CN113000794B - 一种砂芯防变形工装 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种半圆弧型砂芯防变形工装，所述砂芯包括内层半圆弧型主体砂芯和外层气道砂芯；所述砂芯防变形工装包括随型芯骨、定位连接组件和防变形结构；所述随型芯骨包括第一主体芯骨和第二主体芯骨；所述第二主体芯骨随型所述外层气道砂芯，为弧形结构，设置于所述气道的内腔；所述第二主体芯骨的两端端头连接所述第一主体芯骨；所述防变形结构包括支撑杆；所述支撑杆设置于所述砂芯外部，所述支撑杆通过所述定位连接组件连接至所述第一主体芯骨和第二主体芯骨所述第一主体芯骨设置于所述内层半圆弧型主体砂芯的内圈。本发明有效的解决半圆弧型砂芯起型问题，防止砂芯的变形和断裂，提升砂芯的起型质量和效率，减少铸件缺陷的产生。

Description

一种砂芯防变形工装

技术领域

本发明涉一种铸造用砂芯防变形工装，尤其涉及一种半圆弧型砂芯防变形工装。

背景技术

在铸造生产中，部分铸件由于受制于铸件结构和工艺方案的限制，砂芯结构呈顶部连接的双层半圆弧型，此类砂芯尤其在气缸类产品气道结构处砂芯最为常见。

如蒸汽轮机低压内缸，一般分上下半铸造加工后装配，其单半产品呈现双层结构，缸壁中间设置有若干蜗壳式进气通道，因此其外层气道砂芯结构一般均呈现顶部连接的双层半圆弧型结构，外层半圆弧砂芯只靠顶部连接呈悬臂结构，且外层砂芯重量较大，此类砂芯一般均为水平填砂，因为轮廓面积较大一般需要4个起吊点起型，但是外层半圆弧砂芯部分一般不能直接设置起吊点，这样极易在起芯时因为起吊调整不平受力不均匀而使悬臂的外层砂芯结构发生变形或者断裂，造成砂芯的报废或者影响最终铸件质量，目前还没有克服以上缺陷的工装。

发明内容

本发明提供了一种砂芯防变形工装及使用方法，工装与随型的主体芯骨配合使用，保证砂芯在起芯、下芯以及放置和起吊过程中不发生变形，有效的解决了此类半圆弧型砂芯变形导致的砂芯半成品报废及铸件尺寸不合、夹砂等缺陷的产生。

一种砂芯防变形工装，所述砂芯包括内层半圆弧型主体砂芯和外层气道砂芯；所述砂芯防变形工装包括随型芯骨、定位连接组件和防变形结构；所述随型芯骨包括第一主体芯骨和第二主体芯骨；所述第二主体芯骨为弧形结构，所述第二主体芯骨的两端端头连接所述第一主体芯骨；所述防变形结构包括支撑杆，所述支撑杆通过所述定位连接组件连接至所述第一主体芯骨和第二主体芯骨；所述支撑杆设置于所述砂芯外部，所述第一主体芯骨设置于所述内层半圆弧型主体砂芯的内圈；所述第二主体芯骨随型所述外层气道砂芯，设置于所述气道的内腔。

在其中一个实施例中，所述第一主体芯骨上还设置有竖向芯骨，所述竖向芯骨平行于所述支撑杆，且所述支撑杆下方对应设置有所述竖向芯骨。

在其中一个实施例中，所述竖向芯骨朝向所述支撑杆的方向上设置有芯骨支垫支撑，所述芯骨支垫支撑与所述支撑杆之间还设置有支撑垫片。

在其中一个实施例中，所述定位连接组件包括螺纹管和连接螺杆。所述支撑杆上对应所述螺纹管位置处设置连接孔；所述连接螺杆穿过所述连接孔螺纹连接所述螺纹管。

在其中一个实施例中，所述螺纹管垂直设置于所述竖向芯骨和第二主体芯骨上，且设置于所述竖向芯骨的所述螺纹管和设置于所述第二主体芯骨上的所述螺纹管分布在一条直线上，高度一致；且所述螺纹管上设置有三角加强筋。

