保持浇铸料斗朝上；

1.3、制备浇铸液：

将钢、再生料和生铁按照质量比80％：15％：5％的比例进行搭配，化验配比，最终得到的浇铸液内的元素配比为，碳：硅：锰：硫：磷的质量比为3.9％：2.8％：0.015％：0.009％：0.04％，配好后投入中频电炉内，加热温度为1550度，熔炼时间为1小时，再往中频电炉的液态铁水内倒入除渣剂，用铁叉将凝结于铁水表面的渣滓捞出，铁水待用；

1.4、球化处理：

将铁水和球化剂的质量比配为1：1.5％，将铁水放入备好的洁净的球化包；用行车将球化包吊至电炉旁，电炉自动升起将炉内铁水倒入球化包，球化包内的球化剂与铁水融合后开始起反应，球化时间为1分钟，球化后的材质型号为球墨铸铁400-18；

1.5.浇铸：

将浇铸液一次性倒入浇铸料斗，然后浇铸液通过浇铸总管灌入浇铸分液管内，浇铸液在浇铸分液管内均衡摊开并折回上升，在液位均衡管的出液口处，从同一高度面注入立式浇铸导管内，浇铸液通过多组浇铸分液管和液位均衡管后进入立式浇铸导管的底部，立式浇铸导管上和基板背面的导液分管之间通过液位均衡分管连通，直到直立砂箱最高处的浇铸冒口有浇铸液冒出时停止浇铸，浇注过程中的浮渣在浮力作用下逐步上升到与液位均衡管连接的容渣室内；不同的工件分别在3-6小时后凝固成型，将导流装置与砂箱之间的螺栓取下，用等离子切割机将其切开分离，将两个砂箱固定卡环处的螺栓取下，用行车将其中一个砂箱吊起，使其脱离工件，再将另一半工件从砂箱中取出；

1.6、将工件进行正火处理：

放加热炉里加热到800度，取出后自然冷却6小时。

与现有技术相比，本发明工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法具有以下优点：综合考虑到铸造图腾铁艺门可能遇到的各种问题，并采取相应的解决方法，如树脂砂造型工艺具有简单、省时、操作方便、凝固后铸件不易变形、强度大等优点。通过对几种常规浇铸工艺的优劣分析，结合本次制作铁门的实际造型难度和铸造的风险，最后采用树脂沙造型为主要制作工艺。有效提高了铸造图腾铁艺门的成功率，将图腾铁艺门一次浇铸成型，直接铸造出质量上乘的图腾铁艺门艺术品。

基板外侧的液位均衡管和液位均衡分管，在其多重作用叠加下，能够将同一水平面上的浇铸液面最大限度地进行调平和统一，是同一个水平面上的液位最大限度地保持较小的高度差，从而避免图案式铁艺门这种特殊的工件在浇铸过程中产生夹气的现象，通过浮渣包这种倒立的密封容器，能够使浇铸液内的杂质在漂浮到最高处时，进入其内，最大限度地避免浇铸过程中的夹杂现象。

基板内侧的导液分管和浇铸出液口，是根据所要浇铸的工件的单位面积的吃铁量，得出合适稠密程度的浇铸出液口来摊铺浇铸液。本装置避免了浇铸液在模腔内的直通漫灌，产生的夹气和因为浇铸模腔大产生的工件浇铸量分布不均匀和部分浇铸液降温快的现象，而产生次品或废品的现象。将浇铸液的流动路线另辟管路，浇铸液在管路内的热量损失远远小于其在模腔内的损失，并在管路中设置多个液位平衡装置，使不同图案在同一水平面上的浇铸液液位尽可能地保持一致，从而避免夹气和不均匀的现象，从而实现复杂纹理的工件成型率高。

附图说明

图1是本发明中立式浇铸导流装置实施例一的外侧结构示意图；

图2是本发明中立式浇铸导流装置实施例一的内侧结构示意图；

图3是本发明中立式浇铸导流装置实施例二的外侧结构示意图；

图4是本发明中立式浇铸导流装置实施例一组装后的工作状态结构示意图；

图5是本发明中立式浇铸导流装置图4中固定卡环的放大结构示意图。

具体实施方式

附图说明中标号1是浇铸料斗，2是浇铸总管，2’是浇铸分液管，3是基板，4是液位均衡管，5是容渣室，6是立式浇铸导管，7是液位均衡分管，8是导液分管，9是固定耳，10是浇铸出液口，11是工件，12是固定卡环，13是紧固螺栓。

