CN111390120A - 一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，包括如下步骤：步骤1：采用铸铁根据芯铁直径D及芯铁长度H铸造中空的芯铁，在芯铁表面沿芯铁的径向及轴向加工沟槽；在芯铁中部加工基准面和销孔，在基准面上加工10mm宽的止口；步骤2：制作石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ，石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ均为扇形结构；石墨冷铁Ⅰ的外侧面加工沟槽，均沿径向钻销孔；步骤3：制作固定销；步骤4：组装芯铁系统，芯铁系统包括芯铁、固定销以及两层石墨冷铁组，每一层的石墨冷铁组均包括数量相等的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ；步骤5：将芯铁系统放入芯盒；步骤6：将树脂铬矿砂注入芯盒。本发明解决了现有技术中常规制芯方法制得的砂芯质量不高等问题。

Description

一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法

技术领域

本发明涉及铸造制芯领域，具体而言，尤其涉及一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法。

背景技术

注塑机模板铸件属于超厚大断面铸铁件其壁厚大于1米，由于设计结构因素中间位置都有一个定位孔，该孔处于铸件最大热节处铁水凝固缓慢容易产生缩松缺陷，用于形成该孔的砂芯处于铸件中部四周包裹铁水，高温铁水对砂芯的热作用时间长使该孔造成渗透粘砂，粘砂只能通过碳弧气刨去除浪费成本并容易损伤铸件，又砂芯发气量大孔表面容易形成气孔缺陷。该中间孔的常规制芯方法是直接向芯盒中放入树脂硅砂，树脂砂中部放置实心铸铁圆棒作芯骨，但是常规方法制得的砂芯质量不高且无法解决上述问题。

发明内容

根据上述提出的现有技术中常规制芯方法制得的砂芯质量不高等技术问题，而提供一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法。本发明主要通过改善造型制芯方法，通过制造专有芯铁，石墨冷铁等组成中间芯铁系统，带有此芯铁系统的铬矿砂砂芯将高温铁水热量通过芯铁的中间通孔排出型外，增加铁水冷却速率，将树脂砂受热分解的气体排出型外，保证砂芯在铁水浮力下不变形，解决了铸件中间孔粘砂、缩松、气孔缺陷，保证了铸件质量。

本发明采用的技术手段如下：

一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，包括如下步骤：

步骤1：制作芯铁

根据注塑机模板两端的中间孔直径d，保证芯铁在径向的吃砂量t1为60～100mm，确定芯铁直径D＝d-2t1；根据芯盒长度h，保证芯铁在轴向的吃砂量t2为60～100mm，确定芯铁长度H＝h-t2，t1＝t2；

采用铸铁根据芯铁直径D及芯铁长度H铸造中空的芯铁，在芯铁表面沿芯铁的径向及轴向加工沟槽；沟槽底面钻

的透气孔，透气孔与芯铁中心通孔相连通；在芯铁中部加工基准面和销孔，在基准面上加工10mm宽的止口；

步骤2：制作石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ

石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ均为扇形结构；

根据注塑机模板中部的中间孔直径d1，保证径向吃砂量t3为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ的外弧半径R1＝1/2d1-t3，石墨冷铁Ⅰ的内弧半径R2等于石墨冷铁Ⅱ的外弧半径R3，石墨冷铁Ⅱ的内弧半径R4等于芯铁上基准面处的半径；

根据注塑机模板中部的中间孔长度h1，保证轴向吃砂量t4为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的厚度均为H1＝1/2(h1-2t4)；

保证组装后的芯铁系统中同一层石墨冷铁组内相邻石墨冷铁在周向上的吃砂量t5为30～60mm，确定石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的扇形角度；

石墨冷铁Ⅰ的外侧面加工沟槽；石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ均沿径向钻销孔；

步骤3：制作固定销

采用钢制材料制作固定销，固定销的长度L满足：R1＜L＜1/2d1；

步骤4：组装芯铁系统，芯铁系统包括芯铁、固定销以及两层石墨冷铁组，每一层的石墨冷铁组均包括数量相等的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ；

(1)将透气绳缠绕到芯铁表面的沟槽内，缠绕方式为沿芯铁径向的沟槽缠绕一圈后沿芯铁轴向的沟槽伸入芯铁中心的通孔缠绕一圈；

(2)安装第一层石墨冷铁组，将第一层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ沿芯铁的周向放到芯铁中部的止口上并通过固定销固定到芯铁上，将石墨冷铁Ⅰ通过固定销固定到石墨冷铁Ⅱ外侧；

