CN110722101B - 一种选择阀机筒的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择阀机筒的生产方法，涉及一种金属铸造方法，其技术方案要点是：步骤S5：将烧结后的模壳放于砂坑内，在模壳外填砂，向型腔内浇注液态金属；步骤S6：等待金属冷却凝固；向模壳的中孔内吊入冷却筒，冷却筒的外壁紧靠模壳，冷却筒内设有冷却流道，砂坑外设有由导管连通的换热器、泵，导管的两端分别连通至冷却入口和冷却出口；步骤S6时，启动泵使导管、冷却流道内的冷却液循环流动。本生产方法通过设置冷却筒，增强了铸件冷却时的散热速度，铸件表面不易产生缺陷；本生产方法对铸件进行高效散热的同时，散热较为均匀，铸件在冷却过程中不易变形；能在一定程度上控制铸件的冷却速度，进一步提高产品的成型质量。

Description

一种选择阀机筒的生产方法

技术领域

本发明涉及一种金属铸造方法，特别涉及一种选择阀机筒的生产方法。

背景技术

选择阀多用于消防领域，选择阀主要用于一个二氧化碳源供给两个以上保护区域的装置上，其作用是选择释放二氧化碳的方向，以实现选定方向的快速灭火。

现有授权公告号为CN204004715U的中国实用新型专利公开了一种选择阀，包括阀体、上盖体、底座，活门，环形上、下密封隔板和复位弹簧。该选择阀的阀体又名机筒，机筒为两端贯通的圆筒形，机筒一般为铝材或不锈钢材质，大尺寸的机筒外径可达150mm以上，长度可达200mm以上，机筒可由熔模铸造/失蜡铸造工艺制成。

现有申请公布号为CN105983656A的中国发明专利申请公开了一种熔模铸造工艺，包括以下步骤：(1)制造型壳；(2)熔化蜡模；(3)压型制造；(4)浇注；(5)制造蜡模；(6)型壳的焙烧；(7)脱壳和清理。该专利公开的技术方案为典型的熔模铸造工艺。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：选择阀的机筒长度较长，表面积较大，机筒在浇铸完成后的冷却过程中，由于冷却在干砂的包围下进行，铸件的散热较慢，容易导致铸件的金属晶粒粗大，铸件表面容易产生孔洞、裂痕缺陷。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种选择阀机筒的生产方法，增强了铸件冷却时的散热速度，铸件表面不易产生缺陷。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种选择阀机筒的生产方法，包括以下步骤：

步骤S1：制作与选择阀机筒形状相同的蜡模；

步骤S2：在蜡模外涂覆多层粘浆层形成模壳，每层粘浆层干燥后再涂覆下一层，涂覆时预留浇注口；

步骤S3：将模壳放入热水中，使蜡模熔化，倒出液态蜡，原本蜡模的空间形成型腔；

步骤S4：焙烧模壳；

步骤S5：将烧结后的模壳放于砂坑内，在模壳外填砂，向型腔内浇注液态金属；

步骤S6：等待金属冷却凝固；

执行步骤S5或步骤S6时，向模壳的中孔内吊入金属材质的冷却筒，冷却筒的外壁紧靠模壳，冷却筒内设有冷却流道，冷却筒表面设有与冷却流道连通的冷却入口、冷却出口，砂坑外设有由导管连通的换热器、泵，导管的两端分别连通至冷却入口和冷却出口，导管和冷却流道内充满冷却液；步骤S6时，启动泵使导管、冷却流道内的冷却液循环流动；

步骤S7：取出模壳后敲碎，取出机筒铸件。

通过上述技术方案，步骤S6时，冷却筒通过外壁紧贴模壳的中孔壁，冷却筒直接对模壳的内孔壁进行支撑和导热，人员启动泵使导管、冷却流道内的冷却液循环流动，由于冷却筒紧靠模壳，则模壳的热量容易向冷却筒传导，冷却筒内的冷却液吸收热量后温度升高，冷却液流经换热器时受散热作用温度降低，继而冷却液通过导管重新进入冷却筒内参与冷却。筒形的冷却筒与筒形的铸件形状锲合度高，且铸件内壁与冷却筒外壁的间距能处处相等，铸件散热较为均匀。综上，本生产方法大幅增强了铸件冷却时的散热速度，使铸件的金属晶粒趋向于细化，铸件表面不易产生缺陷，保证产品的质量。

