CN111659857A - 用于使用无机粘结剂制造型芯的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于使用无机粘结剂制造型芯的设备。具体地，使用无机粘结剂的型芯制造设备包括：混制砂进料器、模具和模具加热装置；所述混制砂进料器供应包含砂和无机粘结剂的混制砂；所述模具接收来自混制砂进料器的混制砂并将混制砂模制成型芯；所述模具加热装置对模具加热。所述模具包括上模具和下模具，并且具有在其中形成的堆积混制砂的多个腔室。所述模具进一步包括流体流过的内部流体通道。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0027032的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用结合于本文。
技术领域
本公开涉及用于使用无机粘结剂制造型芯的设备，更具体地涉及使用无机粘结剂的型芯制造设备，所述型芯制造设备改进了型芯的生产率和流动性，用以通过使用无机粘结剂制造大的外型芯。
背景技术
轻合金铸件或铸铁铸件使用由砂制成的型芯，用以实现内部形状或外部形状。图1示出了其中组装有小的内型芯和大的外型芯的型芯组件(core package)。
通常，通过如下方式制造型芯：通过将砂和粘结剂混合来制备混制砂，将混制砂引入模具中，然后通过将热或化学反应施用至模具来固化粘结剂。
型芯制造方法根据与砂混合的粘结剂的类型以及固化方法进行分类。粘结剂的示例包括有机粘结剂、无机粘结剂等。有机粘结剂由于其快速的固化速度而被广泛使用。但是，有机粘结剂在型芯的制造和铸造加工中可能产生气体和气味，因此会导致环境污染以及铸件质量变差。
近年来，在型芯制造中越来越多地使用将无味无烟的无机粘结剂用作粘结剂的环保方法。然而，因为当使用无机粘结剂来模制大的外型芯时需要许多热源和大量时间，所以使用无机粘结剂的方法未能应用到使用大的外型芯的型芯组件。因此，需要用于使用无机粘结剂制造大的外型芯的改进技术。
发明内容
本公开用以解决现有技术中出现的上述问题，同时完整地保持了现有技术所实现的优点。
本公开的一方面提供了使用无机粘结剂的型芯制造设备，该型芯制造设备将在外侧被加热之后引入到模具中的流体重新加热，从而使模具中的多个腔室的温度保持一致。
本公开的另一方面提供了使用无机粘结剂的型芯制造设备，该型芯制造设备将热空气直接注入待固化的型芯的中心部分中，从而减少了型芯烧结时间，这样进而缩短了型芯制造周期。
本公开的另一方面提供了使用无机粘结剂的型芯制造设备，该型芯制造设备即使在使用无机粘结剂制造大的外型芯的情况下，也能够确保大的外型芯的生产率和质量。
本公开要解决的技术问题并不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其它技术问题。
根据本公开的一个方面，用于使用无机粘结剂制造型芯的设备包括：混制砂进料器、模具和模具加热装置；所述混制砂进料器供应通过使砂和无机粘结剂混合而制得的混制砂；所述模具接收来自混制砂进料器的混制砂，并且将混制砂模制成型芯；所述模具加热装置对模具加热。所述模具包括上模具和下模具，并且具有在其中形成的堆积混制砂的多个腔室。所述模具进一步包括流体流过的内部流体通道。所述模具加热装置包括：加热管道、第一加热器和第二加热器；所述加热管道设置在模具外侧并与内部流体通道连接，以便允许流体流入或流出内部流体通道并使流体循环通过内部流体通道；所述第一加热器与加热管道连接，并且对从模具被释放到加热管道然后再次被引入模具中的流体加热；所述第二加热器设置在模具内侧以便与内部流体通道的中间位置邻近，并且对流过内部流体通道的流体加热。
该设备可以进一步包括热空气供应装置，所述热空气供应装置将热空气供应至模具中以便使引入模具中的混制砂固化。所述模具可以进一步包括：吹气孔和中空吹气针(blow pin)；所述吹气孔贯穿通过上模具以与腔室连接，从而使得来自热空气供应装置的热空气被注入堆积在腔室内的混制砂中；所述中空吹气针插入穿过上模具以延伸至每个腔室的中心部分，从而使得供应的热空气被注入待固化的型芯的中心部分中。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本公开的上述和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见：
