CN110526618A - 一种补缩元件及制造方法及补缩冒口 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种补缩元件及制造方法及补缩冒口；所述补缩元件体积膨胀率在40～60％之间；按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5‑10份；以及上述原料重量总和的5％～15％的树脂。补缩冒口包括下导热壳体，在下导热壳体的容纳腔内密实填充有受热膨胀物质，在下导热壳体内压实受热膨胀物质形成补缩元件；在下导热壳体的上部设有上封口构件。本发明在设置于金属铸造的冒口内中受热发生膨胀，体积增大，对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种在金属铸造生产过程中所使用的一种补缩元件；补缩元件受到金属液加热产生膨胀，体积增大，把金属液挤压进铸件，完成补缩效果。
背景技术
铸造是制造复杂零件最灵活的方法，先进铸造技术的应用给制造工业带来了新的活力的同时，也使铸造业遇到了来自铸造行业内部和外部的巨大挑战。在铸铁的铸造过程中，采用铸铁冒口覆盖剂可减缓冒口中钢水的冷却速度，提高冒口钢液对铸铁件的补缩能力，从而降低钢水用量，提高铸铁件的质量和出品率。
在铸造工艺中，金属液被浇入限定出铸件形状的预成型模腔内。然而，当金属凝固时其产生体积收缩，导致产生缩孔，所述缩孔进一步导致在铸件中产生不可接受的缺陷。常规的缩孔解决方案是工艺设计时使用冒口进行补缩，在凝固过程中，冒口内的金属液靠大气压力回流进入铸件以弥补铸件的收缩，因此冒口内的金属液要比铸件中的金属液保持更长时间的熔融状态，为了保持长时间的熔融状态，冒口的体积就需要一定的体积，降低产品的工艺出品率，造成一部分成本消耗；
采用延时补缩冒口，可以减小冒口的尺寸，降低铁水的消耗，节约成本；通过设置延时补缩元件发生的时间，与合适尺寸的冒口颈控制冒口颈的凝固时间，当铁水进入补缩冒口时，补缩冒口元件遇到铁水，在一定的时间产生膨胀，当把铁水挤压到产品内后，冒口颈凝固封闭，防止铁水回流，产品凝固后消除缩孔缩松；
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种受热发生膨胀，体积增大，对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率的补缩元件及制造方法及补缩冒口。
本发明是这样实现的，一种补缩元件，所述补缩元件体积膨胀率在40～60％之间；其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；以及上述原料重量总和的5％～15％的树脂。
一种基于上述补缩元件的制造方法，其特征在于：
S1:受热膨胀的补缩元件材料配比：
按重量份，所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；把原材料按照各自的比例通过混料罐混制半小时，混制均匀；按上述原料重量总和的5％～15％加入树脂；再混制均匀；
S2：预成型：
把步骤S1混合好的物料按照一定的重量或者体积放置预先设计的模型空间内压制成受热膨胀体；
S3：烘烤成型：
把步骤S2预制的受热膨胀体成型后100至250℃范围内烘干，制成受热膨胀的补缩元件；
S4：检验：
采用抽检的方法，进行检验，保证补缩元件的体积膨胀率都在40～60％之间。
一种补缩冒口；包括冒口本体，所述冒口本体设有金属溶液容纳腔；其特征在于，还包括补缩元件，补缩元件采用上述权利要求1所述的补缩元件；所述补缩元件浮动式或者固定式安装在金属溶液容纳腔内。
所述补缩原件的外侧包裹有延时壳体；所述延时壳体包括下导热壳体，所述下导热壳体内设有容纳腔，在所述下导热壳体的容纳腔内密实填充有体积膨胀系数大于下导热壳体膨胀系数的补缩元件；在所述下导热壳体的上部设有在补缩元件受热膨胀后相对下导热壳体移动的上封口构件。
铸造生产时，造型后，把所述补缩元件放置在辅助冒口型腔内，注意的是冒口颈尺寸设计要小于补缩元件最小可通过尺寸；补缩元件放置方式可以直接放置于冒口型腔内，铁水进入后，靠浮力使补缩元件上升或者内嵌于冒口内，与冒口固定在一起，铁水进入后，补缩元件位置不发生变动；浇注时，铁液进入辅助冒口型腔，与补缩元件接触，铁液的温度使补缩元件发生膨胀，挤压辅助冒口里的铁液进入铸件，对铸件进行补缩。
本发明还可以采用如下技术特征：
所述下导热壳体和上封口构件采用钢、铝、铝合金、陶瓷、塑料、型砂中任意一种。
所述下导热壳体和上封口构件通过粘结剂粘结紧固或者采用相对静止的紧配合关系连接。
所述下导热壳体和上封口构件的厚度为0.1～5mm。
下导热壳体和上封口构件的形成为长方体、圆柱体、球形、胶囊形、圆环形中的一种。