利用本发明制作工件(尤其是图案为设计重点的铸铁大门)的设计思路中，需要考虑到以下几个技术难点：

1、设计图案时，需要查询并参考各个国家传统图腾花纹的相关资料，再结合我们国家铁门的结构，设计出适合我们房屋用的造型。

2、设计模具，首先要计算铁门高度、宽度、长度以及浇铸系统的分布范围以及分布过程所需要的空间，以及内浇道数量、大小和竖浇道位置。

3、如何才能保证铸造好的铁门能达到表面纹饰和肌理效果的要求。

4、铁门的造型面积大，极易产生冷隔，铁水氧化等杂质会影响铸件的强度、表面质量及艺术效果。

5、立体浇注高度大，上下垂直落差大，铁水熔液下落瞬间会产巨大的膨胀力，易引起胀箱、超重，对铁门的底部具有破坏力，特别是对最后浇注过程中的温度的平均误差量的控制。

6、一次性浇铸成型不开裂，不焊接，加上复杂图案的高仿真度要求，难度前所未有。

下面结合附图和具体实施方式对本发明工件的立式浇铸导流装置及其浇铸方法作进一步说明：一种工件的立式浇铸导流装置，含有基板3、浇铸料斗1、浇铸总管2、浇铸分液管2’、液位均衡管4、容渣室5、立式浇铸导管6、液位均衡分管7和导液分管8，其中浇铸料斗1位于浇铸总管2的上方进口，浇铸总管2 的下方出口连接浇铸分液管2’，浇铸分液管2’连接液位均衡管4的进液口，液位均衡管4的出液口连接容渣室5后再连接立式浇铸导管6的进液口，立式浇铸导管6的出液口通过液位均衡分管7连接基板3，液位均衡分管7和基板3另一侧的导液分管8连通，导液分管8上设有浇铸出液口10。

基板3起到支撑和布置导液分管8的作用，基板3前面的液位均衡分管7直接和工件11的浇铸口接触时，没有基板3后面(或前面)布置的导液分管8和工件11的浇铸口接触时，布置起来更灵活，基板3 背后(或前面)的导液分管8能够尽可能准确地分布浇铸出液口10的位置，使其对着工件11相同浇铸吃铁量部位的模腔，部分或全部提前规划好导液分管8的走向，使其直接通过浇铸出液口10，进入工件11 附近匹配合适的浇铸摊铺面积，使浇铸工件11成型更准确流畅。其中工件11的类型可以为图腾式大门，艺术栏杆、各种机器上的大平面(镂空)工件，或其他生活中常见的常规工件。

所述浇铸分液管2’为水平放置，其数量为2-10个，其均连接液位均衡管4后再连接立式浇铸导管6，其中最高处浇铸分液管2’的进液口连接浇铸总管2，各组浇铸分液管2’和液位均衡管4在立式浇铸导管 6上依次间隔串接。本装置在浇铸图腾式铁门的过程中，一般需要大于两组的浇铸分液管2’和液位均衡管4来组合使用。

所述液位均衡管4为向上弯曲的折管，折管的横截面为圆形、方形或椭圆形，其中折管在铅锤面的投影形状为Z型、L型或梯形，液位均衡管4的数量为2-30个，液位均衡管4的最高处均设有容渣室5，液位均衡管4出口处的最低处水平高度相等，向上弯曲的折管是为了统一该水平面处的浇铸液面，使其达到同一水平面后向下灌入立式浇铸导管6内。

所述容渣室5为方形或球形壳体。

所述立式浇铸导管6的数量为2-10个，其横截面为圆形、方形或椭圆形，其为直线管、折线管或弧形管。

所述液位均衡分管7的数量为2-20个，其中液位均衡分管7连接立式浇铸导管6处的进口的最低处低于其连接基板3处的出口的最低处，液位均衡分管7的径向剖面为平行四边形、Z型或梯形。

所述导液分管8上设有3-30个浇铸出液口10，导液分管8为直线管、折线管或弧形管。浇铸出液口 10在导液分管8上的位置和数量根据工件11的单位浇铸面积决定，按照一个浇铸出液口10覆盖30-100 平方厘米左右的摊铺面积对其进行分布和设计。

所述基板3、浇铸料斗1、浇铸总管2、浇铸分液管2’、液位均衡管4、容渣室5、立式浇铸导管6、液位均衡分管7和导液分管8的材质均为树脂砂材料。通过配置宝珠砂、呋喃树脂和固化剂三种材料的质量比为100∶1.2∶0.48，将其放入砂处理设备搅拌均匀后压制并粘接成型。