图1为示出型芯组件的示例的图，所述型芯组件包括通过本公开制造的多个型芯；
图2为示出从下模具的表面上方观看时，根据本公开使用无机粘结剂的型芯制造设备的实施方案的图；
图3为示出在模具中安装有适用于本公开的第二加热器的状态的示意图；
图4为示出根据本公开的使用无机粘结剂的型芯制造设备的截面图；
图5为示出安装有适用于本公开的吹气针的状态的放大图；
图6为示出本公开的吹气喷嘴的截面立体图；
图7为示出在吹气喷嘴中未安装破碎器的情况的截面图；
图8为示出在吹气喷嘴中安装有破碎器的状态的截面图；以及
图9为示出根据本公开的在吹气喷嘴中安装有隔热构件的状态的截面图。
附图标记说明
10：型芯
20：型芯组件
100：型芯制造设备
200：混制砂进料器
300：吹气装置
310：吹气板
311：通孔
312：冷却管道
320：密封构件
330：吹气喷嘴
331：喷嘴本体
332：喷嘴管
333：射出管
334：破碎器
334a：主体
334b：破碎突起
335：套构件
S：隔热空间
336：隔热槽
337：鼓风机橡胶
M：混制砂
400：模具
401：腔室
405：内部流体通道
410：上模具
411：上基座
413：吹气孔
420：吹气针
430：下模具
431：下基座
433：排气孔
450：支撑件
500：模具加热装置
510：加热管道
520：第一加热器
530：第一控制器
540：第二加热器
550：温度传感器
560：第二控制器
600：热空气供应装置
610：室腔
700：脱模器。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本公开的示例性实施方案。
以下实施方案是适用于理解根据本公开的使用无机粘结剂的型芯制造设备的技术特征的实施方案。然而，本公开并不限于以下实施方案，并且本公开的技术特征不受以下实施方案的限制。此外，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。
参考图2至图4，根据本公开实施方案的使用无机粘结剂的型芯制造设备100包括混制砂进料器200(未示出)、模具400和模具加热装置500。
混制砂进料器200供应通过使砂和无机粘结剂混合而制得的混制砂。无机粘结剂可以为具有硅和钠的无机化合物，例如硅酸钠，但并不限于此。混制砂进料器200可以包括使所供应的砂与无机粘结剂进行混合的混捏(kneading)机，并且通过混捏机制得的混制砂可以被供应到模具400中。
模具400可以接收来自混制砂进料器200的混制砂，并且可以将混制砂模制成型芯。模具400可以包括上模具410和下模具430，并且可以具有在其中形成的堆积混制砂的多个腔室401。模具400可以进一步包括流体流过的内部流体通道405。
具体地，上模具410和下模具430可以彼此接合，以便形成在其中模制型芯的腔室401(参考图4)。上基座411可以设置在上模具410的顶部，下基座431可以设置在下模具430的底部。
多个腔室401可以在其中接收由混制砂进料器200供应的混制砂。在图2中示出了腔室401的示例。如在图2所示的实施方案中，多个腔室401a、401b和401c可以形成为不同的形状，并且一个模具400可以通过多个腔室401a、401b和401c模制多个型芯10。多个型芯10可以被组装以形成如在图1中所示的型芯组件20。腔室401的形状和数量可以根据型芯组件20进行不同的变化，并不限于在图2中所示的实施方案。
模具400可以进一步包括流体流过的内部流体通道405。
具体地，内部流体通道405可以形成在模具400内，以便允许流体流过上模具410和下模具430的整个区域。例如，内部流体通道405能够以之字形形成，并且可以包括：将流体从外侧引入模具400中的入口，以及将流体从模具400释放到外侧的出口。在此，流体可以为被模具加热装置500加热的油，但并不限于此。