上封口构件套装在下导热壳体上，并通过粘结剂粘结紧固或相对静止的紧配合关系连接。
所述上封口构件嵌装在下导热壳体内，上封口构件与下导热壳体的内壁之间通过粘结剂粘结紧固或者相对静止的紧配合关系连接。
上封口构件为非膨胀耐温材料层。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明在设置于金属铸造的冒口内中补缩元件受热发生膨胀，体积增大，对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率。使用本发明补缩元件后，辅助冒口的尺寸远小于正常使用的冒口尺寸，可以大大的提高工艺出品率，提高企业的效益；因为辅助冒口的尺寸比较小，在某些铸件有尺寸限制的位置，可以放置辅助冒口，增大冒口的使用范围。
附图说明
图1是本发明实施例4中补缩元件成型结构示意图；
图2本发明实施例4膨胀前状态参考图；
图3本发明实施例4膨胀后状态参考图；
图4本发明实施例5补缩元件固定安装结构示意图；
图5是本发明实施例5具有延时功能的补缩元件结构示意图；
图6本发明实施例5膨胀前状态参考图；
图7本发明实施例5膨胀后状态参考图；
图8本发明实施例6上封口构件为非膨胀耐温材料层。
图中、10、冒口本体；11、金属溶液容纳腔；20、补缩元件；30、延时壳体；31、下导热壳体；32、上封口构件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率，本发明提供一种延时补缩元件，为了进一步说明本发明的发明内容，下面结合相关附图详细说明：
一种补缩元件，所述补缩元件体积膨胀率在40～60％之间；其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；以及上述原料重量总和的5％～15％的树脂。
实施例1，一种补缩元件，其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨20份、漂珠2份、铝粉10份、木屑2份、硝酸钾6份、二氧化锰3份、氧化铝粉5份；以及上述原料重量总和的5％的树脂。所述补缩元件体积膨胀率在40.7％左右；
实施例2，一种补缩元件，其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨40份、漂珠6份、铝粉25份、木屑6份、硝酸钾7份、二氧化锰5份、氧化铝粉7份；以及上述原料重量总和的10％的树脂。所述补缩元件体积膨胀率在50％左右；
实施例3，一种补缩元件，其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨60份、漂珠10份、铝粉40份、木屑10份、硝酸钾10份、二氧化锰10份、氧化铝粉10份；以及上述原料重量总和的15的树脂。所述补缩元件体积膨胀率在59％之间；
基于上述补缩元件的制造方法，包括如下步骤：
S1:受热膨胀的补缩元件材料配比：
按重量份，所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；把原材料按照各自的比例通过混料罐混制半小时，混制均匀；按上述原料重量总和的5％～15％加入树脂；再混制均匀；
S2：预成型：
把S1混合好的物料按照一定的重量或者体积放置预先设计的模型空间内压制成受热膨胀体；
S3：烘烤成型：
把S2预制的受热膨胀体成型后100至250℃范围内烘干，制成受热膨胀的补缩元件；
S4：检验：
采用抽检的方法，进行检验，保证补缩元件的体积膨胀率都在40～60％之间。
实施例4，请参阅图1至图3，一种用于金属铸造的补缩冒口；包括冒口本体10，所述冒口本体设有封闭式金属溶液容纳腔11；在金属溶液容纳腔内设有上述的补缩元件20；所述补缩元件浮动式安装在金属溶液容纳腔11内。补缩元件受热发生膨胀，体积增大，对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率。
上述的补缩元件20的形成优选长方体、圆柱体、球形、胶囊形或圆环形，但不限于此。
实施例5，请参阅图4，一种用于金属铸造的补缩冒口；包括冒口本体10，所述冒口本体设有金属溶液容纳腔11；在金属溶液容纳腔内设有上述的补缩元件20；所述补缩元件固定式安装在金属溶液容纳腔11内。补缩元件受热发生膨胀，在采用固定式安装结构，主要利用补缩元件沿轴线方向体积增大，对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率。
实施例6，请参阅图5至图7，上述的补缩原件还可以利用受热体膨胀系数的不同制成具有延时功能的补缩元件，具体来说补缩原件外侧包裹有延时壳体30；所述延时壳体包括下导热壳体31，所述下导热壳体内设有容纳腔，在所述下导热壳体的容纳腔内密实填充有体积膨胀系数大于下导热壳体膨胀系数的补缩元件；在所述下导热壳体的上部设有在补缩元件受热膨胀后相对下导热壳体移动的上封口构件32。
