CN110756744A - 一种铸件砂模成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸件砂模成型方法，所述砂模成型方法是通过射砂管经由砂箱上的射砂孔向未经加热的冷模之间的型腔内喷射覆膜砂，直至将冷模之间的型腔内喷满覆膜砂构成覆膜砂层，然后再用设置在冷模一侧下方的加热装置对型腔内的覆膜砂层进行加热，使覆膜砂层在型腔内固化成型。该铸件砂模成型方法具有方法简单、制作砂模模型的用砂量可大幅度减少、可大幅度提高铸件表面光洁度，并且可以提高砂模模型制作效率，可大幅度节省人力，改善工作环境，不会造成环境污染，降低能耗，最主要的是解决了先在冷模型腔内注入覆膜砂后，然后再将覆膜砂层加热固化成型等，这样既可以节省加热能耗，又可以缩短加热时间，还可以减少覆膜砂的用量。

Description

一种铸件砂模成型方法

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，具体涉及一种用于铸件砂模成型方法。

背景技术

目前，干砂实型铸造技术(真空消失模铸造)已经广泛应用于铸造领域，但是，真空消失模铸造过程中，干砂的填实是真空消失模铸造的关键，干砂在填充震实时，如果震实力不够，或者填充不实，在铸造时，就容易造成塌箱，铸造出来的零件也就成了废品。针对这种情况，专利号为200910074893.3的中国专利公开的大型复杂铸件的真空消失模铸造造型方法中所采用的砂箱基本上解决了上述的问题，但是这种砂箱是正方体或者长方体的箱体，对于一些异型铸件，特别是铸件侧面具有侧向横孔的异型铸件，侧孔内的干砂很难填实，经常出现塌箱的情况，铸件上的横孔被金属液填充，铸成残次品，增加了成本。

对于大型的铸件来说，采用上抽气吊压杠压在铸型的干砂上面，进行抽气并为砂箱提供压力，能够很好的解决塌箱、涨箱、漂芯等质量问题；目前的上抽气吊压杠是由同样截面规格的纵横交叉连通的空心(空心部分称为负压腔或者通气道)方钢管构成，空心方钢管称为抽气压杠，各抽气压杠之间间隔500mm以上的距离，抽气压杠的下表面设置与通气道连通的负压孔，在其中一个抽气压杠的一端设置抽气口，抽气压杠的其它端部均密封。但是，目前使用的上抽气吊压杠对铸件的上表面铸造效果并不是特别好，铸造效率也不是很高，这就势必会增加单件的铸造成本，对于现在的市场环境来说，提高产品质量和档次，提高效率，降低成本是大势所趋。

在现有的砂箱铸造中需要消耗大量的铸造用砂，然而目前市场上销售的铸造用砂价格较高。随着铸造用砂价格的增加，铸造件的制作成本也将随之增加，这样势必会影响到铸造件的售价。另外现有铸件的表面比较粗糙，需要对铸件表面的加工量较大，这样既浪费了原材料，又提高了加工工时费用。因此，有必要对现有铸造砂模结构及砂模的加工制作工艺进行改进。另外在现有铸造行业中，翻砂工艺存在有工作环境差，劳动强度大，用砂量多，能耗高等问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种砂模结构简单、制作砂模模型的用砂量可大幅度减少、可大幅度提高铸件表面光洁度、大幅减少加工余量，并且可以提高砂模模型制作效率，可大幅度节省人力，改善工作环境，降低能耗的一种铸件砂模成型方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种铸件砂模成型方法，所述砂模成型方法是通过射砂管经由砂箱上的射砂孔向未经加热的冷模之间的型腔内喷射覆膜砂，直至将冷模之间的型腔内喷满覆膜砂构成覆膜砂层，然后再用设置在冷模一侧下方或上方的加热装置对型腔内的覆膜砂层进行加热，使覆膜砂层在型腔内固化成型。

为了便于将覆膜砂添加到冷模之间的型腔内，优选的技术方案是，所述冷模包括未经加热的型面和模具，所述冷模之间的型腔是由分别设置在上砂箱内或下砂箱内的型面与模具之间构成的具有设定形状及设定厚度的空腔，所述型面是分别设置在上砂箱内、下砂箱内具有设定形状及设定厚度的模型面，且模型面的一面为冷模的一面，所述射砂孔为设置在型面上的通孔且与射砂管连接，所述模具上的一面为冷模的另一面，模具上的冷模一面与型面上的冷模一面大小、形状相同且相隔一定间距设置在型面的对面，所述加热装置包括设置在模具下面的电加热层，覆膜砂在型腔内固化成型为覆膜砂层后，将模具撤除，再将带有覆膜砂层的上砂箱与下砂箱合箱构成铸件空腔。

