CN114309523B - 铸造用内冷铁及使用方法、铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造技术领域，主要涉及一种铸造用内冷铁及其使用方法、铸造方法，内冷铁包括冷铁本体、固定部、加长部；冷铁本体的一端设置有固定部；冷铁本体远离固定部的一端与加长部可拆卸连接；冷铁本体设置有排气孔；冷铁本体与加长部的外部结构与铸件的长孔结构相匹配。其中固定部设置在铸件模具外部，流砂完成后，铸件模具起模后，固定段起到固定冷铁本体的作用。在冷铁本体的一端可拆卸设置加长部。在冷铁本体设置排气孔，这样可避免内冷铁空腔内的密闭气体膨胀侵入铁液导致气孔缺陷。本发明主要解决由于铸件的深长孔部位浇注完成后，通过钻孔加工后产生缩松或者气孔的问题，以避免铸件返修，节约生产成本，缩短生产周期，提高铸件质量。

Description

铸造用内冷铁及使用方法、铸造方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，主要涉及一种铸造用内冷铁及其使用方法、铸造方法。

背景技术

L型大型机体缸套铸件的下部包含深长的螺纹孔，由于该螺纹孔孔径小且长度深，导致铸造过程中补缩困难，且铸件标准要求深长孔的孔壁表面无气孔缩松缺陷；现有铸造工艺设计时采用外冷铁进行补缩，且在现有的空腔范围内反复调整外冷铁的位置及大小，铸件浇注完成后，钻孔加工深长孔，在深长孔壁表面仍发现有缩松缺陷，这样造成返修量大或铸件报废的风险，大大增加生产成本及生产周期。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种铸造用内冷铁及使用方法、铸造方法，特别涉及含有深长孔的铸件的铸造方法，主要解决由于铸件的深长孔部位浇注完成后，通过钻孔加工后产生缩松缩孔的问题，以避免铸件返修，节约生产成本，缩短生产周期，提高铸件质量。

一种铸造用内冷铁，所述内冷铁包括冷铁本体、固定部、加长部；所述冷铁本体的一端设置有固定部；所述冷铁本体远离所述固定部的一端与所述加长部可拆卸连接；所述冷铁本体设置有排气孔；所述冷铁本体与所述加长部的外部结构与铸件的长孔结构相匹配。其中所述固定部设置在铸件模具外部，流砂完成后，铸件模具起模后，所述固定段起到固定所述冷铁本体的作用。在所述冷铁本体的一端可拆卸设置所述加长部，这样可避免下芯合箱时内冷铁干涉问题，即若采用所述冷铁本体与所述加长部一体式结构，则会干涉下芯合箱操作。在所述冷铁本体设置排气孔，这样可避免内冷铁空腔内的密闭气体膨胀侵入铁液导致气孔缺陷。

作为本发明的一种优选技术方案，所述排气孔与所述冷铁本体的中心线垂直，且排气孔设置在所述冷铁本体与所述加长部重合部位，这样有利于排气。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体和所述加长部的材质与铸件的材质相同或者相适应，以使所述冷铁本体和所述加长部与铸件熔接为一体。这样内冷铁与铸件的硬度相当，保证钻孔精度；由于内冷铁为放置在型腔内且在加工时必须完全被加工去除，在进行浇注的过程中，冷铁本体可能不会完全与铁液熔合，同时加工时需要沿孔壁留加工余量后完全将内冷铁钻孔去除。因此材质优选地选择与铸件的材质相同或者相适应，这样便于浇注过程中与铁水融合，即内冷铁部分与铸件为一体，避免产生铸造缺陷。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体与所述固定部设置为一体式结构，这样便于加工且操作方便，避免产生装配误差造成固定部定位不准确。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体与所述加长部连接的一端设置有盲孔，所述加长部与所述冷铁本体连接的一端设置有凸起，所述凸起与所述盲孔相匹配。即采用销孔的连接固定的方式，这样结构简单便于操作。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体与所述加长部连接的一端设置有螺纹孔，所述加长部与所述冷铁本体连接的一端设置有螺杆，所述螺杆与所述螺纹孔相匹配。采用螺纹、螺杆的可拆卸连接方式，装配更方便可靠。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体与所述加长部的外周尺寸为相匹配的铸件的孔的内径尺寸与加工量的差值；即所述冷铁本体与所述加长部的外周尺寸加上铸件孔的加工量等于相匹配的铸件的孔的尺寸，这样才能保证铸件浇注完成后，钻削加工孔时，可以将内冷铁全部加工去除，避免产生铸造类缺陷，消除孔壁的缩松缩孔缺陷。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷铁本体与所述加长部的总长度小于或者等于相匹配的铸件的孔的深度；这样才能保证铸件浇注完成后，钻削加工孔时，可以将内冷铁全部加工去除，避免孔壁产生缩松缩孔缺陷。