(3)在第一层石墨冷铁组上方安装第二层石墨冷铁组，将第二层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ放到芯铁中部的止口上并通过固定销固定到芯铁上，将石墨冷铁Ⅰ通过固定销固定到石墨冷铁Ⅱ外侧；第二层的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ分别与第一层的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的位置一一对应；

(4)将透气绳缠绕至石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ表面沟槽内并引入芯铁中心的通孔内；

(5)用8号铁丝将第一层石墨冷铁组与第二层石墨冷铁组锁紧；

步骤5：将芯铁系统放入芯盒中；

步骤6：将树脂铬矿砂注入芯盒，逐层紧实待树脂砂硬化后起型得到砂芯，然后在砂芯上涂三遍醇基镐英粉涂料或石墨涂料，底层涂料的波美度为60～65，中间层涂料的波美度为60～65，面层涂料的波美度为45～50，最终清理干净的砂芯即可放入铸型等待浇注。

进一步地，基准面的光洁度为6.3。

进一步地，石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的扇形角度为54°。

进一步地，芯盒为分层对开式，分层原则为在有芯铁系统情况下不影响舂砂以及在芯铁系统的直径变化处进行分层。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，采用的中间芯铁系统可以加快高温铁水冷却速度，可以将树脂砂产生的高温气体排出型外，解决铸件缩松及气孔缺陷，提高铸件质量；同时，铸件打箱后中间孔型砂直接溃散节约碳弧气刨等清理动能，石墨冷铁及芯铁可反复利用。

基于上述理由本发明可在铸造制芯等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为中间孔芯铁结构示意图。

图2为石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ结构示意图。

图3为固定销结构示意图。

图4为芯铁系统结构示意图。

图5为芯铁系统放入芯盒中的示意图。

图6为制得的砂芯在铸型中的示意图。

图中：1、芯铁；2、透气孔；3、销孔Ⅰ；4、基准面；5、止口；6、石墨冷铁Ⅰ；7、石墨冷铁Ⅱ；8、销孔Ⅱ；9、固定销；10、芯盒；11、砂芯；12、铸型。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

本发明提供了一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，包括如下步骤：

步骤1：制作芯铁1

根据注塑机模板两端的中间孔直径d，保证芯铁1在径向的吃砂量t1为60～100mm，确定芯铁1直径D＝d-2t1；根据芯盒10长度h，保证芯铁1在轴向的吃砂量t2为60～100mm，确定芯铁1长度H＝h-t2，t1＝t2；

采用铸铁根据芯铁1直径D及芯铁1长度H铸造中空的芯铁1，在芯铁1表面沿芯铁1的径向及轴向加工沟槽，用于挂砂并作为放置透气绳的基准；沟槽底面钻

的透气孔2，透气孔2与芯铁1中心通孔相连通；在芯铁1中部加工基准面4和销孔Ⅰ3，基准面4的光洁度为6.3，在基准面4上加工10mm宽的止口5；

步骤2：制作石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7

石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7均为扇形结构；

根据注塑机模板中部的中间孔直径d1，保证径向吃砂量t3为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ6的外弧半径R1＝1/2d1-t3，石墨冷铁Ⅰ6的内弧半径R2等于石墨冷铁Ⅱ7的外弧半径R3，石墨冷铁Ⅱ7的内弧半径R4等于芯铁1上基准面4处的半径；

根据注塑机模板中部的中间孔长度h1，保证轴向吃砂量t4为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的厚度均为H1＝1/2(h1-2t4)；

保证组装后的芯铁1系统中同一层石墨冷铁组内相邻石墨冷铁在周向上的吃砂量t5为30～60mm，确定石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的扇形角度；

石墨冷铁Ⅰ的外侧面加工沟槽；石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7均沿径向钻销孔Ⅱ8；

步骤3：制作固定销9

采用钢制材料制作固定销9，固定销9的长度L满足：R1＜L＜1/2d1；

步骤4：组装芯铁系统，芯铁系统包括芯铁1、固定销9以及两层石墨冷铁组，为了保证落砂之后石墨冷铁能从中间孔中取出，因此设计了两层石墨冷铁组，每一层的石墨冷铁组均包括数量相等的石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7；