为了便于将覆膜砂添加到冷模的型腔内，优选的技术方案还有，在所述上砂箱内、下砂箱内分别设置有用于覆膜砂层固化成型的阴模的型面或阳模的型面，在所述阴模的型面上或阳模的型面上设有穿过型面且与上砂箱、下砂箱连通的射砂孔，在所述阴模的型面的对面间隔设定间隙位置设置有阳模的模具，或在所述阳模的型面的对面间隔设定间隙位置设置有阴模的模具，设置在所述阴模的型面或阳模的型面与阳模的模具或阴模的模具之间的间隙用于填充覆膜砂构成覆膜砂层。

该铸件砂模成型方法采用在砂箱内先制作一个被铸造工件的阴模的型面或阳模的型面，然后再在距离阴模的型面或阳模的型面一定距离的位置摆放上一件与阴模的型面或阳模的型面相对应的阳模的模具或阴模的模具，阳模的模具或阴模的模具与阴模的型面或阳模的型面之间的间隙可用于填充覆膜砂层，铸造用砂由设置在阴模的型面或阳模的型面上的射砂孔内喷入，或通过射砂设备由型腔的一侧射入到覆膜砂层内。当然覆膜砂层的边缘是被阴模的型面或阳模的型面与阳模的模具或阴模的模具所封闭的。当覆膜砂层被填充满后，再通过设置在阳模的模具或阴模的模具表面以下的电加热层，通过控制器的控制对阳模的模具或阴模的模具表面以及阴模的型面或阳模的型面进行均匀地加热。由于阳模的模具或阴模的模具以及阴模的型面或阳模的型面均由金属材料制成，当电加热层中的电磁感应加热线圈内流入中低频交流电流时，阳模的模具或阴模的模具表面以及阴模的型面或阳模的型面均在交变磁场的作用下产生涡流电流，通过涡流电流即可将阳模的模具或阴模的模具表面以及阴模的型面或阳模的型面均匀加热，其加热原理如同电磁炉加热金属容器内的物料。被加热后阳模的模具或阴模的模具表面以及阴模的型面或阳模的型面将热量传递给覆膜砂层，将覆膜砂层快速加热，使覆膜砂层内的覆膜砂的膜熔化，并使得覆膜砂层与阴模的型面或阳模的型面粘合在一起。比如首先在上砂箱内制作好带有阴模的型面，然后在下砂箱内做好带有阳模的型面，再将覆膜砂通过射砂管喷入冷模的型腔内并将型面、覆膜砂、模具一起加热，在型腔内形成固化的覆膜砂层，再将上砂箱与下砂箱连接在一起，并且使得上砂箱内具有阴模型面的覆膜砂层与下砂箱内具有阳模型面的覆膜砂层之间留有用于浇注液(如铁水)的空腔，且在阴模的型面及覆膜砂层上预留有浇注口及排气口。

为了达到较少阴模的型面、阳模的型面、阳模的模具、阴模的模具原材料用量，减轻其重量，更重要的是为了减少加热装置对其进行加热时的电能消耗，本发明进一步优选的技术方案还有，所述阴模的型面、阳模的型面、阳模的模具、阴模的模具均为设有一定厚度且具有设定形状的金属壳体结构。

为了提高加热效率，降低加热能耗，简化加热装置的结构构造，使得电加热层只对覆膜砂层进行定向加热，本发明进一步优选的技术方案还有，在所述电加热层内设有电磁感应线圈，将电磁感应线圈与加热电路连接，加热电路与控制器连接，在所述电磁感应线圈导线的外面套装有导热件，所述电磁感应线圈与导热件一起被嵌装在导磁部件内，所述电磁感应线圈用于对阳模的模具或阴模的模具表面及阴模的型面或阳模的型面表面通过电磁感应及导热件的传导进行均匀加热。本段也可考虑简化加热部分的表述。不宜简化的原因同上

为了便于将覆膜砂层留在砂箱的一侧，而且便于覆膜砂层与模具表面脱离，进一步优选的技术方案还有，所述阴模的型面或阳模的型面其表面为粗糙表面，所述阳模的模具或阴模的模具其表面为光滑面。

为了便于对覆膜砂层进行均匀地加热，使得阴模的型面、阳模的型面、阳模的模具、阴模的模具表面上的每一点都得到等同的加热热量，本发明进一步优选的技术方案还有，由若干个所述电磁感应线圈排均匀列成的电加热层的形状与阳模的模具或阴模的模具的表面相适配，若干个电磁感应线圈分别通过加热电路与控制器连接，控制器用于为若干个电磁感应线圈分别提供中低频交流电。