在其中一个实施例中，所述芯骨支垫支撑和所述螺纹管的高度相同，所述支撑垫片的顶部高于所述砂芯的顶部。

在其中一个实施例中，所述支撑杆设置两个，两个所述支撑杆在所述砂芯的重心两侧对称分布。

在其中一个实施例中，两个所述支撑杆的水平间距大于等于所述外层气道砂芯最小半径的1/3。

在其中一个实施例中，所述第二主体芯骨设置有至少两个主干芯骨，所述主干芯骨两两之间间隔设置若干拉筋。

在其中一个实施例中，所述主体芯骨上设置芯鼻，所述支撑杆上设置吊鼻。

为实现本发明目的，本发明还提供了一种砂芯防变形工装的使用方法：

所述砂芯的芯盒分上下两层设计，所述砂芯的芯盒包括上层芯盒结构和下层芯盒结构，制芯时，将所述专用芯骨按照放置位置定位放置在所述下层芯盒结构内，并将所述螺纹管内放置堵塞物进行密封，防止流砂时异物进入难以清理，然后组装上层芯盒结构；

制芯时，将所述螺纹管的顶部及所述芯骨支垫支撑裸露出来，待型砂硬化后，起所述上层芯盒结构，并取出所述螺纹管内的堵塞物；

在所述支撑支垫上放置所述支撑垫片，然后将所述支撑杆上的所述连接孔与所述螺纹管对齐后放置所述支撑杆；

利用所述连接螺杆穿过所述连接孔将所述支撑杆和所述专用芯骨紧固在一起，所述支撑垫片的上下层分别与所述支撑杆和所述芯骨支垫支撑相贴合；可在所述连接螺杆和所述支撑杆之间放置螺杆垫片使连接更加牢固。

本发明提供的一种砂芯防变形工装，使原来砂芯悬臂的外圈半圆弧结构与内圈结构连接成稳定结构，工装操作简单，可重复使用，可以有效的解决大型双层半圆弧型结构砂芯的起型问题，防止起芯过程中由于起吊难以调平，提升拉力分布不均匀导致的悬臂外层砂芯的变形和断裂问题，大幅度的提升了此类砂芯的起型质量和效率，减少铸件缺陷的产生。

附图说明

图1：双层半圆弧型砂芯结构示意图

图2：双层半圆弧型砂芯专用芯骨结构示意图

图3：双层半圆弧型砂专用芯骨与支撑杆装配剖视图

图4：设置砂型防变形工装的双层半圆弧型砂芯使用状态示意图

其中，1-第一主体芯骨；2-第二主体芯骨；3-芯骨支垫支撑；4-三角加强筋；5-螺纹管；6-芯鼻；7-内层半圆弧型主体砂芯；8-外层气道砂芯；9-吊鼻；10-支撑杆；11-连接螺杆；12-支撑垫片；13-螺杆垫片；14-第一竖向芯骨；15-第二竖向芯骨；16-主干芯骨；17-方钢主干芯骨；18-拉筋。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种顶部连接的双层半圆弧型结构砂芯，砂芯结构如图1，包含内层半圆弧型主体砂芯7和外层气道砂芯8，由于内层半圆弧型主体砂芯7和外层气道砂芯8为双层结构，且形状为半圆弧型，双层结构间稳定性差且重心偏向一侧，尤其在吊运和下芯的过程中，砂芯极易发生变形或严重损坏的现象。本实施例公开一种砂芯的防变形工装，包括随型芯骨、定位连接组件和防变形结构。

如图2所示，本发明中的随型芯骨包括第一主体芯骨1和第二主体芯骨2，第一主体芯骨1设置于砂芯内圈的内层半圆弧形主体砂芯7，第二主体芯骨2设置于砂芯外圈的外层气道砂芯8。

