CN110625071A - 一种用于砂型铸造的砂芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于砂型铸造的砂芯及其制备方法，包括以下步骤：S1、砂芯(1)设计，S2砂芯(1)制备，S3、填充砂排出和S4排砂口(3)胶封，在砂芯(1)内部设有一空腔(2)，在砂芯(1)一端设有排砂口(3)，在排砂口(3)处设有排砂活塞(4)，在排砂活塞(4)上设有一排气孔(5)。本发明提供的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法能够大幅减少型砂和树脂的使用量，减少树脂发气量和提高除芯和落砂的效率，提高旧砂机械再生效率，降低资源耗费、排废和成本，提高铸件的生产效率，是实现绿色铸造的可行技术和方法。
Description
技术领域
本发明涉及砂型铸造领域，具体涉及一种用于砂型铸造的空心砂芯制备方法。
背景技术
在内腔的铸件的铸造方法大多采用砂芯工艺，通过浇注凝固后落砂和除芯形成金属内腔。传统的砂芯制备是以硅砂、陶粒砂、铬铁矿砂、橄榄石砂作为主要材料，通过粘结剂和固化剂的化学反应固化成型，传统铸造工艺中大多采用芯盒模具，通过机械射砂或人工填砂完成，固化工艺又分为热固化和冷固化。本专利提出的砂芯制备技术是在3DP砂型打印机上通过化学粘结剂的自硬化制备完成的。
现有的大型实心砂芯铸造过程中存在以下问题：1)需要消耗更多的树脂粘结剂，树脂是制芯的主要成本构成因素；2)有机树脂在浇注过程中产生大量气体，是造成铸件缺陷的主要因素；3)落砂和除芯是靠震动破碎与铸件分离，是铸造后处理中的难点，原因是实心砂芯强度高，不易震动破碎；4)旧砂再生要求质量高，成本和排废压力大。
目前，也有采用壳型工艺或模具中设计抽芯制备空心砂芯的，但因制造工艺限制，应用并不广泛。3DP打印砂芯是采用的无模和增材制造技术，为空心或镂空砂芯的制造提供了可用的条件。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中砂芯发气量大和落砂难的问题，提供一种用于砂型铸造的空心砂芯及其制备方法，能够有效的降低了铸造成本，缓解大量废气物产生污染和环保压力，提高产品的质量。
为实现上述目的，本发明提供一种用于砂型铸造的砂芯，其包括砂芯本体，其特征在于，在所述砂芯内部设有空腔，在所述砂芯设有至少一个排砂口，在所述排砂口处设有用于封堵排沙口的排砂活塞。
一种通过3DP打印设备制备的砂芯，作为优选方式，所述空腔的沿垂直排砂口轴线方向的截面呈镂空网格状。
一种通过3DP打印设备制备的砂芯，作为优选方式，所述镂空网格为正多边形网格状。
一种通过3DP打印设备制备的砂芯，作为优选方式，所述镂空网格为正六边形网格状。
作为优选，所述排砂口呈外端大里端小的锥孔状，或者所述排砂口的外端设有止口；所述排砂活塞的形状与所述排砂口适配。
本发明提供一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，包括以下步骤：
S1、砂芯设计：根据砂芯的形状，通过建模软件设计砂芯三维模型，在砂芯内部设有一空腔，在砂芯一端设有排砂口，在排砂口处设有排砂活塞；
S2、砂芯制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备砂芯；
S3、排砂口胶封：通过耐热胶将排砂活塞封堵排砂口。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，包括以下步骤：
S1、砂芯设计：根据砂芯的形状，通过建模软件设计砂芯三维模型，在砂芯内部设有一空腔，在砂芯一端设有排砂口，在排砂口处设有排砂活塞；
S2、砂芯制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备砂芯；
S3、填充砂排出：通过排砂口将空腔内的干砂排放出来；
S4、排砂口胶封：通过耐热胶将排砂活塞封堵排砂口。
3DP砂型打印技术是可选性增材制造技术，同时又是无模制造工艺。砂先与固化机混合，混好的砂像纸一样铺设一层，打印机喷头根据砂芯数模设计获取单层的数据进行可选性喷射树脂，喷射上树脂的砂因为树脂与砂表层涂覆的固化机发生化学反应进行固化成型，没有喷射树脂的部位砂子没有发生化学固化，只是如填充物一样。因此空心或镂空砂芯的设计是任意的，在保证砂芯具有抵抗金属液体的流动冲击、浮力、凝固膨胀或收缩压力的强度下可充分减少实心部分，同时考虑排沙和排气的可行性。