为了便于监控阴模的型面、阳模的型面、阳模的模具、阴模的模具表面被加热的温度及温度变化情况，进一步优选的技术方案还有，在所述阳模的模具或阴模的模具表面以下以及阴模的型面或阳模的型面的表面层的背后均设有与控制器连接的温度传感器。

为了确保覆膜砂层能够具有足够的强度及硬度，同时也为了尽量减少覆膜砂层的厚度，达到节省覆膜砂使用量的目的，进一步优选的技术方案还有，所述覆膜砂层的厚度为4mm～30mm。

为了确保覆膜砂层能够快速固化，并且达到设定的硬度，同时也为了达到节省电能消耗，提高加热效率，缩短覆膜砂的固化时间，进一步优选的技术方案还有，所述加热装置对型腔内的覆膜砂层的加热温度为200℃～300℃，加热时间为2～10min。温度过低加热时间过短，覆膜砂的砂膜不易熔化不易形成固化砂层，温度过高加热时间过长，覆膜砂的砂膜将会焦化也不易形成固化砂层。

本发明的优点和有益效果在于：该铸件砂模成型方法具有方法简单、制作砂模模型的用砂量可大幅度减少、可大幅度提高铸件表面光洁度，大幅减少加工余量，并且可以提高砂模模型制作效率，可大幅度节省人力，改善工作环境，不会造成环境污染，降低能耗，最主要的是采用了先在冷模型腔内注入覆膜砂后，然后再将覆膜砂层加热固化定型等技术手段，这样既可以节省加热能耗，又可以缩短加热时间，还可以减少覆膜砂的用量。

该铸件砂模成型方法通过在砂箱内设置阴模的型面或阳模的型面以及与其间隔设置的阳模的模具或阴模的模具，并在其间隔内填充并固化铸造用的覆膜砂层，这样在铸造时只需要在浇注液型腔外部使用较薄砂层，就可以将工件铸造完成，因此可以极大地节省铸造用覆膜砂，又可以使得铸件表面非常光洁，减少后续后处理和机加工的加工量，既节约了原材料又节省了加工成本。

附图说明

图1是本发明铸件砂模成型方法采用的工装结构示意图之一；

图2是本发明铸件砂模成型方法采用的工装结构示意图之二；

图3是本发明铸件砂模成型方法采用的工装中控制器的控制电路框图。

图中：1、射砂管；2、射砂孔；3、型腔；4、覆膜砂层；5、型面；6、模具；7、上砂箱；8、下砂箱；9、电加热层；10、电磁感应加热线圈；11、控制器；12、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2所示，本发明是一种铸件砂模成型方法，所述砂模成型方法是通过射砂管1经由砂箱上的射砂孔2向未经加热的冷模之间的型腔3内喷射覆膜砂，直至将冷模之间的型腔3内喷满覆膜砂构成覆膜砂层4，然后再用设置在冷模一侧下方的加热装置对型腔3内的覆膜砂层4进行加热，使覆膜砂层在型腔3内固化成型。

为了便于将覆膜砂添加到冷模的型腔内，本发明优选的实施方案是，所述冷模包括未经加热的型面5和模具6，所述冷模之间的型腔3是由分别设置在上砂箱7内或下砂箱8内的型面5与模具6之间构成的具有设定形状及设定厚度的空腔，所述型面5是分别设置在上砂箱7内、下砂箱8内具有设定形状及设定厚度的模型面，且模型面的一面为冷模的一面，所述射砂孔2为设置在型面5上的通孔且与射砂管1连接，所述模具6上的一面为冷模的另一面，模具6上的冷模一面与型面5上的冷模一面大小、形状相同且相隔一定间距设置在型面5的对面，所述加热装置包括设置在模具6下面的电加热层9，覆膜砂在型腔3内固化成型为覆膜砂层4后，将模具撤除，再将带有覆膜砂层4的上砂箱与下砂箱合箱构成铸件空腔。

为了便于将覆膜砂添加到冷模的型腔2内，本发明优选的实施方案还有，在所述上砂箱7内、下砂箱8内分别设置有用于覆膜砂层4固化成型的阴模的型面5或阳模的型面5，在所述阴模的型面5上或阳模的型面5上设有穿过型面5且与上砂箱7、下砂箱8连通的射砂孔2，在所述阴模的型面5的对面间隔设定间隙位置设置有阳模的模具6，或在所述阳模的型面5的对面间隔设定间隙位置设置有阴模的模具6，设置在所述阴模的型面5或阳模的型面5与阳模的模具6或阴模的模具6之间的间隙用于填充覆膜砂构成覆膜砂层4。

