CN112548034A

CN112548034A - 一种铸造砂型、工艺及砂型含水率控制系统

Info

Publication number: CN112548034A
Application number: CN202110018560.XA
Authority: CN
Inventors: 齐晓霓; 朱合刚; 屈晓航; 刘永启; 苗春虎
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2021-03-26

Abstract

一种铸造砂型、工艺及砂型含水率控制系统，属于铸造工艺技术领域。铸造工艺中，为了使型砂在浇铸铁水之前具有一定粘接性，型砂必须含有一定的水分，这些微量的水分在与高温熔融金属相接触时剧烈气化，使铸件表面产生较大粗糙度，严重时还会导致铸件粘砂，导致铸造失败。本发明提供一种变含水率的砂型、铸造的工艺以及砂型含水率的控制方法，相当于提前对砂型特殊的部位进行排气，省去了制作排气孔的步骤，避免了水气在浇铸过程中的蒸发，提高了铸件表面质量。

Description

一种铸造砂型、工艺及砂型含水率控制系统

技术领域

一种铸造砂型、工艺及砂型含水率控制系统，属于铸造工艺技术领域。

背景技术

在铸造工艺中，为了使型砂在浇铸铁水之前具有一定粘接性，型砂必须含有2~4%的水分，这些微量的水分在与高温熔融金属相接触时剧烈气化，使铸件表面产生较大粗糙度，严重时还会导致铸件粘砂，导致铸造失败。目前采用在砂型内合理布置排气孔的方式，避免铸件粘砂，提高铸造质量，但是在砂型中布置气道和气孔仅能排出型腔上部的部分产气，当型砂表面被熔融金属覆盖后，后续产气难以排出，此时铸件表面尤其是型腔的下表面的产气就会继续冲击和恶化铸件表面状况。随着生产过程进一步节能降本的迫切需求，若要进一步提高铸件质量，增多气孔及优化气孔布置的方式已经遇到了瓶颈。

目前尚没有一种能够兼顾减少铸造过程中型砂表面水汽，又不影响铸件表面质量的铸造工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种减少铸造时水分对铸件表面影响，又能保证砂型质量的铸造砂型、工艺及砂型含水率控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铸造砂型，其特征在于：在砂型排气不畅且强度足够的位置含水率低于周围位置30~90%；；所述的排气不畅且强度足够的位置包括：相较于周边砂型表面凸起或凹陷的砂型表面、砂型的锐角部位。

对砂型特殊或异形部位的提前控制含水率，制成变含水率的砂型，使部分排气不畅的位置在金属液接触时不会产生水气，从源头避免了气体对铸件表面的影响，可以大大减少甚至不再使用排气孔，能够简化砂型制作的过程，仅对部分位置降低含水率也避免了为克服水气问题而导致的砂型形状、强度等影响。本身砂型强度高的位置排气更为不畅，因此含水率调低，而对于强度较低的位置，其在浇铸过程中完全能够通过疏松的型砂排气，因此也就不需要过低的含水率。

优选的，所述的相较于周边砂型表面凸起或凹陷的砂型表面中，钝角或圆角部位含水率低于周围位置70~90%。

优选的，所述的钝角或圆角部位含水率低于周围位置85~87%。

优选的，所述的砂型的锐角部位含水率低于周围位置50~70%。

优选的，所述的排气不畅且强度足够的位置通过局部加热蒸发水分降低含水率。加热蒸发的过程较为缓和，不需提前准备不同的含水率的型砂。

一种铸造工艺，其特征在于：砂型制作后调整砂型排气不畅且强度足够的位置的含水率，然后浇铸。砂型制作过程可直接制作完毕后再针对特殊部位控制含水率，相当于提前对砂型进行一次排气，排气效果更好，不会提高砂型制作过程的难度，能有效提高铸件表面的平整度与强度。