优选的，步骤S5时，砂坑的坑底设有向上出风的风扇，风扇上方设有供风穿过的防护罩，模壳放置于风扇上且风扇和防护罩正对模壳的中孔，模壳的中孔内不填砂；

向模壳的中孔内吊入冷却筒的工序在步骤S6进行，步骤S6时，先启动风扇对模壳的中孔壁进行降温，然后向模壳内吊入冷却筒，启动泵。

通过上述技术方案，步骤S6时，先启动风扇，风扇吹出的风向上吹过模壳的中孔，风对模壳的中孔壁进行降温。由于铸件为圆筒形，模壳在其中孔处的壁厚处处相同，则铸件的热量能均匀传递至模壳的中孔壁。风扇工作时，模壳的中孔形成导风筒，风在模壳中孔壁表面的流速处处相等，则风扇对铸件进行高效散热的同时，散热较为均匀，使铸件各个位置的温度趋向于平等，铸件在冷却过程中不易变形。

当风扇工作一段时间后，铸件的温度下降明显，此时向模壳的中孔内吊入冷却筒，切换至液冷散热。由于铸件的温度已预先降低，则冷却液也选择水。进行液冷时，可使风扇保持工作状态，风扇和液冷同时工作，起到比单纯液冷更强的散热效果。

优选的，步骤S4完成后，在模壳的中孔壁贴附金属网层，金属网层由片状的金属网剪裁后卷曲而成；在模壳内吊入冷却筒后，金属网层被夹紧于冷却筒和模壳之间。

通过上述技术方案，位于模壳中孔的金属网层为金属材质，具有较高的导热率，模壳的热量能快速传递至金属网层，继而传递至冷却筒。金属网层的金属丝较细，金属网层在厚度方向上具有可供形变的空间，则在冷却筒吊入模壳的过程中，金属网层取代模壳与冷却筒碰撞，防止模壳因撞击开裂。

优选的，导管上连接有检测其内部温度的温度计，换热器设置有由电机驱动转动的冷却扇，冷却扇的风向正对换热器，冷却扇的转速可调；步骤S6时，人员根据温度计的示数调节冷却扇的转速。

通过上述技术方案，人员能根据温度计的示数调节冷却扇的转速，以改变换热器的散热效率，从而调节导管内的冷却液温度，进而调节铸件的散热速度，使铸件以较佳的冷却速度冷却，提高铸件质量。

优选的，步骤S2时，粘浆层至少包括五层，按涂覆方向，每层粘浆层的颗粒粗细逐渐变粗。

通过上述技术方案，最内部的粘浆层直接与蜡模接触、用于成型铸件，因此该层要足够细腻，才能成型出光滑的铸件表面。粘浆层的颗粒越粗，其固化后的强度越高，也越容易涂覆出足够的厚度。涂覆在面层外的中层、封浆层逐渐增大了模壳的厚度，确保模壳具有足够的强度，模壳不易碎裂。颗粒逐渐增粗的粘浆层使模壳沿其厚度方向形成渐变的材质结构，利于模壳整体结合紧密。

优选的，粘浆层由内到外包括面层、多个中层、封浆层，面层涂覆后等待8~12小时，每层中层涂覆后等待12~24小时，封浆层涂覆后等待24小时以上。

通过上述技术方案，每层粘浆层涂覆完成后，等待的时间用于使其完全固化。面层的细腻程度最高，所需的固化时间较短，其干燥时间缩短至8~12小时，利于节约时间。

优选的，步骤S1完成后，用布沾湿煤油后擦过蜡模表面，然后迅速用压缩空气吹去蜡模表面的煤油。

通过上述技术方案，筒形的蜡模一般由车床进行加工，车床进行镗铣工序时，无法避免地会在蜡模表面留下条纹状的刀纹，刀纹的痕迹、间距较小。煤油能够溶解蜡模，在布擦拭的共同作用下，能够去除蜡模表面的刀纹，使蜡模表面更加光滑平整。压缩空气用气枪吹出，压缩空气用于快速去除蜡模表面的煤油，防止煤油进一步溶解蜡模。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、本生产方法通过设置冷却筒，增强了铸件冷却时的散热速度，铸件表面不易产生缺陷；