参考图2和图3，用于对模具400加热的模具加热装置500包括加热管道510、第一加热器520和第二加热器540。模具加热装置500可以将模具400预加热到合适的温度，并且可以在制造型芯10的期间使模具400保持高温。
加热管道510设置在模具400的外侧。加热管道510与内部流体通道405连接，以便允许流体流入或流出内部流体通道405并使流体在整个内部流体通道405中循环。
具体地，在一个实施方案中，加热管道510的一个端部和相对的端部可以分别与内部流体通道405的入口和出口连接，并且加热管道510和内部流体通道405可以形成流体循环通过的闭合循环通道。
第一加热器520与加热管道510连接，并对从模具400被释放到加热管道510然后再次被引入模具400中的流体加热。具体地，在一个实施方案中，第一加热器520可以位于模具400的外侧并与加热管道510连接，并且可以在模具400外侧加热流体。由第一加热器520加热的流体可以被供应到内部流体通道405中，以便将热量传递至模具400，并且在流过模具400时冷却的流体可以在循环通过加热管道510时被再次加热。在此，第一加热器520可以为油加热器，但不限于此。
如上所述，通过第一加热器520以及加热管道510和内部流体通道405的循环管道可以使流体保持预定的温度，从而可使模具400的温度得以保持。
本公开的模具加热装置500可以进一步包括第二加热器540。第二加热器540设置在模具400的内侧。第二加热器540位于与内部流体通道405的中间位置邻近的位置(即位于内部流体通道的入口与出口之间大约中间的位置)，并且对流过内部流体通道405的流体加热。
具体地，在一个实施方案中，内部流体通道405可以围绕形成有多个腔室401a、401b和401c的区域形成，以便将热量传递至多个腔室401a、401b和401c。当在模具400外侧由第一加热器520加热的流体在模具400内冷却时，与位于内部流体通道的中间位置与入口之间的多个腔室401相比，可能无法将热量适当地传递至位于内部流体通道405的中间位置与出口之间的腔室401c。结果是，模具400中的腔室401的温度取决于腔室401的位置而变化。
位于大约在模具400的中间区段内的位置处的第二加热器540可以对在被第一加热器520加热之后引入模具400中的流体重新加热。更具体地，在一个实施方案中，第二加热器540可以安装于在多个腔室401之间的位置之中的至少一个位置，并且可以将热量传递至内部流体通道405。此外，如在图2所示的实施方案中，第二加热器540可以与内部流体通道405接触。然而，并不限于此，可以进行各种变化和修改，只要能够对流过内部流体通道405的流体加热即可。
例如，第二加热器540可以为电加热器。然而，第二加热器540的类型并不限于此，并且能够与内部流体通道405邻近地安装在模具400中以对流过内部流体通道405的流体加热的任何加热构件均可以用作第二加热器540。
第二加热器540可以将适量的热量传递至位于内部流体通道405的中间位置与出口之间的腔室401c，从而使得在模具400内的整个区域中的温度保持一致，由此使腔室401之间的温度差异最小化。因此，第二加热器540可以用于补偿在模具400中的流体的温度，从而改进型芯的生产率。
模具加热装置500可以进一步包括第一控制器530和第二控制器560。
参考图2，第一控制器530可以获取从内部流体通道405被释放到加热管道510的流体的温度，并且可以基于所获取的温度来控制第一加热器520以在流体被再次引入到内部流体通道405中之前将该流体加热至预设温度。输送到内部流体通道405的入口的流体的温度可以通过第一控制器530来保持一致。
参考图3，基于接收自温度传感器550(其测量与第二加热器540邻近的内部点的温度)的温度，第二控制器560可以控制第二加热器540来调节内部点的温度以达到预设温度。在此，图3为示出图2的第二加热器540的示意图，而本公开的实施方案并不限于此。此外，在图3中所示的腔室401可以为图2所示的多个腔室401a、401b和401c中的任何一个，并且可以例如为位于内部流体通道405的中间位置与出口之间的腔室401c。