优选的，调整含水率的方法为利用热辐射对砂型照射。在所述的铸造工艺中，砂型制作时利用热辐射对排气不畅且强度足够的位置进行不同时间的照射，照射时间越长则含水率越低，浇铸金属液时产生的水气则越少，铸件表面越平整。照射加热的方式不需要接触砂型表面，也没有对砂型直接施加的力，不会影响砂型本身的质量，更接近金属液加入时砂型的表面状态，并且加热温度与过程易于控制。

优选的，所述的热辐射为白炽灯照射。白炽灯照射的加热效率高。

一种用于上述铸造工艺的砂型含水率控制系统，其特征在于：包括三维导轨及热辐射源；热辐射源连接三维导轨。热辐射源的电源也可以连接三维导轨后连接热辐射源，避免连接线在操作过程中影响操作或触碰砂型。三维导轨设置于砂型的周围，能够方便的调整热辐射源的照射位置，对各种异形砂型的边角位置照射降低含水率，实现对异形铸件的铸造。

优选的，热辐射源通过万向管连接三维导轨。万向管能够自由的调整热辐射源的辐射方向，甚至能够调整辐射方向为三维导轨的方向，弥补三维导轨引导热辐射源到达的角度与位置。

优选的，所述的热辐射源为卤钨灯。卤钨灯具有较高的预热效率与加热功率，并且加热温度可控，升温温和，对砂型的影响更小，避免过度加热导致的含水率过低而影响砂型的强度。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：针对性的对铸造使用变含水率的砂型，提前将排气不畅的位置进行排气，同时不影响在砂型制作过程中的粘接能力；并且提供了一种适配该砂型及工艺的系统，能够在砂型制作过程中对各种角度的型砂进行含水率控制，实现各种异型铸件的砂型制作，提高铸件表面的平整度及铸件的强度。

附图说明

图1为实施例1砂型含水率控制系统示意图。

其中：1三维导轨x轴，2三维导轨z轴，3三维导轨y轴，4热照灯连接杆，5热照灯，6砂型，7较低含水率区，8极低含水率区，9低含水率区。

具体实施方式

实施例3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1及实施例对本发明做进一步说明。

以下实施例所述的含水率均采用“铸造型砂在线水分测量仪MS-590”检测，仪器检测精度±0.1%，误差±0.2%。以下实施例所用砂型含水率均为4.5~5%的标准砂型。

实施例1

参照附图1：一种铸造砂型，砂型6中相较于周边砂型6表面凸起或凹陷的砂型表面、砂型6的锐角部位均具有相较于周边砂型6更低的含水率，其中较为平整或圆滑的凸起或凹槽砂型6部分，采用较低的含水率，在本实施例中，较低含水率区7的含水率平均值为2.5~3%，低于周围砂型6（5%含水率）50%~60%；对于钝角形状的凹槽，采用极低含水率的砂型6，在本实施例中，极低含水率区8的含水率为0.7%，低于周围砂型6（5%含水率）86%；对于锐角或尖锐形状的凸起，采用低含水率的砂型6，在本实施例中，低含水率区9的平均含水率为1.5~2%，低于周围砂型6（5%含水率）60~70%。

一种铸造工艺，为实现上述铸造砂型，在砂型制作完毕后，利用卤钨灯分别对较低含水率区7、极低含水率区8、低含水率区9照射，卤钨灯预热1min后，对较低含水率区7照射时间为7~13s；对极低含水率区8照射时间为40s；对低含水率区9照射时间为20~25s。照射完毕后浇铸铁液，完成铸造。

一种砂型含水率控制系统，包括三维导轨与热辐射源，三维导轨包括三维导轨x轴1、三维导轨z轴2、三维导轨y轴3，热辐射源采用热照灯5，热照灯5为卤钨灯；卤钨灯通过热照灯连接杆4连接在三维导轨上，并能够沿着三维导轨移动，三维导轨的三维导轨x轴1、三维导轨y轴3为水平轴，三维导轨z轴2为垂直于底面的轴；三维导轨设置在砂型6的正上方。利用砂型含水率控制系统调整卤钨灯的位置，使卤钨灯对砂型6的不同部位进行照射，以控制砂型6不同部位的含水率，以实现上述铸造工艺。