一种使用上述工件的立式浇铸导流装置的浇铸方法，其包括以下步骤，

配置宝珠砂、呋喃树脂和固化剂三种材料的质量比为100∶1.2∶0.48，将其放入砂处理设备搅拌均匀，在微震机平台上放置一个平板，平板上放置有半型模具，半型模具上设有浇铸冒口和多个对应的定位销，其周围放置有上下开口的砂箱，通过混砂机将处理过的宝珠砂注入砂箱，开启微震机将宝珠砂震实，再手工将高于砂箱的部分铲平，固化半小时后，用行车将砂箱吊起脱离底部模具，砂箱内部形成半个型腔；同样的方法，用带有浇铸进液口的半型模具制作另一半带有浇铸进液口的型腔，其中浇铸进液口对应连接导流装置上的浇铸出液口10，每个型腔内壁喷涂耐高温隔离涂料；两个半型模具通过对其每个定位销孔后，确保两个半型的模具拼出完整没有毛边的合格工件11。

1.2.拼合两个分模具和导流装置：将制作好的两个半边型腔上的定位孔通过定位销连接，确保两边图案摆放一致，用固定卡环12的一侧搭在固定耳9之间，用螺栓紧固砂箱外部的固定卡环12，再用封箱膏涂抹砂箱之间缝隙，将导流装置平放在铁板上，将粘合后的型腔一侧设有的浇铸进液口和导流装置的浇铸出液口10相连接后，然后用螺栓将导流装置紧固在砂箱外部的固定卡环12上，将三者用行车翻转90度，保持浇铸料斗1朝上；其中封箱膏是用200目的锆英粉、膨润土加粘合剂调成的膏状物。

1.3、制备浇铸液：将钢、再生料和生铁按照质量比80％：15％：5％的比例进行搭配，化验配比，最终得到的浇铸液内的元素配比为，碳：硅：锰：硫：磷的质量比为3.9％：2.8％：0.015％：0.009％：0.04％，配好后投入中频电炉内，加热温度为1550摄氏度，熔炼时间为1小时，再往中频电炉的液态铁水内倒入除渣剂，用铁叉将凝结于铁水表面的渣滓捞出，铁水待用；

1.4、球化处理：将铁水和球化剂的质量比配为1：1.5％，将铁水放入备好的洁净的球化包；用行车将球化包吊至电炉旁，电炉自动升起将炉内铁水倒入球化包，球化包内的球化剂与铁水融合后开始起反应，球化时间为1分钟，球化后的材质型号为球墨铸铁400-18；

1.5.浇铸：将浇铸液一次性倒入浇铸料斗1，然后浇铸液通过浇铸总管2灌入浇铸分液管2’内，浇铸液在浇铸分液管2’内均衡摊开并折回上升，在液位均衡管4的出液口处，从同一高度面注入立式浇铸导管6内，浇铸液通过多组浇铸分液管2’和液位均衡管4后进入立式浇铸导管6的底部，此多组结构结构能够确最大限度的保证立式浇铸的工件11，在多个高度范围段内的液位相平和浇铸均匀的作用，立式浇铸导管6上和基板3背面的导液分管8之间通过液位均衡分管7连通，直到直立砂箱最高处的浇铸冒口有浇铸液冒出时停止浇铸，浇注过程中的浮渣在浮力作用下逐步上升到与液位均衡管4连接的容渣室5内；不同的工件11分别在3-6小时后凝固成型，将导流装置与砂箱之间的螺栓取下，用等离子切割机将其切开分离，将两个砂箱固定卡环12处的螺栓取下，用行车将其中一个砂箱吊起，使其脱离工件11，再将另一半工件11从砂箱中取出；

1.6、将工件11进行正火处理：放加热炉里加热到800摄氏度，取出后自然冷却6小时。

取出后，打磨并涂上各种颜色的油漆，得到产品的铁门。以上浇铸过程中使用的各种砂类，树脂类，剂类、膏类和工具等物品，在市面上均能买到，但本技术中不排除根据实际情况略微调整并加以利用。

Claims (9)

1.一种工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：含有基板、浇铸料斗、浇铸总管、浇铸分液管、液位均衡管、容渣室、立式浇铸导管、液位均衡分管和导液分管，其中浇铸料斗位于浇铸总管的上方进口，浇铸总管的下方出口连接浇铸分液管，浇铸分液管连接液位均衡管的进液口，液位均衡管为向上弯曲的折管，液位均衡管出口处的最低处水平高度相等，液位均衡管的出液口连接容渣室后再连接立式浇铸导管的进液口，立式浇铸导管的出液口通过液位均衡分管连接基板，液位均衡分管连接立式浇铸导管处的进口的最低处低于其连接基板处的出口的最低处，液位均衡分管和基板另一侧的导液分管连通，导液分管上设有浇铸出液口。