(1)将透气绳缠绕到芯铁1表面的沟槽内，缠绕方式为沿芯铁1径向的沟槽缠绕一圈后沿芯铁1轴向的沟槽伸入芯铁1中心的通孔缠绕一圈；

(2)安装第一层石墨冷铁组，将第一层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ7沿芯铁的周向放到芯铁中部的止口5上并通过固定销9固定到芯铁1上，将石墨冷铁Ⅰ6通过固定销9固定到石墨冷铁Ⅱ7外侧；

(3)在第一层石墨冷铁组上方安装第二层石墨冷铁组，将第二层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ7放到芯铁中部的止口5上并通过固定销9固定到芯铁1上，将石墨冷铁Ⅰ6通过固定销9固定到石墨冷铁Ⅱ7外侧；第二层的石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7分别与第一层的石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的位置一一对应；

(4)将透气绳缠绕至石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7表面沟槽内并引入芯铁1中心的通孔内；

(5)用8号铁丝将第一层石墨冷铁组与第二层石墨冷铁组锁紧；

步骤5：将芯铁系统放入芯盒10中

芯盒10为分层对开式，分层原则为在有芯铁系统情况下不影响舂砂以及在芯铁系统的直径变化处进行分层；

步骤6：将树脂铬矿砂注入芯盒10，逐层紧实待树脂砂硬化后起型得到砂芯11，然后在砂芯上涂三遍醇基镐英粉涂料或石墨涂料，底层涂料的波美度为60～65，中间层涂料的波美度为60～65，面层涂料的波美度为45～50，最终清理干净的砂芯即可放入铸型12等待浇注。

下面以具体实例说明本发明所述的技术方案，某6600吨注塑机模板铁水重量135吨，断面厚度1.6米，其两端的中间孔直径d＝350mm，中部的中间孔直径d1＝1200mm，中部中间孔长度h1＝680mm，芯盒10长度h＝1965mm；

采用本发明所述制芯方法进行制芯，具体包括以下步骤：

步骤1：制作如附图1所示的芯铁1，芯铁1在径向的吃砂量t1＝65mm，芯铁1在轴向的吃砂量t2＝t1＝65mm；芯铁1直径D＝d-2t1＝350-2*65＝220mm，芯铁1长H＝h-t2＝1965-65＝1900mm，芯铁1通孔直径为100mm，表面沟槽尺寸为30*15mm，芯铁1上钻有20个

的透气孔2，芯铁中部加工成基准面4，基准面4的表面光洁度为6.3，止口5宽度10mm，即基准面4处的直径为220-2*10＝200mm，基准面4处钻有6个

的销孔Ⅰ3；

步骤2：制作如图2所示的石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7，根据注塑机模板中部的中间孔直径d1，保证径向吃砂量t3为90mm，确定石墨冷铁Ⅰ6的外弧半径R1＝1/2d1-t3＝1/2*1200-90＝510mm，石墨冷铁Ⅰ6的内弧半径R2等于石墨冷铁Ⅱ7的外弧半径R3，R2＝R3＝310mm；石墨冷铁Ⅱ7的内弧半径R4等于芯铁1上基准面4处的半径，R4＝100mm；

根据注塑机模板中部的中间孔长度h1，保证轴向吃砂量t4为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的厚度均为H1＝1/2(h1-2t4)＝1/2(680-2*100)＝240mm；

保证组装后的芯铁1系统中同一层石墨冷铁组内相邻石墨冷铁在周向上的吃砂量t5为30～60mm，确定石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的扇形角度为54°；

石墨冷铁Ⅰ的外侧面加工有3排10*12mm的挂砂沟槽；石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7均沿径向钻2个

的销孔Ⅱ8；

步骤3：制作如图3所示的固定销9，固定销9由钢制圆棒加工而成其尺寸长度L要满足R1＜L＜1/2d1，即510＜L＜600，所以该固定销9尺寸设计为长度L＝560mm，直径为18mm；

步骤4：如图4所示，在本实施例所述的芯铁系统中，石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的数量各为12个，每一层石墨冷铁组包括的石墨冷铁Ⅰ6和石墨冷铁Ⅱ7的数量各为6个；

步骤5：将芯铁系统放入芯盒中，如图5所示；

步骤6：将树脂铬矿砂注入芯盒，逐层紧实待树脂砂硬化后起型，砂芯上三遍醇基镐英粉涂料，砂芯清理干净后放入铸型等待浇注，如图6所示。

本发明通过改善造型制芯方法，通过制造专有芯铁，石墨冷铁等组成中间芯铁系统，带有芯铁系统的铬矿砂砂芯将高温铁水热量通过芯铁的中间通孔排出型外，增加铁水冷却速率，将树脂砂受热分解的气体排出型外，保证砂芯在铁水浮力下不变形，保证了铸件质量；同时制芯材料为铬矿树脂砂，铬矿砂热导率高于硅砂几倍，热膨胀小不与氧化铁反应具有很好的耐火度，石墨冷铁具有密度小，导热性能高，蓄热能力强，铸铁芯铁热收缩率小高温下能保证砂芯强度。