温度传感器550可以安装在模具400的内侧或外侧，用以测量与第二加热器540邻近的位置处的温度。第二控制器560可以接收来自温度传感器550的信号并且可以基于接收自温度传感器550的温度来控制第二加热器540。因此，可以使穿过与第二加热器540邻近的内部流体通道405的流体保持预定的温度。
参考图4和图5，本公开的型芯制造设备100可以进一步包括热空气供应装置600。热空气供应装置600可以将热空气供应到模具400中以使引入模具400中的混制砂固化。可以通过设置在模具400下方的脱模器700使固化的型芯10脱模。在图4中示出了具有与图2所示的腔室401a、401b和401c不同的形式的腔室401d。然而，下面将描述的热空气供应装置600和吹气针420并非限制于施用到图4所示形状的腔室401d，而是可以施用到形成在模具400中的所有腔室401。
模具400可以进一步包括吹气孔413和吹气针420。吹气孔413可以形成为穿过上模具410以与腔室401d连接，并且可以将来自热空气供应装置600的热空气注入到堆积在腔室401d内的混制砂中。吹气针420可以形成为中空形状。吹气针420可以插入穿过上模具410以延伸至腔室401d的中心部分，并且可以将所供应的热空气注入到待固化的型芯10的中心部分中。
穿过上模具410形成的吹气孔413可以将热空气供应装置600的室腔610与腔室401d连接起来。此外，下模具430可以具有排气孔433(通过该排气孔433释放所注入的热空气)，并且支撑件450可以支撑模具400。来自热空气供应装置600的热空气可以通过吹气孔413被供应到模具400中(参考图5中的A1)。所供应的热空气可以将热量传递至待固化的型芯10，并且可以通过排气孔433释放出去(参考图5中的A2)。
当仅通过吹气孔413供应热空气时，由于吹气孔413形成在腔室401d的外侧，所以热空气可能无法到达待固化的型芯10的中心部分。结果是，要花费大量时间来使型芯10的中心部分固化，并且型芯10的内部的质量会变差。
为了解决这个问题，本公开的模具400进一步包括吹气针420。吹气针420可以插入上模具410中，并且可以将热空气供应装置600的室腔610与腔室401d连接起来。吹气针420可以插入直至延伸到腔室401d的中心部分。因此，可以将热空气直接注入到待固化的型芯10的中心部分中(参考图5中的流动A2)，从而可以减少型芯烧结时间，这样可以使得型芯制造周期缩短。
参考图6和图8，本公开的型芯制造设备100可以进一步包括吹气装置300。吹气装置300可以设置在混制砂进料器200与模具400之间，以将混制砂从混制砂进料器200引入到模具400中。
吹气装置300包括吹气板310和吹气喷嘴330。吹气板310可以安装在上模具410的上方，并且可以分配所供应的混制砂。吹气喷嘴330可以将供应的混制砂吹入到腔室401d中，并且可以安装成贯穿通过吹气板310和上模具410。
具体地，在一个实施方案中，吹气板310可以安装在模具400上方并且可以分配从混制砂进料器200所供应的混制砂。吹气板310可以具有形成在其中的多个通孔311。通过通孔311可以将混制砂引入到模具400中，并且通过通孔311可以将来自热空气供应装置600的热空气供应到模具400中以使混制砂固化。吹气喷嘴330可以安装成穿过通孔311、上基座411和上模具410。
此外，吹气板310可以具有冷却水流过的冷却管道312。当引入混制砂时，流过冷却管道312的冷却水可以防止烧结通过吹气喷嘴330引入的混制砂。可以在吹气板310与模具400的上基座411之间设置密封构件320，以在吹气板310与模具400之间形成密封。
具体地，吹气喷嘴330可以包括喷嘴本体331、喷嘴管332和破碎器334。
喷嘴本体331可以安装成穿过上模具410，并且可以形成为在内侧具有空的空间的圆柱形形状。喷嘴管332可以插入喷嘴本体331中，并且混制砂可以穿过喷嘴管332。可以将射出管333装配到喷嘴管332中。在这种情况下，通过射出管333可以将混制砂M引入到模具400中。此外，鼓风机橡胶337可以联接至喷嘴本体331的下端部。