2.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述浇铸分液管为水平放置，其数量为2-10个，其均连接液位均衡管后再连接立式浇铸导管，其中最高处浇铸分液管的进液口连接浇铸总管，各组浇铸分液管和液位均衡管在立式浇铸导管上依次间隔串接。

3.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述液位均衡管的横截面为圆形、方形或椭圆形，其中折管在铅锤面的投影形状为Z型、L型或梯形，液位均衡管的数量为2-30个，液位均衡管的最高处均设有容渣室。

4.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述容渣室为方形或球形壳体。

5.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述立式浇铸导管的数量为2-10个，其横截面为圆形、方形或椭圆形，其为直线管、折线管或弧形管。

6.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述液位均衡分管的数量为2-20个，液位均衡分管的径向剖面为平行四边形、Z型或梯形。

7.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述导液分管上设有3-30个浇铸出液口，导液分管为直线管、折线管或弧形管。

8.根据权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置，其特征在于：所述基板、浇铸料斗、浇铸总管、浇铸分液管、液位均衡管、容渣室、立式浇铸导管、液位均衡分管和导液分管的材质均为树脂砂材料。

9.一种使用权利要求1所述的工件的立式浇铸导流装置的浇铸方法，其特征在于：其包括以下步骤，

1.1.制作两个分模具：

配置宝珠砂、呋喃树脂和固化剂三种材料的质量比为100∶1.2∶0.48，将其放入砂处理设备搅拌均匀，在微震机平台上放置一个平板，平板上放置有半型模具，半型模具上设有浇铸冒口和多个对应的定位销，其周围放置有上下开口的砂箱，通过混砂机将处理过的宝珠砂注入砂箱，开启微震机将宝珠砂震实，再手工将高于砂箱的部分铲平，固化半小时后，用行车将砂箱吊起脱离底部模具，砂箱内部形成半个型腔；同样的方法，用带有浇铸进液口的半型模具制作另一半带有浇铸进液口的型腔，其中浇铸进液口对应连接导流装置上的浇铸出液口，每个型腔内壁喷涂耐高温隔离涂料；

1.2.拼合两个分模具和导流装置：

将制作好的两个半边型腔上的定位孔通过定位销连接，确保两边图案摆放一致，用螺栓紧固砂箱外部的固定卡环，再用封箱膏涂抹砂箱之间缝隙，将导流装置平放在铁板上，将粘合后的型腔一侧设有的浇铸进液口和导流装置的浇铸出液口相连接后，然后用螺栓将导流装置紧固在砂箱外部的固定卡环上，将三者用行车翻转90度，保持浇铸料斗朝上；

1.3、制备浇铸液：

将钢、再生料和生铁按照质量比80％：15％：5％的比例进行搭配，化验配比，最终得到的浇铸液内的元素配比为，碳：硅：锰：硫：磷的质量比为3.9％：2.8％：0.015％：0.009％：0.04％，配好后投入中频电炉内，加热温度为1550摄氏度，熔炼时间为1小时，再往中频电炉的液态铁水内倒入除渣剂，用铁叉将凝结于铁水表面的渣滓捞出，铁水待用；

1.4、球化处理：

将铁水和球化剂的质量比配为1：1.5％，将铁水放入备好的洁净的球化包；用行车将球化包吊至电炉旁，电炉自动升起将炉内铁水倒入球化包，球化包内的球化剂与铁水融合后开始起反应，球化时间为1分钟，球化后的材质型号为球墨铸铁400-18；

1.5.浇铸：

将浇铸液一次性倒入浇铸料斗，然后浇铸液通过浇铸总管灌入浇铸分液管内，浇铸液在浇铸分液管内均衡摊开并折回上升，在液位均衡管的出液口处，从同一高度面注入立式浇铸导管内，浇铸液通过多组浇铸分液管和液位均衡管后进入立式浇铸导管的底部，立式浇铸导管上和基板背面的导液分管之间通过液位均衡分管连通，直到直立砂箱最高处的浇铸冒口有浇铸液冒出时停止浇铸，浇注过程中的浮渣在浮力作用下逐步上升到与液位均衡管连接的容渣室内；不同的工件分别在3-6小时后凝固成型，将导流装置与砂箱之间的螺栓取下，用等离子切割机将其切开分离，将两个砂箱固定卡环处的螺栓取下，用行车将其中一个砂箱吊起，使其脱离工件，再将另一半工件从砂箱中取出；

1.6、将工件进行正火处理：

放加热炉里加热到800摄氏度，取出后自然冷却6小时。

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