CN110744005B - 一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置，上箱体砂芯与下箱体砂芯形成的型腔内壁涂抹有涂料层，砂芯接触面处开设第一通气孔道和第二通气孔道，第一排气管依次连接第一泵机、第一空气加热箱、第一缓冲瓶及第一氮气罐；第二排气管依次连接第二泵机、第二空气加热箱、第二缓冲瓶及第二氮气罐；上箱体砂芯的顶面处开设浇冒口，浇冒口套接进料斗，进料斗顶设振动筛，振动筛上填充有亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体。本发明采用在型腔外初步干燥和在型腔内固化干燥的两步干燥法，通过亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体对涂料粘液表层进行渗透吸附，最后再固结成膜的方式，进一步填充涂料层的表层缺陷，提高型腔内壁的光滑度，提高铸件的加工精密性。

Description

一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置

技术领域

本发明涉及生铁铸件的精密铸造技术领域，尤其涉及一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置。

背景技术

当前砂型铸造依然是生铁铸件的主要成型方法，砂型铸造的缺陷较多、精密度较低，但随着铸件精密度要求越来越高，对砂芯型腔结构的稳定性和内壁表面粗糙度要求也越来越高，而提高型腔内壁精密度的普遍做法是在砂芯中涂抹还原性涂料层。

涂料可以填充型和芯的表面孔隙在高温下抑制砂型与金属液的热相互作用 (机械渗透和化学侵蚀)，从而防止机械粘砂，使铸件表面光洁，并在一定程度上提高尺寸精度。涂料还能够提高型和芯的表面强度，防止因液体金属的冲刷作用而发生砂眼、毛刺等缺陷。涂料层的隔离作用，还能够防止因型和芯受热产生大量气体侵入铸件而形成气孔缺陷。热膨胀低的涂料还可减少铸件夹砂缺陷。此外，通过在涂料中添加绝热保温材此外，通过在涂料中添加绝热保温材布，调节热流的传递和运动，控制合金的凝固和结晶过程，从而消除缩松缺陷。在涂料中添加某些特殊附加物，还能做到局部孕育或表面合金化，达到改善组织的目的。涂料的这些作用，近来也受到人们的重视。

但是目前型腔内涂料层的烘干过程较难处理，如温度、湿度以及气流循环速度等因素，主要是现有技术没有充分考虑到上下箱体对接后，砂芯压实后，型腔体积仍然有一定的变化，而在体积变化过程中涂漆层仍然有一定的收缩，从而造成铸件缺陷；同时现有铸造涂料的还原性及吸水性较弱，不利于浇注时空气及水分的及时排除。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置，包括载有砂芯的上箱体与下箱体，其特征在于，上箱体砂芯与下箱体砂芯形成的型腔内壁涂抹有涂料层，且涂料层的粘度为31-45P·s。

在上箱体与下箱体的砂芯接触面处开设有第一通气孔道和第二通气孔道，第一通气孔道由上箱体砂芯底面开设的半圆凹槽和下箱体砂芯顶面开设的半圆凹槽组成，第二通气孔道由上箱体砂芯底面开设的另一个半圆凹槽和下箱体砂芯顶面开设的另一个半圆凹槽组成，第一通气孔道和第二通气孔道均为水平设置且在一条直线上。

第一通气孔道内穿接有第一排气管，第一排气管一端伸入到砂芯型腔内，第一排气管另一端伸出砂芯型腔外且连接有第一泵机，第一泵机通过管道连通在第一空气加热箱的底部，第一空气加热箱的顶部开通有第一缓冲瓶，第一缓冲瓶远离第一空气加热箱的一端通过气管连接在第一氮气罐。

第二通气孔道内穿接有第二排气管，第二排气管一端伸入到砂芯型腔内，第二排气管另一端伸出砂芯型腔外且连接有第二泵机，第二泵机通过管道连通在第二空气加热箱的底部，第二空气加热箱的顶部开通有第二缓冲瓶，第二缓冲瓶远离第二空气加热箱的一端通过气管连接在第二氮气罐。