第二主体芯骨2呈半圆弧结构，根据外层气道砂芯8的尺寸选择了三个主干芯骨16，主干芯骨16材质为螺纹钢，主干芯骨16为半圆环结构，三个主干芯骨16两两之间设置拉筋，三个主干芯骨16上间隔设置了若干组的拉筋18，拉筋18将三个主干芯骨16连接为一个整体，使第二主体芯骨2的端面呈三角形分布的稳定结构。

第一主体芯骨1是由方钢制作，第一主体芯骨1的主体有两道平行的方钢主干芯骨17组成，两道平行的方钢主干芯骨17之间利用若干横梁方钢进行连接，第二主体芯骨2的两端连接在第一主体芯骨1的一侧，使第二主体芯骨2和第一主体芯骨1成为一个整体的随型芯骨。同时，第二主体芯骨2和第一主体芯骨1呈现D型的连接结构，保证砂型结构的稳定性。

由于双层半圆弧型结构的砂芯的重心位于内层半圆弧型主体砂芯的内圈半圆部分，因此，在砂芯的重心两侧对称设置了五个竖向芯骨，分别垂直连接在第一主体芯骨1的方钢主干芯骨17上，朝向第二主体芯骨2的一侧。其中包括一对对称设置的第二竖向芯骨15，在第二竖向芯骨15上分别对称设置了芯鼻6，芯鼻6两两对称设置，水平和竖直方向均沿重心对称，共设置四处芯鼻6用于砂芯起芯时起吊；另外包括一对对称设置的第一竖向芯骨14，设置的一对第一竖向芯骨14之间的水平间距大于等于外圈砂芯外层气道砂芯8的最小半径的1/3。

定位连接组件包括了螺纹管5和连接螺杆11，在第一竖向芯骨14上分别设置有螺纹管5，螺纹管5垂直设置在第一竖向芯骨14，每个第一竖向芯骨14上设置两个螺纹管5，两个螺纹管5在同一条直线上，同一直线方向上的第二主体芯骨2上也设置有1个螺纹管，且高度一致。在螺纹管5的两侧分别设置有三角加强筋4，设置在第一竖向芯骨14上的螺纹管5的三角加强筋4的一端连接在第一竖向芯骨14上，另一端连接在螺纹管5上；设置在第二主体芯骨2的螺纹管5的三角加强筋4一端连接在第二主体芯骨上2，另一端连接在螺纹管5上，从而保证螺纹管5的连接强度，三角加强筋4的高度小于螺纹管5的高度，厚度可控制在10-20mm。根据不同砂芯大小选择螺纹管5的直径，螺纹管的内径可控制在15-30mm,外径对应选择25-40mm。螺纹管5的高度依据随型芯骨的吃砂量进行确定，螺纹管5的高度不小于50mm，并保证随型芯骨放入芯盒后螺纹管5的顶面稍低于芯头面及气道面。

如图3，防变形结构包括支撑杆10，支撑杆10由空心方钢制作，支撑杆10的长宽尺寸80-100mm，厚度8-10mm，支撑杆10的长度保证至少长于最外侧两个螺纹管50-100mm。在长度方向与螺纹管5的对应处设置通孔，通孔直径大于适配连接螺杆直径1-2mm。

在竖向芯骨14上中间的螺纹管5和第二主体芯骨2之间靠近第二主体芯骨2一侧的竖向芯骨14上设置有芯骨支垫支撑3。芯骨支垫支撑3与螺纹管5的顶部等高，起吊时，在芯骨支垫支撑3的顶部与支撑杆10之间设置支撑垫片12，从而保证起吊时悬臂外层气道砂芯8的重量对于支撑杆10的向下拉力通过支撑垫片12和芯骨支垫支撑3传递至随型芯骨上，而不会直接作用于砂芯，避免直接支撑在内圈砂芯主体上导致内圈砂芯支撑点损坏，也有效避免了外层气道砂芯向下变形断裂。其中，支撑垫片12的长度和宽度一般保证在100-150mm,高度5-20mm，确保放置后支撑垫片顶面高于砂芯顶面3-5mm，且保证上下侧分别与支撑杆10和芯骨支垫支撑12相互贴合，从而确保起吊时的受力传递至支撑垫片，而非直接将受力点作用于砂芯引起砂芯的变形和损伤。