破碎器334可以设置在喷嘴管332中，并且可以破碎引入到喷嘴管332中的混制砂M。对破碎器334的类型和形状没有特别限制，只要破碎器334能够安装在喷嘴管332中以破坏引入到喷嘴管332中的混制砂M即可。
例如，参考图6和图8，破碎器334可以包括主体334a和破碎突起334b。主体334a可以形成为适配至喷嘴管332的上端部中的环形。破碎突起334b可以从主体334a的内周表面突出，用以破碎引入的混制砂M。
具体地，参考图7，在引入大量的砂(沙)以制造大的外型芯或引入有缺陷的混制砂M的情况下，吹气喷嘴330可能被堵塞。结果是，引入到吹气喷嘴330中的混制砂M的流动性可能变差，从而使得大型芯的深部的形状会与设计不符。此外，由于吹气喷嘴330的堵塞，模具400无法适当地填充有混制砂M。因此，型芯的质量会变差。
参考图8，本公开可以通过使用设置在吹气喷嘴330中的破碎器334来解决该问题。破碎器334可以破碎引入到吹气喷嘴330中的包括有缺陷的混制砂M的混制砂M，从而使混制砂M的尺寸均一，这样进而改进了所引入的混制砂M的流动性。因此，即使在形成大的外型芯的情况下，本公开也可以防止型芯的质量变差，从而确保的型芯的质量一致。
参考图6和图9，吹气喷嘴330可以进一步包括套构件335。为了使来自模具400的热损失最小化，套构件335可以覆盖喷嘴本体331的外周表面并且可以由隔热材料形成。
此外，套构件335可以在与喷嘴本体331接触的内周表面上具有隔热空间S。例如，套构件335可以包括以凹形形成在套构件335的内周表面(其与喷嘴本体331接触)上的多个隔热槽336。隔热槽336可以形成隔热空间S。然而，形成在套构件335的内周表面上的隔热空间S并不限制于隔热槽336，而是可以进行各种变化和修改。
具体地，如上所述，冷却水流过的冷却管道312可以形成在吹气板310中。当引入混制砂M时，通过使用流过冷却管道312的冷却水来冷却吹气喷嘴330，从而可以防止来自模具400的热量被传递至混制砂M。
然而，因为在引入大量的砂(沙)以制造大的外型芯的情况下吹气喷嘴330与模具400长时间相互接触，所以冷却水的容量可能不足。结果是，经预加热的模具400的热量会被传递至吹气喷嘴330和混制砂M，因此，会烧结吹气喷嘴330中的混制砂M从而堵塞吹气喷嘴330(参考图7的B)。
通过用由隔热材料制成的套构件335覆盖喷嘴本体331的外周表面并且在套构件335与喷嘴本体331之间形成隔热空间S，本公开可以使得从模具400到吹气喷嘴330的热传递最小化。因此，通过吹气喷嘴330所引入的混制砂M的流动性可以得到改进。因此，即使在制造大的外型芯的情况下，也可以确保均一的流动性，这使得型芯的质量得以改进。
如上所述，根据本公开的使用无机粘结剂的型芯制造设备包括与模具外侧的第一加热器分开应用的第二加热器，从而使模具中多个腔室的温度保持一致，这样进而改进了型芯的生产率。
此外，根据本公开，型芯制造设备将热空气直接注入到待固化的型芯的中心部分中，从而减少了型芯烧结时间，这样进而缩短了型芯制造周期。
根据本公开，使用无机粘结剂的型芯制造设备通过使用与模具外侧的第一加热器分开应用的第二加热器，将在外侧被加热之后引入模具中的流体重新加热，从而使模具中多个腔室的温度保持一致，这样进而改进了型芯的生产率。
此外，根据本公开，型芯制造设备将热空气直接注入到待固化的型芯的中心部分中，从而减少了型芯烧结时间，这样进而缩短了型芯制造周期。
此外，根据本公开，在使用无机粘结剂制造大的外型芯的情况下，型芯制造设备减少了运行时间，从而确保了型芯的生产率并改进了所引入的混制砂的流动性，由此改进了型芯的质量。
在上文中，尽管已经参考示例性实施方案和附图描述了本公开，但是本公开并非限于此，在不脱离所附权利要求书要求保护的本公开的精神和范围的情况下，本公开所属领域的技术人员可以对本公开进行各种修改和变化。
Claims (10)
1.一种使用无机粘结剂的型芯制造设备，所述设备包括：
混制砂进料器，其配置为供应通过使砂和无机粘结剂混合而制得的混制砂；
模具，其配置为接收来自所述混制砂进料器的所述混制砂，并且将所述混制砂模制成型芯，所述模具包括上模具和下模具并且具有设置在其中的堆积所述混制砂的多个腔室，所述模具进一步包括流体流过的内部流体通道；以及