上箱体砂芯的顶面处开设有浇冒口，浇冒口的顶端开口为漏斗状，浇冒口内套接有进料斗，进料斗的顶部开口处设有振动筛，振动筛上填充有亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体，混合粉体的细度为300-400目。

优选地，上箱体砂芯与下箱体砂芯形成的型腔内壁的涂料层的组分主要有：悬浮剂1-2重量份、黏结剂60-80重量份、耐火石粉料40-45重量份、化学纯乙醇300-320重量份、正丁醇消泡剂3重量份、碳吸附剂5重量份、脂肪醇聚乙烯醚8重量份、氧化铁粉2重量份。采用现有常用的醇基铸造涂料组分，所不同地是，本发明将现有涂料层的干燥分别为两步，即在型腔外初步干燥和在型腔内固化干燥，通过亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体对涂料粘液表层进行渗透吸附，最后再固结成膜的方式，进一步填充涂料层的表层缺陷，提高型腔内壁的光滑度。

进一步地，黏结剂中包含5%纸浆、15%酚醛树脂、15%聚乙烯醇、10%聚乙酸乙烯乳液、10%聚乙烯醇缩丁醛、20%羧甲基纤维素，其余为粘土。本发明涂料层的黏结剂组分也是现有几种黏结剂的组合，其目的是使涂料层有一定的渗透性，但同时在涂抹后又能表现出一定的表面粘度，从而促进亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体与涂料层粘结，再通过中温200℃左右的加热固化，使涂料层表层熔有一层亚硫酸钠和碳酸氢铵晶体粉末，也使涂料层快速烘干，进一步促进涂料层的烘干。

优选地，第一空气加热箱内置有螺旋加热管，螺旋加热管具体是电阻丝加热管。

优选地，第一通气孔道和第二通气孔道的内壁均经过涂料涂抹；当进料斗、第一排气管和第二排气管抽出时，浇冒口的顶端开口套接有漏斗塞，第一通气孔道内套接有第一堵头，第二通气孔道内套接有第二堵头；第一堵头和第二堵头一端与型腔内壁齐平，另一端均设有法兰圈并分别通过销钉紧固在上箱体与下箱体的外箱壁上。漏斗塞、第一堵头和第二堵头分别用于替换进料斗、第一排气管和第二排气管，来堵住浇冒口、第一通气孔道和第二通气孔道，避免在浇注的中间时间段铸液进入第一通气孔道和第二通气孔道，减少由于开设第一通气孔道和第二通气孔道而带来的铸造缺陷。而实际上本发明的目的就在于，通过第一通气孔道和第二通气孔道的加强排气，降低其他部位的缺陷生成概率，可能会增加第一通气孔道和第二通气孔道出的管状毛刺缺陷，这一缺陷在出厂时较容易处理。

本发明还提出相应的一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.当载有砂芯的上箱体与下箱体对接之前，涂抹涂料层，稍用室温气体吹拂晾干，使涂料层的粘度范围为31-45 P·s；在上箱体与下箱体对接后，将第一排气管、第二排气管及进料斗分别与型腔连通。

b.开启第一泵机、第二泵机、第一空气加热箱及第二空气加热箱，使加热气体分别从第一排气管和第二排气管对吹进入到型腔内，并控制第一排气管和第二排气管内的气温为40-50℃、气流通量为0.5-0.6T，保持10min左右，控制型腔内压为0.15-0.2MPa；此时开启振动筛，将亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体经进料斗筛到型腔内，使型腔内气氛中的粉尘含量逐步提高。

c.当已筛混合粉体质量达到100mg/L[以型腔体积计]时，提高第一空气加热箱及第二空气加热箱的温度，使第一排气管和第二排气管流到型腔内的气温达200-220℃，并加大气流通量达0.8-1.2T，再取出进料斗，通过漏斗塞堵住浇冒口，持续加压升温，使型腔内压力达0.3-0.35MPa、气温达180-200℃，保持20-30min。

d.取出第一排气管和第二排气管，放气，再通过第一堵头和第二堵头将第一通气孔道和第二通气孔道堵上，保持20-30min后，取出漏斗塞打开浇冒口，开启浇注。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将现有涂料层的干燥分别为两步，即在型腔外初步干燥和在型腔内固化干燥，通过亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体对涂料粘液表层进行渗透吸附，最后再固结成膜的方式，进一步填充涂料层的表层缺陷，提高型腔内壁的光滑度。