该铸件砂模成型方法采用在砂箱内先制作一个被铸造工件的阴模的型面5或阳模的型面5，然后再在距离阴模的型面5或阳模的型面5一定距离的位置摆放上一件与阴模的型面5或阳模的型面5相对应的阳模的模具6或阴模的模具6，阳模的模具6或阴模的模具6与阴模的型面5或阳模的型面5之间的间隙可用于填充覆膜砂层4，铸造用砂由设置在阴模的型面4或阳模的型面4上的射砂孔3内喷入，或通过射砂设备由型腔3的一侧射入到覆膜砂层4内。当然覆膜砂层4的边缘是被阴模的型面5或阳模的型面5与阳模的模具6或阴模的模具6所封闭的。当覆膜砂层4被填充满后，再通过设置在阳模的模具6或阴模的模具6表面以下的电加热层9，通过控制器11的控制对阳模的模具6或阴模的模具6表面以及阴模的型面5或阳模的型面5进行均匀地加热。由于阳模的模具6或阴模的模具6以及阴模的型面5或阳模的型面5均由金属材料(钢板)制成，当电加热层9中的电磁感应加热线圈内流入中低频交流电流时，阳模的模具6或阴模的模具6表面以及阴模的型面5或阳模的型面5均在交变磁场的作用下产生涡流电流，通过涡流电流即可将阳模的模具6或阴模的模具6表面以及阴模的型面5或阳模的型面5均匀加热，其加热原理如同电磁炉加热金属容器内的物料。被加热后阳模的模具6或阴模的模具6表面以及阴模的型面5或阳模的型面5将热量传递给覆膜砂层4，将覆膜砂层4快速加热，使覆膜砂层内的覆膜砂的膜熔化，并使得覆膜砂层4与阴模的型面5或阳模的型面5粘合在一起。比如首先在上砂箱7内制作好带有阴模的型面5，然后在下砂箱8内做好带有阳模的型面5，再将覆膜砂通过射砂管1喷入冷模的型腔3内并将型面5、覆膜砂、模具6一起加热，在型腔3内形成固化的覆膜砂层4，再将上砂箱7与下砂箱8连接在一起，并且使得上砂箱7内具有阴模型面5的覆膜砂层4与下砂箱8内具有阳模型面5的覆膜砂层4之间留有用于浇注液(如铁水)的空腔，且在阴模的型面5及覆膜砂层4上预留有浇注口及排气口。

为了达到较少阴模的型面5、阳模的型面5、阳模的模具6、阴模的模具6原材料用量，减轻其重量，更重要的只为了减少加热装置对其进行加热时的电能消耗，本发明进一步优选的实施方案还有，所述阴模的型面5、阳模的型面5、阳模的模具6、阴模的模具6均为设有一定厚度且具有设定形状的金属壳体结构。

为了提高加热效率，降低加热能耗，简化加热装置的结构构造，使得电加热层9只对覆膜砂层4进行定向加热，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述电加热层9内设有电磁感应线圈10，将电磁感应线圈10与加热电路连接，加热电路与控制器11连接，在所述电磁感应线圈10导线的外面套装有导热件，所述电磁感应线圈10与导热件一起被嵌装在导磁部件内，所述电磁感应线圈10用于对阳模的模具6或阴模的模具6表面及阴模的型面5或阳模的型面5表面通过电磁感应及导热件的传导进行均匀加热。

为了便于将覆膜砂层4留在沙箱的一侧，而且便于覆膜砂层4与模具6表面脱离，本发明进一步优选的实施方案还有，所述阴模的型面5或阳模的型面5其表面为粗糙表面，所述阳模的模具6或阴模的模具6其表面为光滑面。

为了便于对覆膜砂层4进行均匀地加热，使得阴模的型面5、阳模的型面5、阳模的模具6、阴模的模具6表面上的每一点都得到等同的加热热量，本发明进一步优选的实施方案还有，由若干个所述电磁感应线圈10均匀排列成的电加热层9的形状与阳模的模具6或阴模的模具6的表面相适配，若干个电磁感应线圈10分别通过加热电路与控制器11连接，控制器用于为若干个电磁感应线圈10分别提供中低频交流电，中低频交流电的频率为1KHz～5KHz。