实施例7，请参阅图8，所述上封口构件嵌装在下导热壳体内，上封口构件与下导热壳体的内壁之间通过粘结剂粘结紧固或者相对静止的紧配合关系连接；上封口构件为非膨胀耐温材料层。
上述方案中优选的，所述下导热壳体31和上封口构件32采用钢、铝、铝合金、陶瓷、塑料、型砂中任意一种；但不限于于此。在选择材质时，可以根据需要进行选择。
上述方案中优选的，所述下导热壳体31和上封口构件32通过粘结剂粘结紧固或者相对静止的紧配合关系。采用粘结剂进行连接，在实际受热后粘结力失效，进而满足受热后体积补缩元件膨胀后下导热壳体31和上封口构件32就可以发生相对位移，补缩元件体积增加对金属液产生压力，强制使金属液进入铸件，弥补铸件的收缩，消除铸件缩孔、缩松，提高铸件的工艺出品率。同理采用相对静止的紧配合关系，在受热膨胀前下导热壳体31和上封口构件32相对静止，当受热膨胀后在补缩元件的作用下使下导热壳体31和上封口构件32发生相对位移。
上述方案中优选的，所述下导热壳体和上封口构件的厚度为0.1～5mm。根据其中所述可膨胀物料的开始膨胀的时间可根据下导热壳体和上封口构件的材质和外套的壁厚进行调整；
上述方案中优选的，下导热壳体和上封口构件的形成为长方体、圆柱体、球形、胶囊形、圆环形中的一种，但不限于于此。
铸造生产时，造型后，把所述补缩元件放置在冒口型腔内，注意冒口颈尺寸设计要小于补缩元件最小可通过尺寸；补缩元件放置方式可以直接放置于冒口型腔内，铁水进入后，靠浮力使补缩元件上升或者内嵌于冒口内与冒口固定在一起，铁水进入后，补缩元件位置不发生变动；浇注时，铁液进入辅助冒口型腔，与补缩元件接触，铁液的温度使补缩元件发生膨胀，挤压辅助冒口里的铁液进入铸件，对铸件进行补缩；使用新型补缩元件后，辅助冒口的尺寸远小于正常使用的冒口尺寸，可以大大的提高工艺出品率，提高企业的效益；因为辅助冒口的尺寸比较小，在某些铸件有尺寸限制的位置，可以放置辅助冒口，增大冒口的使用范围；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种补缩元件，所述补缩元件体积膨胀率在40～60％之间；其特征在于，按重量份所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；以及上述原料重量总和的5％～15％的树脂。
2.一种基于上述补缩元件的制造方法，其特征在于：
S1:受热膨胀的补缩元件材料配比：
按重量份，所述补缩元件包括膨胀石墨20～60份、漂珠2～10份、铝粉10～40份、木屑1～10份、硝酸钾5～10份、二氧化锰2～10份、氧化铝粉5-10份；把原材料按照各自的比例通过混料罐混制半小时，混制均匀；按上述原料重量总和的5％～15％加入树脂；再混制均匀；
S2：预成型：
把步骤S1混合好的物料按照一定的重量或者体积放置预先设计的模型空间内压制成受热膨胀体；
S3：烘烤成型：
把步骤S2预制的受热膨胀体成型后100至250℃范围内烘干，制成受热膨胀的补缩元件；
S4：检验：
采用抽检的方法，进行检验，保证补缩元件的体积膨胀率都在40～60％之间。
3.一种补缩冒口；包括冒口本体，所述冒口本体设有金属溶液容纳腔；其特征在于，还包括有补缩元件，补缩元件采用上述权利要求1所述的补缩元件；所述补缩元件浮动式或者固定式安装在金属溶液容纳腔内。
4.根据权利要求2所述的补缩冒口，其特征在于：所述补缩元件的外侧包裹有延时壳体；所述延时壳体包括下导热壳体，所述下导热壳体内设有容纳腔，在所述下导热壳体的容纳腔内密实填充有体积膨胀系数大于下导热壳体膨胀系数的补缩元件；在所述下导热壳体的上部设有在补缩元件受热膨胀后相对下导热壳体移动的上封口构件。
5.根据权利要求4所述的补缩冒口，其特征在于：所述下导热壳体和上封口构件采用钢、铝、铝合金、陶瓷、塑料、固化型砂中任意一种。
6.根据权利要求4所述的补缩冒口，其特征在于：所述下导热壳体和上封口构件通过粘结剂粘结紧固或者采用相对静止的紧配合关系连接。
7.根据权利要求4所述的补缩冒口，其特征在于：所述下导热壳体和上封口构件的厚度为0.1～5mm。
8.根据权利要求4所述的补缩冒口，其特征在于：下导热壳体和上封口构件的形成为长方体、圆柱体、球形、胶囊形、圆环形中的任一种。
9.根据权利要求4所述的补缩冒口，其特征在于：所述上封口构件嵌装在下导热壳体内，上封口构件与下导热壳体的内壁之间通过粘结剂粘结紧固或者相对静止的紧配合关系连接。
10.根据权利要求9所述的补缩冒口，其特征在于：上封口构件为非膨胀耐温材料层。
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