支撑杆10上对应螺纹管5设置通孔，连接螺杆11穿过支撑杆10上的通孔螺纹连接至螺纹管5内，从而将支撑杆10固定连接在第一主体芯骨1和第二主体芯骨2上。连接螺杆11和螺纹管5相互配合，配合的深度保证至少为螺纹管5的高度的2/3，连接螺杆11与螺纹管5的配合深度大于30mm。连接螺杆11和支撑杆10之间可放置螺杆垫片13，从而使定位连接组件和支撑杆之间的固定更加牢靠。

结合图4，设置砂型防变形工装的双层半圆弧型砂芯使用状态示意图，支撑杆10位于砂芯的外部，为了进一步实现防变形工装的便捷吊运，在砂芯外部的支撑杆10上两侧对称设置有吊鼻9，由φ20-φ30mm圆钢弯曲焊接于支撑杆上，位于支撑杆10长度的1/4处。

提供防变形工装的使用，使原来砂芯悬臂半圆弧砂芯的外圈部分和内圈部分连接成为稳定结构。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种砂芯防变形工装，其特征在于，所述砂芯包括内层半圆弧型主体砂芯和外层气道砂芯；

所述砂芯防变形工装包括随型芯骨、定位连接组件和防变形结构；

所述随型芯骨包括第一主体芯骨和第二主体芯骨；

所述第二主体芯骨为弧形结构，所述第二主体芯骨的两端端头连接所述第一主体芯骨；

所述防变形结构包括支撑杆，所述支撑杆通过所述定位连接组件连接至所述第一主体芯骨和第二主体芯骨；

所述支撑杆设置于所述砂芯外部，所述第一主体芯骨设置于所述内层半圆弧型主体砂芯的内圈；所述第二主体芯骨随型所述外层气道砂芯，设置于所述气道的内腔。

2.根据权利要求1所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述第一主体芯骨上还设置有竖向芯骨，所述竖向芯骨平行于所述支撑杆，且所述支撑杆下方对应设置有所述竖向芯骨。

3.根据权利要求2所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述竖向芯骨朝向所述支撑杆的方向上设置有芯骨支垫支撑，所述芯骨支垫支撑与所述支撑杆之间还设置有支撑垫片。

4.根据权利要求3所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述定位连接组件包括螺纹管和连接螺杆，所述支撑杆上对应所述螺纹管位置处设置连接孔；所述连接螺杆穿过所述连接孔螺纹连接所述螺纹管。

5.根据权利要求4所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述螺纹管垂直设置于所述竖向芯骨和第二主体芯骨上，且设置于所述竖向芯骨的所述螺纹管和设置于所述第二主体芯骨上的所述螺纹管分布在一条直线上，高度一致；且所述螺纹管上设置有三角加强筋。

6.根据权利要求4所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述芯骨支垫支撑和所述螺纹管的高度相同；所述支撑垫片的顶面高于所述砂芯顶面。

7.根据权利要求1所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述支撑杆设置两个，两个所述支撑杆在所述砂芯的重心两侧对称分布。

8.根据权利要求7所述的砂芯防变形工装，其特征在于，两个所述支撑杆的水平间距大于等于所述外层气道砂芯最小半径的1/3。

9.根据权利要求1所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述第二主体芯骨设置有至少两个主干芯骨，所述主干芯骨两两之间间隔设置若干拉筋。

10.根据权利要求2所述的砂芯防变形工装，其特征在于，所述竖向芯骨上设置芯鼻，所述支撑杆上设置吊鼻。

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