本发明的这一改进，不仅使铸造型腔的表面精密度大大提高，同时还在表面引入还原性的亚硫酸钠和碳酸氢铵，二者均有较大的吸水性，亚硫酸钠还具有吸氧潜质，有利于减缓铸液表面氧化膜的生成，而碳酸氢铵在受热分解后产生氨气和二氧化碳，有利于将型腔空气排出。

另外，本发明通过这样的排气结构，可在浇注之前对型腔内部进行预热，避免浇注瞬间型腔内压及温度变化过大而导致的型腔结构破坏，从而进一步提高铸件的加工精密性，值得大规模推广使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置的结构示意图；

图中：上箱体1、下箱体2、第一通气孔道3、第二通气孔道4、第一排气管5、第一泵机6、第一空气加热箱7、第一缓冲瓶8、第一氮气罐9、第二排气管10、第二泵机11、第二空气加热箱12、第二缓冲瓶13、第二氮气罐14、浇冒口15、进料斗16、振动筛17、漏斗塞18、第一堵头19、第二堵头20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置，包括载有砂芯的上箱体1与下箱体2，其特征在于，上箱体1砂芯与下箱体2砂芯形成的型腔内壁涂抹有涂料层，且涂料层的粘度为39.5 P·s；在上箱体1与下箱体2的砂芯接触面处开设有第一通气孔道3和第二通气孔道4，第一通气孔道3由上箱体1砂芯底面开设的半圆凹槽和下箱体2砂芯顶面开设的半圆凹槽组成，第二通气孔道4由上箱体1砂芯底面开设的另一个半圆凹槽和下箱体2砂芯顶面开设的另一个半圆凹槽组成，第一通气孔道3和第二通气孔道4均为水平设置且在一条直线上；第一通气孔道3内穿接有第一排气管5，第一排气管5一端伸入到砂芯型腔内，第一排气管5另一端伸出砂芯型腔外且连接有第一泵机6，第一泵机6通过管道连通在第一空气加热箱7的底部，第一空气加热箱7的顶部开通有第一缓冲瓶8，第一缓冲瓶8远离第一空气加热箱7的一端通过气管连接在第一氮气罐9；第二通气孔道4内穿接有第二排气管10，第二排气管10一端伸入到砂芯型腔内，第二排气管10另一端伸出砂芯型腔外且连接有第二泵机11，第二泵机11通过管道连通在第二空气加热箱12的底部，第二空气加热箱12的顶部开通有第二缓冲瓶13，第二缓冲瓶13远离第二空气加热箱12的一端通过气管连接在第二氮气罐14；上箱体1砂芯的顶面处开设有浇冒口15，浇冒口15的顶端开口为漏斗状，浇冒口15内套接有进料斗16，进料斗16的顶部开口处设有振动筛17，振动筛17上填充有亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体，混合粉体的细度为300-400目。

参照图1，上箱体1砂芯与下箱体2砂芯形成的型腔内壁的涂料层的组分主要有：悬浮剂1-2重量份、黏结剂70重量份、耐火石粉料42重量份、化学纯乙醇310重量份、正丁醇消泡剂3重量份、碳吸附剂5重量份、脂肪醇聚乙烯醚8重量份、氧化铁粉2重量份。采用现有常用的醇基铸造涂料组分，所不同地是，本发明将现有涂料层的干燥分别为两步，即在型腔外初步干燥和在型腔内固化干燥，通过亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体对涂料粘液表层进行渗透吸附，最后再固结成膜的方式，进一步填充涂料层的表层缺陷，提高型腔内壁的光滑度。