实施例2

在实施例1的铸造砂型、铸造工艺、含水率控制系统的基础上，砂型含水率控制系统将热照灯连接杆4更换为万向管，卤钨灯设置在万向管端部的内部。

铸造砂型及铸造工艺中，对极低含水率区8的照射时间设置为45s，检测其含水率为0.5。对较低含水率7照射时间设置为10~16s，检测其含水率为2~2.7%。

实施例3

在实施例2的铸造砂型、铸造工艺、含水率控制系统的基础上，砂型含水率控制系统的三维导轨上连接3个卤钨灯。

铸造工艺中，同时对砂型6的三个部位进行热辐射，提高了含水率控制的效率。

铸造砂型中，照射完毕后经含水率检测，较低含水率区7的含水率平均值为2~2.3%；低含水率区9的平均含水率为1.5~1.7%。因此证明缩短砂型6总计的照射时间能够更精准的控制不同部位的含水率。

对比例1

一种铸造工艺，在砂型制作完毕后，扎制排气孔，浇铸铁液，完成铸造。

性能测试

对实施例1~3与对比例1所铸造的铸件在砂型6较为平整或圆滑的凸起或凹槽对应部分、钝角或锐角形状的凹槽对应的部分、锐角或尖锐形状的凸起对应部分，取1平方厘米面积，在显微镜下清点铸件上的孔或凹坑数量，对同一实施例或对比例的所有取样处清点后算出平均值。性能测试结果见下表1。

表1 铸件表面单位面积缺陷数量

。

根据表1，采用本发明所述的砂型含水率控制系统及铸造工艺制得的铸造砂型，能够保持砂型本身形状的同时有效减少浇铸时铸件表面产生水气，从而减少铸件表面的小孔或凹坑，表面相较于传统的排气孔方式排气制得的铸件更平整光滑，尤其根据实施例3的性能测试结果，利用多个卤钨灯同时对铸造砂型进行含水率控制能更精准的控制砂型的含水率而根据实施例2与实施例1的对比，可以看出越长时间的热辐射导致的越低的含水率能够有效的提高铸件表面的平整度，实施例 1~3相比较于对比例1的传统的排气孔的方式对铸件表面具有显著的提升作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种铸造砂型，其特征在于：铸造砂型上排气不畅且强度足够的位置的含水率低于周围位置30~90%；所述的排气不畅且强度足够的位置包括：相较于周边砂型表面凸起或凹陷的砂型表面、砂型的锐角部位。

2.根据权利要求1所述的一种铸造砂型，其特征在于：所述的相较于周边砂型表面凸起或凹陷的砂型表面中，钝角或圆角部位含水率低于周围位置70~90%。

3.根据权利要求2所述的一种铸造砂型，其特征在于：所述的钝角或圆角部位含水率低于周围位置85~87%。

4.根据权利要求1所述的一种铸造砂型，其特征在于：所述的砂型的锐角部位含水率低于周围位置50~70%。

5.根据权利要求1所述的一种铸造砂型，其特征在于：所述的排气不畅且强度足够的位置通过局部加热蒸发水分降低含水率。

6.一种利用权利要求1~5任一项所述的铸造砂型的铸造工艺，其特征在于：砂型制作后调整砂型排气不畅且强度足够的位置的含水率，然后浇铸。

7.根据权利要求6所述的铸造工艺，其特征在于：调整含水率的方法为利用热辐射对砂型照射。

8.一种用于权利要求6~7任一项所述的铸造工艺的砂型含水率控制系统，其特征在于：包括三维导轨及热辐射源；热辐射源连接三维导轨。

9.根据权利要求8所述的砂型含水率控制系统，其特征在于：热辐射源通过万向管连接三维导轨。

10.根据权利要求8所述的砂型含水率控制系统，其特征在于：所述的热辐射源为卤钨灯。