CN1116973A - 生产铸模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用真空气流制造压实良好的铸模的方法。在本方法中，型砂(5)被送入由模板(2)和装在模板上的砂箱(3)限定的空间中，该空间在砂箱(3)的上部由封盖(6)封闭。抽走封闭空间中的空气以便将封闭空间中的型砂颗粒间的气压降至1乇至150乇，然后从空间上部向封闭空间引入空气，使空间中的压力能够以15大气压/秒的速率增加以压缩型砂。本方法无需设置通气孔，由于无气流反射，铸模上无裂痕。

Description

生产铸模的方法

本发明涉及一种生产铸模的方法，其中，型砂被送入一个由模板和砂箱限定的造型空间，然后由气流压实。

日本专利A，58—502090公开了一种压缩型砂的方法，其中，型砂被送入一个由模板和放在模板上的砂箱限定的造型空间，向型砂施加气流，特别是施加压缩空气的脉冲压力。

然而，由于这种普通方法中所使用的压缩空气是由空气压缩机产生的，在空气中含有少量的润滑剂，而且当将压缩空气排入大气时，空气中的润滑剂和型砂中的微小颗粒也随空气排出，这会对环境产生有害的影响。

另外，在已经公知的一种方法，使用压缩空气，在深袋(deeppocket)中形成通气孔以改善压实效果(例如日本专利A55—120450)。

然而，在模板上形成通气孔会增加了制模成本。另外，通气孔不能在任何需要的位置上形成，这是因为，如果在相应于铸模和熔融金属接触的配合面的模板面上形成通气孔，那么，铸件的表面就会留下通气孔的痕迹，从而影响产品质量。

另外，当使用由压缩空气产生的脉冲压力时，反射脉冲压力会在铸模上引起裂痕。

本发明旨在克服上述问题。本发明的目的在于提供一种生产铸模的简便方法，它不会在铸模上产生裂痕，也不用在模板上形成通气孔，同时还可保证环境清洁。

为了完成本发明的上述目的，按照本发明的生产铸模的方法包括以下步骤：将型砂送入由模板和装在模板上的砂箱所限定的空间中；用封盖覆盖砂箱的上部；然后使用气流压实型砂，其特征在于所述方法还包括以下步骤：从模板、砂箱和封盖封闭的空间中抽出空气以便在该空间形成真空，使该空间中的型砂颗粒之间的空气压力可介于1乇至150乇，以及从该空间的上部向该空间引入空气以便使该空间中的压力以15大气压/秒的压力梯度增大至外界压力，从而压实型砂。下文中将用这种方法形成的气流称为“真空气流”。

上述方法还可以包括在用真空气流压实之后的机械压实，其特征在于：上述机械压实包括以下步骤：将一压板以密封的方式插入封盖内的空间，在封盖中固定地支承该压板；从由模板、砂箱、封盖和压板限定的空间抽出空气以便使该空间形成真空；使压板从支承状态松释同时保持该空间中的真空，从而使压板在作用在压板上的外界压力和真空之间的压差的作用下降下，从而压迫型砂。

在本发明的上述结构中，可以不使用压缩空气而是使用大气压和真空之间的压差压实型砂。这样在模板上就无需通气孔，也可以在没有可引起铸模裂痕的气流反射的条件下生产铸模。另外，除真空气流外再加上机械压实，使型砂在下部主要由真空气流压实，而在上部主要受机械压实使用。因此，铸模具有均匀的硬度。