一种上述任一技术方案所述的铸造用内冷铁的使用方法，包括以下步骤：

制作模具：制作铸件的第一模具，所述第一模具上设置有第一凹槽，所述第一凹槽与所述冷铁本体相匹配，所述第一凹槽内设置有与所述排气孔匹配的定位部；制作第二模具，所述第二模具上设置有第二凹槽，所述第二凹槽与所述冷铁本体相匹配。其中所述第一凹槽与所述第二凹槽组配形成的空腔用于放置内冷铁，优选地该空腔内设置分别与第一凹槽和第二凹槽相匹配的金属随型板，金属随型板可防止模具磨损。

造型：将所述冷铁本体通过定位部固定设置在所述第一凹槽内；按照工艺预定顺序分别组配第二模具和预制砂芯，使所述冷铁本体置于所述第一凹槽与所述第二凹槽组配的空腔内；流砂制作铸件第一铸型。

合箱：将铸件凸轮孔芯放入所述铸件第一铸型，再将所述加长部连接到所述冷铁本体上，完成合箱及浇注。

铸件加工：将所述内冷铁通过钻削加工完全去除，并加工形成铸件的长孔结构。

一种铸件的铸造方法，该铸件结构包含深长孔，该类铸件的铸造方法包括上述铸造用内冷铁的使用方法的步骤过程。

本发明的技术方案具有以下效果：

铸件造型时通过在模具上设置定位固定内冷铁，进一步地通过流砂造型固定内冷铁的固定部达到固定内冷铁的目的，这样使得内冷铁定位精确；并且内冷铁的加长部与冷铁本体可拆卸连接，有效地解决了由于内冷铁长度过长引起的模具起料及砂芯下芯干涉问题；内冷铁的外周尺寸与加工量的和为铸件的深孔的孔径尺寸，若内冷铁与铁液不完全熔合，也可以保证钻削加工铸件深孔时可以完全去除内冷铁，避免深孔壁表面出现铸造缺陷。采用本发明提供的技术方案，有效地较少缩松、气孔缺陷，并远离铸件深孔孔壁表面，显著降低铸件返修、报废风险。

附图说明

图1为内冷铁结构示意图；

图2为内冷铁使用示意图；

100-冷铁本体；200-固定部；300-加长部；400-排气孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

本实施例主要涉及L型大型机体缸套铸件的下部包含深长的螺纹孔的铸造方法，由于该螺纹孔孔径小且长度深，铸造补缩困难，针对该问题本实施例提供一种铸造用内冷铁及使用方法、铸造方法。

一种铸造用内冷铁，请参见附图1所示，包括冷铁本体100、固定部200、加长部300；冷铁本体100的一端设置有固定部200；固定部200置于模具外部，流砂造型置于砂型中，起到固定内冷铁的作用；冷铁本体100远离固定部200的一端与加长部300可拆卸连接，以缩短内冷铁的长度，避免合箱时内冷铁干涉无法下芯，显著地简化了铸件模具结构；冷铁本体100设置有排气孔400，且排气孔400与冷铁本体100的中心线垂直，且排气孔400设置在所述冷铁本体100与所述加长部300重合部位；有利于排气，避免内冷铁空腔内的密闭气体膨胀侵入铁液导致气孔缺陷；冷铁本体100与加长部300的外部结构与铸件的长孔结构相匹配。

需要说明的是，在铸件浇注过程中，铁液包覆内冷铁，冷铁本体100与加长部300连接位置的空腔空气温度被加热到1100℃的高温，根据理想气体定律：体积恒定的密闭容器气压与气体温度成正比,常温25摄氏度时压力为一个大气压；空腔内空气的气体压力计算为:1*(1100+273)/(25+273)＝4.6个大气压；为避免内冷铁空腔内的密闭空气气体膨胀侵入铁液而导致的气孔、缩松缺陷，在固定部200连接部位的空腔内设计垂直的排气孔400。

由于在铸造深长孔时外冷铁通过各种位置变换也无法满足激冷需求，采用内冷铁放置在型腔内，可满足激冷需求，同时需要与铸件融合为一体，因此，冷铁本体100和加长部300的材质选择与铸件的材质相同或者相适应。

由于铸件的深长孔是铸件浇注完成后通过钻孔加工产生的，因此，为了保证铸件浇注完成后，可以将内冷铁完全加工去除，冷铁本体100与加长部300的外周尺寸加上深长孔的加工量等于与其匹配的铸件的孔的尺寸，冷铁本体100与加长部300的总长度小于相匹配的铸件的孔的深度。

在其中一个实施例中，为了便于加工且操作方便，避免产生装配误差造成固定部200定位不准确的问题，冷铁本体100与固定部200设置为一体式结构。

在其中一个实施例中，为了便于操作，冷铁本体100与加长部300采用简单结构的销轴的连接方式，在冷铁本体100与加长部300连接的一端设置盲孔，加长部300与冷铁本体100连接的一端设置与盲孔相匹配的凸起。