模具加热装置，其配置为对所述模具加热，
其中，所述模具加热装置包括：
加热管道，其设置在所述模具的外侧，所述加热管道与所述内部流体通道连接，以允许流体流入或流出所述内部流体通道并且使流体在整个内部流体通道中循环；
第一加热器，其与所述加热管道连接，所述第一加热器配置为对从所述模具被释放到所述加热管道然后再次被引入到所述模具中的流体加热；以及
第二加热器，其设置在所述模具的内侧，以与所述内部流体通道的中间位置邻近，所述第二加热器配置为对流过所述内部流体通道的流体加热。
2.根据权利要求1所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述内部流体通道围绕所述多个腔室所位于的区域而设置，以将热量传递到所述多个腔室，并且
所述第二加热器设置于在所述多个腔室之间的至少一个位置，并且将热量传递至所述内部流体通道。
3.根据权利要求1所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述模具加热装置进一步包括：
第一控制器，其配置为获取从所述内部流体通道被释放到所述加热管道的流体的温度，并且基于所获取的温度来控制所述第一加热器，以将被再次引入到所述内部流体通道中的流体加热到预设温度；以及
第二控制器，其配置为基于由温度传感器所测得的温度，控制所述第二加热器来调节穿过与所述第二加热器邻近的内部点的流体的温度以达到预设温度，所述温度传感器配置为测量与所述第二加热器邻近的内部点的温度。
4.根据权利要求1所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其进一步包括：
热空气供应装置，其配置为将热空气供应到所述模具中以使堆积至所述模具中的混制砂固化，
其中，所述模具进一步包括：
吹气孔，其贯穿通过所述上模具以与所述腔室连接，从而使得来自所述热空气供应装置的热空气通过所述吹气孔而被注入到堆积在所述腔室内的混制砂中；以及
中空的吹气针，其插入穿过所述上模具以延伸到每个腔室的中心部分，所述吹气针配置为将热空气注入到型芯的中心部分从而使型芯固化。
5.根据权利要求1所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其进一步包括：
吹气装置，其设置在所述混制砂进料器与所述模具之间以将混制砂从所述混制砂进料器引入到所述模具中；
其中，所述吹气装置包括：
吹气板，其安装在所述上模具的上方并且配置为将混制砂分配至所述模具；以及
吹气喷嘴，其贯穿通过所述吹气板和所述上模具，所述吹气喷嘴配置为将混制砂吹入到所述腔室中。
6.根据权利要求5所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述吹气喷嘴包括：
圆柱形的喷嘴本体，其配置为贯穿通过所述上模具；
喷嘴管，其插入到所述圆柱形的喷嘴本体中以使混制砂穿过所述喷嘴管；以及
破碎器，其设置在所述喷嘴管中并且配置为破碎引入到所述喷嘴管中的混制砂。
7.根据权利要求6所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述破碎器包括：
环形的主体，其装配到所述喷嘴管的上端部中；以及
破碎突起，其从所述主体的内周表面突出以破碎所引入的混制砂。
8.根据权利要求6所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述吹气喷嘴进一步包括套构件，所述套构件配置为覆盖所述喷嘴本体的外周表面以使来自所述模具的热损失最小化，所述套构件包含隔热材料。
9.根据权利要求8所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述套构件包括在其内周表面上的隔热空间，所述隔热空间与所述喷嘴本体接触。
10.根据权利要求8所述的使用无机粘结剂的型芯制造设备，其中，所述套构件包括以凹形形成在其内周表面上的多个隔热槽，所述隔热槽与所述喷嘴本体接触。
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