参照图1，黏结剂中包含5%纸浆、15%酚醛树脂、15%聚乙烯醇PVA、10%聚乙酸乙烯乳液、10%聚乙烯醇缩丁醛、20%羧甲基纤维素CMC，其余为粘土。本发明涂料层的黏结剂组分也是现有几种黏结剂的组合，其目的是使涂料层有一定的渗透性，但同时在涂抹后又能表现出一定的表面粘度，从而促进亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体与涂料层粘结，再通过中温200℃左右的加热固化，使涂料层表层熔有一层亚硫酸钠和碳酸氢铵晶体粉末，也使涂料层快速烘干，进一步促进涂料层的烘干。

参照图1，第一空气加热箱7内置有螺旋加热管，螺旋加热管具体是电阻丝加热管。

参照图1，第一通气孔道3和第二通气孔道4的内壁均经过涂料涂抹；当进料斗16、第一排气管5和第二排气管10抽出时，浇冒口15的顶端开口套接有漏斗塞18，第一通气孔道3内套接有第一堵头19，第二通气孔道4内套接有第二堵头20；第一堵头19和第二堵头20一端与型腔内壁齐平，另一端均设有法兰圈并分别通过销钉紧固在上箱体1与下箱体2的外箱壁上。漏斗塞18、第一堵头19和第二堵头20分别用于替换进料斗16、第一排气管5和第二排气管10，来堵住浇冒口15、第一通气孔道3和第二通气孔道4，避免在浇注的中间时间段铸液进入第一通气孔道3和第二通气孔道4，减少由于开设第一通气孔道3和第二通气孔道4而带来的铸造缺陷。而实际上本发明的目的就在于，通过第一通气孔道3和第二通气孔道4的加强排气，降低其他部位的缺陷生成概率，可能会增加第一通气孔道3和第二通气孔道4出的管状毛刺缺陷，这一缺陷在出厂时较容易处理。

本发明的使用方法，包括以下步骤：

a.当载有砂芯的上箱体1与下箱体2对接之前，涂抹涂料层，稍用室温气体吹拂晾干，使涂料层的粘度范围为39.5 P·s；在上箱体1与下箱体2对接后，将第一排气管5、第二排气管10及进料斗16分别与型腔连通。

b.开启第一泵机6、第二泵机11、第一空气加热箱7及第二空气加热箱12，使加热气体分别从第一排气管5和第二排气管10对吹进入到型腔内，并控制第一排气管5和第二排气管10内的气温为45℃、气流通量为0.53T，保持10min左右，控制型腔内压为0.16MPa；此时开启振动筛17，将亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体经进料斗16筛到型腔内，使型腔内气氛中的粉尘含量逐步提高。

c.当已筛混合粉体质量达到100mg/L[以型腔体积计]时，提高第一空气加热箱7及第二空气加热箱12的温度，使第一排气管5和第二排气管10流到型腔内的气温达200-220℃，并加大气流通量达0.8-1.2T，再取出进料斗16，通过漏斗塞18堵住浇冒口15，持续加压升温，使型腔内压力达0.33MPa、气温达185℃，保持20-30min。

d.取出第一排气管5和第二排气管10，放气，再通过第一堵头19和第二堵头20将第一通气孔道3和第二通气孔道4堵上，保持20-30min后，取出漏斗塞18打开浇冒口15，开启浇注。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置，包括载有砂芯的上箱体（1）与下箱体（2），其特征在于，所述上箱体（1）砂芯与下箱体（2）砂芯形成的型腔内壁涂抹有涂料层，且所述涂料层的粘度为31-45 P·s；

所述上箱体（1）与下箱体（2）的砂芯接触面处开设有第一通气孔道（3）和第二通气孔道（4），所述第一通气孔道（3）由上箱体（1）砂芯底面开设的半圆凹槽和下箱体（2）砂芯顶面开设的半圆凹槽组成，所述第二通气孔道（4）由上箱体（1）砂芯底面开设的另一个半圆凹槽和下箱体（2）砂芯顶面开设的另一个半圆凹槽组成，所述第一通气孔道（3）和第二通气孔道（4）均为水平设置且在一条直线上；

所述第一通气孔道（3）内穿接有第一排气管（5），所述第一排气管（5）一端伸入到砂芯型腔内，所述第一排气管（5）另一端伸出砂芯型腔外且连接有第一泵机（6），所述第一泵机（6）通过管道连通在第一空气加热箱（7）的底部，所述第一空气加热箱（7）的顶部开通有第一缓冲瓶（8），所述第一缓冲瓶（8）远离第一空气加热箱（7）的一端通过气管连接在第一氮气罐（9）；