砂芯内空腔的设计能够有效的减少砂的用量，有效的降低了铸造成本，排砂活塞能够封闭空腔内的空间，保证铸造产品的质量；若空心砂芯体积过大，也可以不排出填充砂提高空心砂芯的强度。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，在排砂活塞上设有一排气孔。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，步骤S2中砂芯通过3DP化学粘结剂自硬化打印砂型技术制备而成。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，空腔内设有镂空网格。镂空网格能够为砂芯提供强度，当砂芯体积增大时能够更好的保证空心砂芯的形状和强度。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，镂空网格为正六边形。
本发明所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，作为优选方式，砂芯适用于传统金属型和砂型铸造工艺。
本发明由于在砂芯内设有一空腔，在砂芯制备完成后能够通过排砂口排出填充砂，减少了砂的用量，有效的降低了铸造成本。
本发明进一步在空腔内设有镂空网格，能够为空心砂芯提供强度，提高产品的质量。
附图说明
图1为一种用于砂型铸造的砂芯制备方法流程图；
图2为实施例1的砂芯截面图；
图3为实施例1的砂芯的截面结构示意图；
图4为实施例2的砂芯立体图；
图5为图4的纵剖面图；
图6为图5的A-A截面图；
图7为实施例2的砂芯制备方法流程图；
图8为实施例3的砂芯截面图。
附图标记：
1、砂芯；2、空腔；3、排砂口；4、排砂活塞；5、排气孔；6、镂空网格。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
参见图1、2、3，实施例1，本实施例提供一种用于砂型铸造的砂芯，其包括砂芯1，在砂芯1内部设有一空腔2，砂芯1设有一个扩口状的排砂口3，在排砂口3处设有用于封堵排砂口3的排砂活塞4；排砂活塞4上设有一排气孔5。排砂口3为外大里小的锥形开口状，排砂活塞4与之形状匹配。显然根据需要可以设多个空腔，并匹配相应的排砂口的排砂活塞。
如图1所示，本实施例的砂芯的制备方法包括以下步骤：
S21、砂芯1设计：根据砂芯1的形状，通过建模软件设计砂芯1三维模型，在砂芯1内部设有一空腔2，在砂芯1一端设有排砂口3，在排砂口3处设有排砂活塞4，在排砂活塞4上设有一排气孔5；
S2、砂芯1制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备砂芯1以及排砂活塞4；
S3、填充砂排出：通过排砂口3将空腔2内的干砂排放出来；
S4、排砂口3胶封：通过耐热胶将排砂活塞4封堵排砂口3。
实施例2，
如图4～6所示，本实施例提供一种用于砂型铸造的砂芯，其包括砂芯1，在砂芯1内部设有空腔2，砂芯1设有至少一个排砂口3，以图2显示的实施例，设置三个排砂口3，在排砂口3处设有用于封堵排砂口3的排砂活塞4。为了保证封堵后形状吻合，在排砂口3处设有外大里小的止口31，排砂活塞4的端面设有与止口31匹配的凸台，使排砂活塞4盖至排砂口处，排砂活塞4外端面与排砂口3的端面平齐。排砂活塞4上设有一排气孔5。
参见图4，空腔2的沿垂直排砂口轴线方向的截面呈镂空网格6状。本实施例中，该镂空网格6为正六边形网格状。显然，其也可以选择正三角状或正五边形状的网格形状，六边形状受力最佳。将空腔2设计为镂空网格状可以提高砂芯的强度，同样可以达到易于落砂和除芯，且降低旧砂再生成本和排废节约。
参见图7，本实施例所述的砂芯的制备方法，包括以下步骤：
S1、砂芯1设计：根据砂芯1的形状，通过建模软件设计砂芯1三维模型，在砂芯1内部设有一空腔2，在砂芯1一端设有排砂口3，在排砂口3处设有排砂活塞4，在排砂活塞4上设有一排气孔5；