2、本生产方法对铸件进行高效散热的同时，散热较为均匀，铸件在冷却过程中不易变形；

3、能在一定程度上控制铸件的冷却速度，进一步提高产品的成型质量。

附图说明

图1为实施例一的步骤S1~步骤S4的示意图；

图2为实施例一的步骤S5的示意图；

图3为实施例一的步骤S6的示意图；

图4为实施例二的示意图。

图中，1、蜡模；2、模壳；21、型腔；3、金属网层；4、砂坑；41、风扇；42、防护罩；5、冷却筒；51、冷却流道；52、冷却入口；53、冷却出口；6、导管；61、换热器；62、泵；63、温度计；611、冷却扇。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种选择阀机筒的生产方法，包括以下步骤：

步骤S1：参照图1，制作与选择阀的机筒形状相同的蜡模1；蜡模1由石蜡、硬脂酸的混合物制成，蜡模1的制造采用车床进行加工，车床镗出蜡模1的中孔、铣出蜡模1的外侧壁。蜡模1制造完成后，人员用布沾湿煤油后擦过蜡模1表面，然后迅速用压缩空气吹去蜡模1表面的煤油；布选用纤维细、柔软程度高的布料。

车床进行镗铣工序时，无法避免地会在蜡模1表面留下条纹状的刀纹，刀纹的痕迹、间距较小。煤油能够溶解蜡模1，在布擦拭的共同作用下，能够去除蜡模1表面的刀纹，使蜡模1表面更加光滑平整。压缩空气用气枪吹出，压缩空气用于快速去除蜡模1表面的煤油，防止煤油进一步溶解蜡模1。

步骤S2：在蜡模1外涂覆多层粘浆层形成模壳2，每层粘浆层干燥后再涂覆下一层，涂覆时预留浇注口。粘浆层的具体涂覆方式如下：粘浆层至少包括五层，粘浆层由内到外包括面层、多个中层、封浆层，面层涂覆后等待8~12小时，每层中层涂覆后等待12~24小时，封浆层涂覆后等待24小时以上。面层、中层、封浆层的组分均为硅溶胶或泥浆，其中添加了硅砂等耐火材料。按涂覆方向，每层粘浆层的颗粒粗细逐渐变粗。

本实施例的中层涂覆了五层，每层粘浆层涂覆完成后，等待的时间用于使其完全固化。面层直接与蜡模1接触、用于成型铸件，因此面层要足够细腻，才能成型出光滑的铸件表面。粘浆层的颗粒越粗，其固化后的强度越高，也越容易涂覆出足够的厚度。涂覆在面层外的中层、封浆层逐渐增大了模壳2的厚度，确保模壳2具有足够的强度，模壳2不易碎裂。颗粒逐渐增粗的粘浆层使模壳2沿其厚度方向形成渐变的材质结构，利于模壳2整体结合紧密。

步骤S3：将模壳2放入热水中，使蜡模1熔化，倒出液态蜡，原本蜡模1的空间形成供铸件成型的型腔21。

步骤S4：焙烧模壳2，将模壳2烧结固化。模壳2焙烧完后，在模壳2的中孔壁贴附金属网层3，金属网层3由片状的金属网剪裁后卷曲而成；金属网层3的原料取得较为容易。金属网层3卷曲后存在趋向于展平的弹力，金属网层3在该弹力作用下贴附固定于模壳2的中孔壁，金属网层3不易自发掉落。