通过生产实践表明采用本方法生产的大型注塑机模板铸件中间孔没有粘砂现象，铸件开箱后型砂自然脱落，中间孔加工后质量好没有缩松及气孔缺陷，提高了铸件质量与生产效率。

本申请的方法操作可靠可以有效解决大型模板中间孔粘砂、缩松、气孔缺陷，提高铸件质量，提高清整效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：制作芯铁

根据注塑机模板两端的中间孔直径d，保证芯铁在径向的吃砂量t1为60～100mm，确定芯铁直径D＝d-2t1；根据芯盒长度h，保证芯铁在轴向的吃砂量t2为60～100mm，确定芯铁长度H＝h-t2，t1＝t2；

采用铸铁根据芯铁直径D及芯铁长度H铸造中空的芯铁，在芯铁表面沿芯铁的径向及轴向加工沟槽；沟槽底面钻

的透气孔，透气孔与芯铁中心通孔相连通；在芯铁中部加工基准面和销孔，在基准面上加工10mm宽的止口；

步骤2：制作石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ

石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ均为扇形结构；

根据注塑机模板中部的中间孔直径d1，保证径向吃砂量t3为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ的外弧半径R1＝1/2d1-t3，石墨冷铁Ⅰ的内弧半径R2等于石墨冷铁Ⅱ的外弧半径R3，石墨冷铁Ⅱ的内弧半径R4等于芯铁上基准面处的半径；

根据注塑机模板中部的中间孔长度h1，保证轴向吃砂量t4为60～100mm，确定石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的厚度均为H1＝1/2(h1-2t4)；

保证组装后的芯铁系统中同一层石墨冷铁组内相邻石墨冷铁在周向上的吃砂量t5为30～60mm，确定石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的扇形角度；

石墨冷铁Ⅰ的外侧面加工沟槽；石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ均沿径向钻销孔；

步骤3：制作固定销

采用钢制材料制作固定销，固定销的长度L满足：R1＜L＜1/2d1；

步骤4：组装芯铁系统，芯铁系统包括芯铁、固定销以及两层石墨冷铁组，每一层的石墨冷铁组均包括数量相等的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ；

(1)将透气绳缠绕到芯铁表面的沟槽内，缠绕方式为沿芯铁径向的沟槽缠绕一圈后沿芯铁轴向的沟槽伸入芯铁中心的通孔缠绕一圈；

(2)安装第一层石墨冷铁组，将第一层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ沿芯铁的周向放到芯铁中部的止口上并通过固定销固定到芯铁上，将石墨冷铁Ⅰ通过固定销固定到石墨冷铁Ⅱ外侧；

(3)在第一层石墨冷铁组上方安装第二层石墨冷铁组，将第二层石墨冷铁组的石墨冷铁Ⅱ放到芯铁中部的止口上并通过固定销固定到芯铁上，将石墨冷铁Ⅰ通过固定销固定到石墨冷铁Ⅱ外侧；第二层的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ分别与第一层的石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的位置一一对应；

(4)将透气绳缠绕至石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ表面沟槽内并引入芯铁中心的通孔内；

(5)用8号铁丝将第一层石墨冷铁组与第二层石墨冷铁组锁紧；

步骤5：将芯铁系统放入芯盒中；

步骤6：将树脂铬矿砂注入芯盒，逐层紧实待树脂砂硬化后起型得到砂芯，然后在砂芯上涂三遍醇基镐英粉涂料或石墨涂料，底层涂料的波美度为60～65，中间层涂料的波美度为60～65，面层涂料的波美度为45～50，最终清理干净的砂芯即可放入铸型等待浇注。

2.根据权利要求1所述的大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，其特征在于，基准面的光洁度为6.3。

3.根据权利要求1所述的大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，其特征在于，石墨冷铁Ⅰ和石墨冷铁Ⅱ的扇形角度为54°。

4.根据权利要求1所述的大型注塑机模板铸件中间孔砂芯的制芯方法，其特征在于，芯盒为分层对开式，分层原则为在有芯铁系统情况下不影响舂砂以及在芯铁系统的直径变化处进行分层。

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