所述第二通气孔道（4）内穿接有第二排气管（10），所述第二排气管（10）一端伸入到砂芯型腔内，所述第二排气管（10）另一端伸出砂芯型腔外且连接有第二泵机（11），所述第二泵机（11）通过管道连通在第二空气加热箱（12）的底部，所述第二空气加热箱（12）的顶部开通有第二缓冲瓶（13），所述第二缓冲瓶（13）远离第二空气加热箱（12）的一端通过气管连接在第二氮气罐（14）；

所述上箱体（1）砂芯的顶面处开设有浇冒口（15），所述浇冒口（15）的顶端开口为漏斗状，所述浇冒口（15）内套接有进料斗（16），所述进料斗（16）的顶部开口处设有振动筛（17），所述振动筛（17）上填充有亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体，所述混合粉体的细度为300-400目；

所述上箱体（1）砂芯与下箱体（2）砂芯形成的型腔内壁的涂料层的组分主要有：悬浮剂1-2重量份、黏结剂60-80重量份、耐火石粉料40-45重量份、化学纯乙醇300-320重量份、正丁醇消泡剂3重量份、碳吸附剂5重量份、脂肪醇聚乙烯醚8重量份、氧化铁粉2重量份；

所述黏结剂中包含5%纸浆、15%酚醛树脂、15%聚乙烯醇、10%聚乙酸乙烯乳液、10%聚乙烯醇缩丁醛、20%羧甲基纤维素，其余为粘土；

所述第一空气加热箱（7）内置有螺旋加热管，所述螺旋加热管具体是电阻丝加热管；

所述第一通气孔道（3）和第二通气孔道（4）的内壁均经过涂料涂抹；当进料斗（16）、第一排气管（5）和第二排气管（10）抽出时，所述浇冒口（15）的顶端开口套接有漏斗塞（18），所述第一通气孔道（3）内套接有第一堵头（19），所述第二通气孔道（4）内套接有第二堵头（20）；所述第一堵头（19）和第二堵头（20）一端与型腔内壁齐平，另一端均设有法兰圈并分别通过销钉紧固在上箱体（1）与下箱体（2）的外箱壁上。

2.根据权利要求1所述的一种精密铸造型腔内涂料层的烘干装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.当载有砂芯的上箱体（1）与下箱体（2）对接之前，涂抹涂料层，稍用室温气体吹拂晾干，使涂料层的粘度范围为31-45 P·s；在上箱体（1）与下箱体（2）对接后，将第一排气管（5）、第二排气管（10）及进料斗（16）分别与型腔连通；

b.开启第一泵机（6）、第二泵机（11）、第一空气加热箱（7）及第二空气加热箱（12），使加热气体分别从第一排气管（5）和第二排气管（10）对吹进入到型腔内，并控制第一排气管（5）和第二排气管（10）内的气温为40-50℃、气流通量为0.5-0.6T，保持10min，控制型腔内压为0.15-0.2MPa；此时开启振动筛（17），将亚硫酸钠和碳酸氢铵的混合粉体经进料斗（16）筛到型腔内，使型腔内气氛中的粉尘含量逐步提高；

c.当已筛混合粉体质量占型腔体积的浓度值达到100mg/L时，提高第一空气加热箱（7）及第二空气加热箱（12）的温度，使第一排气管（5）和第二排气管（10）流到型腔内的气温达200-220℃，并加大气流通量达0.8-1.2T，再取出进料斗（16），通过漏斗塞（18）堵住浇冒口（15），持续加压升温，使型腔内压力达0.3-0.35MPa、气温达180-200℃，保持20-30min；

d.取出第一排气管（5）和第二排气管（10），放气，再通过第一堵头（19）和第二堵头（20）将第一通气孔道（3）和第二通气孔道（4）堵上，保持20-30min后，取出漏斗塞（18）打开浇冒口（15），开启浇注。

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