步骤S5：参照图2，将烧结后的模壳2放于砂坑4内。砂坑4的坑底设有向上出风的风扇41，风扇41上方设有供风穿过的防护罩42，防护罩42为金属杆制成的网格罩，防护罩42的罩面沿水平方向，模壳2放置于风扇41上且风扇41和防护罩42正对模壳2的中孔。模壳2的底壁与砂坑4的底壁接触，其接触面为环形，砂子不会经该接触面进入模壳2的中孔。

然后在砂坑4内填砂，仅将砂子填于模壳2的外侧壁外，模壳2的中孔不填砂。然后通过浇铸机向型腔21内浇注液态金属，砂坑4内的砂子用于对模壳2形成支撑。

步骤S6：参照图3，等待金属冷却凝固，具体包括以下工序：

先启动风扇41，风扇41吹出的风向上吹过模壳2的中孔，风对模壳2的中孔壁进行降温。由于铸件为圆筒形，模壳2在其中孔处的壁厚处处相同，则铸件的热量能均匀传递至模壳2的中孔壁。风扇41工作时，模壳2的中孔形成导风筒，风在模壳2中孔壁表面的流速处处相等，则风扇41对铸件进行高效散热的同时，散热较为均匀，使铸件各个位置的温度趋向于平等，铸件在冷却过程中不易变形。位于模壳2中孔的金属网层3为金属材质，具有较高的导热率，模壳2的热量能快速传递至金属网层3，金属网层3极大地扩大了与空气的接触面积。通过设置金属网层3，风扇41工作时能对铸件进行更为高效的散热。另一方面，金属网层3能对模壳2的中孔壁起到支撑作用，在一定程度上防止模壳2的中孔壁开裂。

当风扇41工作一段时间后，铸件的温度下降明显，此时向模壳2的中孔内吊入金属材质的冷却筒5。

冷却筒5为圆柱形，冷却筒5的两端相互贯通，冷却筒5的外径设置为：冷却筒5的外壁能够紧贴金属网层3。在模壳2内吊入冷却筒5后，由防护罩42支撑冷却筒5的重量，金属网层3被夹紧于冷却筒5和模壳2之间。金属网层3的金属丝较细，金属网层3在厚度方向上具有可供形变的空间，则在冷却筒5吊入模壳2的过程中，金属网层3取代模壳2与冷却筒5碰撞，防止模壳2因撞击开裂。

冷却筒5内设有冷却流道51，冷却筒5的顶面设有与冷却流道51连通的冷却入口52、冷却出口53，砂坑4外设有由导管6连通的换热器61、泵62，导管6的两端分别连通至冷却入口52和冷却出口53，导管6和冷却流道51内充满冷却液。导管6上连接有检测其内部温度的温度计63，换热器61为多段弯曲的管子与金属散热片的组合，换热器61设置有由电机驱动转动的冷却扇611，冷却扇611的风向正对换热器61，冷却扇611的转速可调。

本实施例的冷却液为水，吊入冷却筒5前须保证铸件传导出的热量不足以让冷却筒5内的水沸腾。人员启动泵62使导管6、冷却流道51内的冷却液循环流动，由于冷却筒5紧靠模壳2，则模壳2的热量容易向冷却筒5传导，冷却筒5内的冷却液吸收热量后温度升高。人员根据温度计63的示数调节冷却扇611的转速，以改变换热器61的散热效率，从而调节导管6内的冷却液温度，进而调节铸件的散热速度，使铸件以较佳的冷却速度冷却，提高铸件质量。放入冷却筒5后，人员可关闭风扇41，仅通过液冷对铸件进行冷却，便于对温度进行控制；也可使风扇41保持工作状态，风扇41和液冷同时工作，起到比单纯液冷更强的散热效果。