附图的简要说明：

图1是本发明一实施例的示意图；

图2是上述实施例在施加本发明的真空气流阶段的示意图；

图3是上述实施例在施加本发明的机械压实阶段的示意图；

图4是表示由真空气流施加压力时，在砂箱中的压力分布的曲线图；

图5是表示由普通的压缩空气施加压力时，在砂箱中的压力分布的曲线图。

下面对照附图描述本发明的推荐实施例。在图1中，一模框3和一填充框4放置在具有模型1的模板2上。模板2、模框3和填充框4形成一个造型空间，在该空间中送入型砂。模板2、模框3和填充框4也放置在升降台T上。一水平和垂向可动的封盖6放置在由模板、模框和填充框构成的组件上方。封盖6具有一台阶，因而封盖上部的直径大于封盖下部的直径。缸8安装在封盖6的顶板7的中部。一压板10固定在缸8的活塞杆9的远端。压板10可滑动地进入由封盖6的具有较小内径的下部限定的空间，使造型空间被密封。压板10可以由锁紧装置(未画出)可松释地锁紧。封盖6的下部内侧通过一个孔，气管11和阀12与一个抽气装置13或一真空源相连通，上述孔在上述下部的一侧上形成。封盖6的内部空间14在封盖6的顶板7处通过阀15和管16与大气连通。一压力传感器17a安装在封盖6的下部，而压力传感器17b和17c则分别安装在框3和4的组件的上部和下部。另外，沿压板10的周围装有密封18，一开口压力头17通过弹簧19悬挂于压板10。

在上述布置中，当型砂5被送入由模板2和框(砂箱)3和4所限定的造型空间之后，填充框4和封盖6如图2所示相配合。然后，阀12打开，抽气装置13工作以便使由模板2，框3，4和封盖6封闭的内部空间形成需要的真空。此后，阀12关闭，封盖上方的阀15打开将空气引入封闭的空间。空气流入封盖6和压板10之间的空腔，然后流入型砂5以实施型砂的第一次压缩。

此后，如图3所示，压板10降入封盖6的下部，即，压板位于小直径部分，因此压板10和封盖6形成气密状态，然后由锁紧装置(未画出)使压板锁定，使其不能垂向移动。然后抽气装置13工作以减小由模板2，框3，4，封盖6，压板10和密封18封闭的空间中的压力，形成需要的真空度。此时，一个向下的力作用在压板10上。这个向下的力由压板的重力和作用在压板上表面的大气压和上述封闭空间的真空(减小的压力)之间的压差形成。但是，压板由于被锁紧装置锁定而保持在原位。当真空度达到需要的值时，使压板10的锁紧松开，向下的合力使其落下。因此，开口压力头17以需要的方式压迫型砂5。然后，压板10由缸8向上移至其原位，如图2所示。

然后，升降台T降下，使填充框4与封盖6分开，封盖从框3，4移开。

虽然在图示实例中，在压板10上装有开口压力头17，但是也可以不设这个压力头，而是可以由压板10本身压缩型砂。

如图2所示由真空源13引入大气时，封闭空间中的压力由传感器17a，17b和17c测定。图4中画出了压力值的推荐变化情况。图4是分别由传感器17a，17b和17c测出的阀15打开后压力A，B和C(乇)随时间(毫秒)变化的曲线图。下面对这些压力作出说明。

首先，真空度越大，压实的效果就越大，这是因为引入空气更为迅速的原因。封闭空间的真空度应为1乇至150乇，推荐值为1乇至100乇，最好为1乇至50乇。在图4中，压力大约为1乇。

使真空度为1乇至150乇的原因是，如果空气压力大于150乇，那么，空气压力和大气压力之间的压差就会太小，因而就必须用大的孔引入空气以取得适当的压力梯度，而这样大的孔是无法实现的。如果空气压力大于100乇，那么，引入真空气流前存在的空气易于妨碍气流的有效引入，因而使气流引入的情况不佳。使气压小于1乇就要求设置大型抽气装置，因此，1乇至50乇的压力是最佳的。

但是，如果空气通过小管进入，较高的真空度得以维持，型砂就不会很好地被压缩。这就是说，必须有一定的压力梯度。压力梯度取决于压力传感器的位置而不同。在传感器17a处的压力梯度需要至少为每秒15大气压，最好为每秒30大气压。这个值可以小于普通压缩空气气流情况中的压力梯度。