S2、砂芯1制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备砂芯1；
S3、排砂口3胶封：通过耐热胶将排砂活塞4封堵排砂口3。
与上一实施例不同之处在于，取消了填充砂排出的步骤，这样，对于大型砂芯，填充砂可以增加砂芯的强度。
实施例3，参见图8，是用于砂型铸造的空心砂芯的截面图，与上一实施例不同之处是，其镂空网格状是正三角形状。
该用于砂型铸造的空心砂芯制备方法，与实施例1中的方法相同，排空网格内的填充砂后，通过耐热胶将排砂活塞封堵排砂口。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效，例如改变镂空网格的形状，空腔的数量等，都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种用于砂型铸造的砂芯，其包括砂芯本体，其特征在于，在所述砂芯内部设有空腔(2)，在所述砂芯(1)设有至少一个排砂口(3)，在所述排砂口(3)处设有用于封堵排沙口的排砂活塞(4)。
2.根据权利要求1所述一种通过3DP打印设备制备的砂芯，其特征在于，所述空腔(2)沿垂直排砂口轴线方向的截面呈镂空网格(6)状。
3.根据权利要求2所述一种通过3DP打印设备制备的砂芯，其特征在于，所述镂空网格(6)为正多边形网格状。
4.根据权利要求3所述一种通过3DP打印设备制备的砂芯，其特征在于，所述镂空网格(6)为正六边形网格状。
5.一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、砂芯(1)设计：根据所述砂芯(1)的形状，通过建模软件设计所述砂芯(1)三维模型，在所述砂芯(1)内部设有一空腔(2)，在所述砂芯(1)设有至少一个排砂口(3)，在所述排砂口(3)处设有排砂活塞(4)；
S2、砂芯(1)制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备所述砂芯(1)；
S3、排砂口(3)胶封：通过耐热胶将所述排砂活塞(4)封堵所述排砂口(3)。
6.根据权利要求1所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、砂芯(1)设计：根据所述砂芯(1)的形状，通过建模软件设计所述砂芯(1)三维模型，在所述砂芯(1)内部设有一空腔(2)，在所述砂芯(1)上设有至少一个排砂口(3)，在所述排砂口(3)处设有排砂活塞(4)；
S2、砂芯(1)制备：通过3DP打印设备使用3DP树脂砂制备所述砂芯(1)；
S3、填充砂排出：通过所述排砂口(3)将所述空腔(2)内的干砂排放出来；
S4、排砂口(3)胶封：通过耐热胶将所述排砂活塞(4)封堵所述排砂口(3)。
7.根据权利要求2所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：在所述排砂活塞(4)上设有一排气孔(5)。
8.根据权利要求2所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：步骤S2中所述砂芯(1)通过3DP化学粘结剂自硬化打印砂型技术制备而成。
9.根据权利要求5～8其中任意一项所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：所述空腔(2)截面呈镂空网格(6)状。
10.根据权利要求9所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：所述镂空网格(6)为正六边形状。
11.根据权利要求5～10其中任意一项所述的一种用于砂型铸造的砂芯制备方法，其特征在于：所述砂芯(1)适用于传统金属型和砂型铸造工艺。
12.根据权利要求1-4其中任一项所述一种通过3DP打印设备制备的砂芯，其特征在于，所述排砂口呈外端大里端小的锥孔状，或者所述排砂口的外端设有止口；所述排砂活塞的形状与所述排砂口适配。
13.根据权利要求1-4其中任一项所述一种通过3DP打印设备制备的砂芯，其特征在于，所述排砂活塞(4)上设有一排气孔(5)。
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