在其中一个实施例中，冷铁本体100与加长部300也可采用螺纹、螺杆的方式连接，在冷铁本体100与加长部300连接的一端设置螺纹孔，加长部300与冷铁本体100连接的一端设置与盲孔相匹配的螺杆，使得装配更加方便可靠。

上述实施例内冷铁的使用方法，请参见附图2所示，包括以下步骤：

制作模具：制作铸件的第一模具，在第一模具上设置与冷铁本体100相匹配的第一凹槽，且第一凹槽上设置与排气孔400匹配的定位部；制作第二模具，在第二模具上设置与冷铁本体100相匹配的第二凹槽，优选地在第一凹槽和第二凹槽内分别设置与其相匹配的随型金属板，防止磨损模具或者第二模具。

造型：首先将第一模具的第一凹槽上的定位部与冷铁本体100的排气孔400位置对应，然后放置冷铁本体100在第一凹槽内，之后按照工艺预定顺序分别组配第二模具和预置砂芯等，内冷铁的固定部200置于第一模具外部，流砂造型；待砂型硬化后，起模取出第一模具，此时冷铁主体主要依靠固定部200置于砂型中定位，按照工艺步骤进行其余步骤过程，制作铸件第一铸型。并根据工艺设计步骤制作出铸件凸轮孔芯等砂芯。

合箱：将铸件凸轮孔芯放入铸件第一铸型，再将加长部300连接到冷铁本体100上，完成合箱及浇注。

铸件加工：钻孔加工铸件的深长孔；将内冷铁通过钻削加工完全去除，并加工形成铸件的深长孔结构。

含有深长孔的铸件的铸造方法，包含上述铸造用内冷铁的使用方法。

采用本实施例提供的铸造方法，内冷铁位置精确，加长部300保证钻孔壁周围的铁液得到激冷，铁液凝固加速使得晶粒细化，强度增加，内冷铁处与铸件深孔钻孔范围内并带有与机体等加工余量的加工余量，保证即使有不熔合的内冷铁也会随机体钻孔加工完全去除。得到缩松缩孔变小并远离深孔壁，深孔壁强度增高，从而得到高质量的铸件。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种铸造用内冷铁，其特征在于，所述内冷铁包括冷铁本体、固定部、加长部；所述冷铁本体的一端设置有所述固定部；所述冷铁本体远离所述固定部的一端与所述加长部可拆卸连接；所述冷铁本体设置有排气孔；所述冷铁本体和所述加长部的外部结构与铸件的长孔结构相匹配；所述排气孔与所述冷铁本体的中心线垂直，且所述排气孔设置在所述冷铁本体与所述加长部重合部位；所述冷铁本体和所述加长部的材质选择与铸件的材质相同或者相适应，以使所述冷铁本体和所述加长部与铸件熔接为一体；所述冷铁本体与所述固定部设置为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的铸造用内冷铁，其特征在于，所述冷铁本体与所述加长部连接的一端设置有盲孔，所述加长部与所述冷铁本体连接的一端设置有凸起，所述凸起与所述盲孔相匹配。

3.根据权利要求1所述的铸造用内冷铁，其特征在于，所述冷铁本体与所述加长部连接的一端设置有螺纹孔，所述加长部与所述冷铁本体连接的一端设置有螺杆，所述螺杆与所述螺纹孔相匹配。

4.根据权利要求1所述的铸造用内冷铁，其特征在于，所述冷铁本体与所述加长部的外周尺寸为相匹配的铸件的孔的内径尺寸与加工量的差值。

5.根据权利要求1所述的铸造用内冷铁，其特征在于，所述冷铁本体与所述加长部的总长度小于相匹配的铸件的孔的深度。

6.一种如权利要求1至5任一所述的铸造用内冷铁的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作模具：制作铸件的第一模具，所述第一模具上设置有第一凹槽，所述第一凹槽与所述冷铁本体相匹配，所述第一凹槽内设置有与所述排气孔匹配的定位部；制作第二模具，所述第二模具上设置有第二凹槽，所述第二凹槽与所述冷铁本体相匹配；

造型：将所述冷铁本体通过定位部固定设置在所述第一凹槽内；按照工艺预定顺序分别组配第二模具和预制砂芯，使所述冷铁本体置于所述第一凹槽与所述第二凹槽组配的空腔内；流砂制作铸件第一铸型；

合箱：将铸件凸轮孔芯与所述铸件第一铸型进行合箱，再将所述加长部连接到所述冷铁本体上，完成合箱及浇注；

铸件加工：将所述内冷铁通过钻削加工完全去除，并加工形成铸件的长孔结构。

7.一种铸件的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括如权利要求6所述的铸造用内冷铁的使用方法。