步骤S7：待铸件冷却凝固后，取出模壳2后敲碎，取出机筒铸件。

步骤S8：打磨铸件上浇注口处成型的部分，将浇注口的废料打磨平整。

步骤S9：对铸件进行抛丸、修磨、清洗工序，步骤S9可循环操作多次，完成选择阀机筒的生产，最后在机筒上钻取螺纹孔、安装孔形成成品。

综上，本生产方法大幅增强了铸件冷却时的散热速度，使铸件的金属晶粒趋向于细化，铸件表面不易产生缺陷，保证产品的质量；且铸件散热均匀，铸件不易变形。本生产方法还能在一定程度上控制铸件的冷却速度，进一步提高产品的成型质量。

实施例二：

一种选择阀机筒的生产方法，实施例二与实施例一的区别点在于：

参照图4，砂坑4内不设风扇41，模壳2内壁不设金属网层3。步骤S5时，冷却筒5与模壳2一同放入砂坑4，冷却筒5的外径设置为：冷却筒5通过外壁紧贴模壳2的中孔壁，冷却筒5直接对模壳2的内孔壁进行支撑和导热。导管6内的冷却液为冷却油，冷却油的沸腾温度远高于水，能够满足铸件从始至终的冷却要求。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤S1：制作与选择阀机筒形状相同的蜡模(1)；

步骤S2：在蜡模(1)外涂覆多层粘浆层形成模壳(2)，每层粘浆层干燥后再涂覆下一层，涂覆时预留浇注口；

步骤S3：将模壳(2)放入热水中，使蜡模(1)熔化，倒出液态蜡，原本蜡模(1)的空间形成型腔(21)；

步骤S4：焙烧模壳(2)，完成后在模壳(2)的中孔壁贴附金属网层(3)，金属网层(3)由片状的金属网剪裁后卷曲而成；

步骤S5：将烧结后的模壳(2)放于砂坑(4)内，砂坑(4)的坑底设有向上出风的风扇(41)，风扇(41)上方设有供风穿过的防护罩(42)，模壳(2)放置于风扇(41)上且风扇(41)和防护罩(42)正对模壳(2)的中孔，模壳(2)的中孔内不填砂，在模壳(2)外填砂，向型腔(21)内浇注液态金属；

步骤S6：先启动风扇(41)对模壳(2)的中孔壁进行降温，向模壳(2)的中孔内吊入金属材质的冷却筒(5)，冷却筒(5)的外壁紧靠模壳(2)，金属网层(3)被夹紧于冷却筒(5)和模壳(2)之间；冷却筒(5)内设有冷却流道(51)，冷却筒(5)表面设有与冷却流道(51)连通的冷却入口(52)、冷却出口(53)，砂坑(4)外设有由导管(6)连通的换热器(61)、泵(62)，导管(6)的两端分别连通至冷却入口(52)和冷却出口(53)，导管(6)和冷却流道(51)内充满冷却液；启动泵(62)使导管(6)、冷却流道(51)内的冷却液循环流动，等待金属冷却凝固；

步骤S7：取出模壳(2)后敲碎，取出机筒铸件。

2.根据权利要求1所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：导管(6)上连接有检测其内部温度的温度计(63)，换热器(61)设置有由电机驱动转动的冷却扇(611)，冷却扇(611)的风向正对换热器(61)，冷却扇(611)的转速可调；步骤S6时，人员根据温度计(63)的示数调节冷却扇(611)的转速。

3.根据权利要求1所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：步骤S2时，粘浆层至少包括五层，按涂覆方向，每层粘浆层的颗粒粗细逐渐变粗。

4.根据权利要求3所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：粘浆层由内到外包括面层、多个中层、封浆层，面层涂覆后等待8~12小时，每层中层涂覆后等待12~24小时，封浆层涂覆后等待24小时以上。

5.根据权利要求1所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：还包括位于步骤S7后的步骤S8：打磨铸件上浇注口处成型的部分，将浇注口的废料打磨平整。

6.根据权利要求5所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：还包括位于步骤S8后的步骤S9：对铸件进行抛丸、修磨、清洗工序。

7.根据权利要求1所述的一种选择阀机筒的生产方法，其特征是：步骤S1完成后，用布沾湿煤油后擦过蜡模(1)表面，然后迅速用压缩空气吹去蜡模(1)表面的煤油。

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