其原因如下：气流对型砂的压实程度取决于对型砂上部的压力和对模板附近型砂的压力之间的压差。

上述压差是在下述两种情况下使用相同的压力增加速率检查的，即，在以普通方式将压缩空气加至大气压时，以及使用本发明的真空气流(图4中，在传感器17a处压力增加速率为200大气压/秒)时。在普通的压缩空气气流情况中，在传感器17b处的型砂中的压力在传感器17b处型砂的上部压力增加后10毫秒增加(见图5)。但是，在真空气流的情况中，上述时间是20毫秒(见图4)。因此，可以发现，在真空气流的情况中，在型砂上、下部之间可以保持足够的压差。

换言之，在普通的压缩空气气流的情况中，靠近模板的压力在型砂上部的压缩空气达到目标气压之前就开始增加。与此相反，在真空气流的情况中，靠近模板的压力在型砂的上部的压力达到大气压之后才开始增加。

这是本发明独特的压力变化，这表明在型砂上、下部之间的压差取决于型砂的压实程度的这种使用气流的制模方法中，能量可比普通方法更有效地得以利用。

因此，即使在真空气流的情形中所使用的压力小于普通的压缩空气气流法中所用的压力，在真空气流的情形中使用在型砂上的能量也可大于普通压缩空气气流的情况。

另外，在普通的压缩空气气流法中，压差是通过深袋中设置通气孔而局部增加的。然而，由于本发明中压差是使用真空气流产生的，可不设这种通气孔。

另外，一定的压力梯度必须在某个期间维持，以便向型砂提供足够的能量。

在压力变稳之前有大的振动时，如图5所示，型砂会垂向振动而在型砂中产生裂痕。与此相反，试验表明，由于在本发明中，振幅很小，铸模足够硬，无裂痕形成。

在本发明的真空气流法中还采用机械压实时，压板10被迅速移动，使型砂得到良好压实。这是由于在压板10上方的大气压和下方的真空之间有大的压差，由于压板靠其自重移动，由于在压板10下方没有妨碍真空气流，使其变慢的空气，以及由于在下板10下方没有空气，不会有会妨碍型砂压实的那种在压缩后的空气膨胀或空气反射。

因此，压板10可以不用高压空气而下落以便压缩型砂。

综上所述，因为不使用压缩空气，本发明可保持工作环境清洁，由于无需在模板上设置通气孔，可降低模板生产成本，改善产品表面状况。在真空气流法中，压力增加是在压力降至接近真空的值之后进行的，而且所用的压力梯度可低达15大气压/秒，在所生产的铸模上不会出现裂痕，可获得均匀的铸模。

另外，当型砂借助真空方式机械压实时，由于压实是利用大气压和真空之间的压差进行的，因而本发明方法所使用的装置的刚性和强度都低于普通的装置。另外，由于压实是在真空中进行的，不会产生妨碍铸模生产的气流反射。

本专业技术人员懂得，上述实施例只是为了进行说明，可以对其进行各种变化而并不超出本发明的范围。

Claims (5)

1.一种生产铸模的方法，它包括以下步骤：将型砂送入由模板和装在模板上的砂箱限定的空间中；用一封盖覆盖砂箱的上部；然后使用气流压迫型砂，其特征在于所述方法还包括以下步骤：

从由模板、砂箱和封盖封闭的空间抽走空气以便使所述空间形成真空，使所述空间中的型砂颗粒间的空气压力介于1乇至150乇；

从所述空间的上部将空气引入所述空间以便在所述空间中形成气流，从而使所述空间中的压力以15大气压/秒的压力梯度增至外界压力，从而压实型砂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述气流是由外界压力引起的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在用气流压缩型砂之后的机械压迫型砂上表面的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述机械压迫型砂上表面的步骤包括以下步骤：

在封盖内的空间中以和其密封的关系插入一压板，并在封盖中固定地支承所述压板；

从由模板、砂箱、封盖和压板封闭的空间中抽走空气使该空间形成真空；以及

在保持空间中的真空时将压板从支承中松释，从而借助作用在压板上的外界压力和真空之间的压差使压板下落从而压迫型砂。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：型砂是使用开口压力头压迫的，所述压力头通过弹簧悬挂于所述压板，因而压力头可以缩回。

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