为了便于掌控阴模的型面5、阳模的型面5、阳模的模具6、阴模的模具6表面被加热的温度及温度变化情况，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述阳模的模具6或阴模的模具6表面以下以及阴模的型面5或阳的模型面5的表面层的背后均设有与控制器连接的温度传感器12。

为了确保覆膜砂层4能够具有足够的强度及硬度，同时也为了尽量减少覆膜砂层4的厚度，达到节省覆膜砂使用量的目的，本发明进一步优选的实施方案还有，所述覆膜砂层4的厚度可为4mm～30mm，覆膜砂层4的具体厚度可根据铸件的结构尺寸而确定。

为了确保覆膜砂层4能够快速固化，并且达到设定的硬度，本发明进一步优选的实施方案还有，同时也为了达到节省电能消耗，提高加热效率，缩短覆膜砂的固化时间，本发明进一步优选的实施方案还有，所述加热装置对型腔2内的覆膜砂层8的加热温度为200℃～300℃，加热时间为2～10min。温度过低加热时间过短，覆膜砂的砂膜不易溶化不易形成固化砂层，温度过高加热时间过长，覆膜砂的砂膜将会焦化也不易形成固化砂层。

如图3所示，控制电路框图是与现有技术中电磁炉的控制电路相近似的控制器中的控制电路图。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铸件砂模成型方法，其特征在于，所述砂模成型方法是通过射砂管经由砂箱上的射砂孔向未经加热的冷模之间的型腔内喷射覆膜砂，直至将冷模之间的型腔内喷满覆膜砂构成覆膜砂层，然后再用设置在冷模一侧下方或上方的加热装置对型腔内的覆膜砂层进行加热，使覆膜砂层在型腔内固化成型。

2.如权利要求1所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，所述冷模包括未经加热的型面和模具，所述冷模之间的型腔是由分别设置在上砂箱内或下砂箱内的型面与模具之间构成的具有设定形状及设定厚度的空腔，所述型面是分别设置在上砂箱内、下砂箱内具有设定形状及设定厚度的模型面，且模型面的一面为冷模的一面，所述射砂孔为设置在型面上的通孔且与射砂管连接，所述模具上的一面为冷模的另一面，模具上的冷模一面与型面上的冷模一面大小、形状相同且相隔一定间距设置在型面的对面，所述加热装置包括设置在模具下面的电加热层，覆膜砂在型腔内固化成型为覆膜砂层后，将模具撤除，再将带有覆膜砂层的上砂箱与下砂箱合箱构成铸件空腔。

3.如权利要求2所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，在所述上砂箱内、下砂箱内分别设置有用于覆膜砂层固化成型的阴模的型面或阳模的型面，在所述阴模的型面上或阳模的型面上设有穿过型面且与上砂箱、下砂箱连通的射砂孔，在所述阴模的型面的对面间隔设定间隙位置设置有阳模的模具，或在所述阳模的型面的对面间隔设定间隙位置设置有阴模的模具，设置在所述阴模的型面或阳模的型面与阳模的模具或阴模的模具之间的间隙用于填充覆膜砂构成覆膜砂层。

4.如权利要求3所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，所述阴模的型面、阳模的型面、阳模的模具、阴模的模具均为设有一定厚度且具有设定形状的金属壳体结构。

5.如权利要求4所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，在所述电加热层内设有电磁感应线圈，将电磁感应线圈与加热电路连接，加热电路与控制器连接，在所述电磁感应线圈导线的外面套装有导热件，所述电磁感应线圈与导热件一起被嵌装在导磁部件内，所述电磁感应线圈用于对阳模的模具或阴模的模具表面及阴模的型面或阳模的型面表面通过电磁感应及导热件的传导进行均匀加热。

6.如权利要求5所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，所述阴模的型面或阳模的型面其表面为粗糙表面，所述阳模的模具或阴模的模具其表面为光滑面。

7.如权利要求6所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，由若干个所述电磁感应线圈排均匀列成的电加热层的形状与阳模的模具或阴模的模具的表面相适配，若干个电磁感应线圈分别通过加热电路与控制器连接，控制器用于为若干个电磁感应线圈分别提供中低频交流电。

8.如权利要求7所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，在所述阳模的模具或阴模的模具表面以下以及阴模的型面或阳模的型面的表面层的背后均设有与控制器连接的温度传感器。

9.如权利要求8所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，所述覆膜砂层的厚度为4mm～30mm。

10.如权利要求9所述的铸件砂模成型方法，其特征在于，所述加热装置对型腔内的覆膜砂层的加热温度为200℃～300℃，加热时间为2～10min。

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