CN114433822A - 一种带可控冷却装置的铸型结构 - Google Patents
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Abstract
一种带可控冷却装置的铸型结构，包括铸型，设置在铸型内用于铸件成型的铸件腔，连接在铸件腔上的浇道和冒口，所述铸件腔为局部体积膨大的立式结构，且对应铸件腔局部体积膨大的位置设置有冷却装置；冷却装置包括一层或者多层冷却输送管，冷却输送管上设置有吹送喷头，吹送喷头设置有对应的控制开关，所述吹送喷头的出口正对立式铸件上局部体积膨大的后凝固部位，且所述吹送喷头与铸件之间间隔有距离，间隔处填充型砂。本发明设计巧妙，实现整个竖立结构铸件的凝固顺序是阶梯式凝固，这样就能保证了铸造过程中上部冒口中金属液的及时补充，不会产生缩孔，确保了铸件品质。
Description
技术领域
本发明涉及铸型铸造技术领域，具体涉及一种带可控冷却装置的铸型结构。
背景技术
铸件材料成型领域中，高温液体浇注冷却凝固成型工艺和操作过程都较为复杂，在各类铸件的生产中运用较为普遍。但是，在铸造成型过程中，液态金属在铸型内冷却疑固，铸型会在材料自身疑固特性和铸造工艺提供的条件下收缩疑固，但很多铸件由于结构等原因，无法通过常规工艺方式来实现无缩松的可控疑固。比如一些壁厚不均的异形铸件、立体结构且局部体积(热节)大的铸件等，由于其不规则形状带来铸件腔体积的不同，各部位凝固的时间也会各不相同，就造成了铸件某些部位得不到液态金属补充而出现缩松缺陷，影响铸件品质。因此，本发明旨在开发一种用于铸件加工的铸型结构，以更好地满足实际生产和加工需要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种带可控冷却装置的铸型结构，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种带可控冷却装置的铸型结构，包括铸型，设置在铸型内用于铸件成型的铸件腔，连接在铸件腔上的浇道和冒口，其特征在于：所述铸件腔为局部体积膨大的立式结构，且对应铸件腔局部体积膨大的位置设置有冷却装置；冷却装置包括一层或者多层冷却输送管，冷却输送管上设置有吹送喷头，吹送喷头设置有对应的控制开关，所述吹送喷头的出口正对立式铸件上局部体积膨大的后凝固部位，且所述吹送喷头与铸件之间间隔有距离，间隔处填充型砂。
进一步地，所述吹送喷头的出口与铸件之间间隔5-8厘米。对铸件腔即铸件所需部位采用有间隔的隔砂冷却，既能使吹送的冷却介质均匀分散完成冷却，又可避免冷却介质直接接触对铸件腔的冻伤，5-8厘米的间隔可达到最佳效果。
进一步地，每层所述输送管上设置有多个吹送喷头，多个吹送喷头沿所述体积膨大部分周向均匀分布。
进一步地，所述的吹送喷头为出口端均匀开有喷孔的喇叭状喷头或者为喷送管，且所述喇叭状喷头或喷送管均由耐高温材料制成。所述喇叭状喷头或喷送管均为耐高温材料制成，比如不锈钢材料。喇叭状喷头或喷送管可将冷却输送管内输送的冷却介质均匀喷送至铸件腔需增强冷却的部位以实现铸件的凝固，其中采用喇叭状喷头出口面积大可使冷却介质喷出后分布范围更广、更均匀，采用喷送管可使冷却介质喷出的强度更大更集中并能更快速的达到所需冷却部位，可根据加工需要进行选择配置和使用。
进一步地，所述控制开关为控制阀，控制阀为手动控制阀或自动控制阀，自动控制阀与外部PLC控制器电连接。
进一步地，所述的冷却输送管固定于铸型内部或者固定于铸型外部。根据铸件腔冷却部位可将冷却输送管预埋设于铸型内部，使得整个铸型外形更美观，内置对输送管也有较好的保护作用；也可将冷却输送管设在铸型的外部，可方便维护和检修。
进一步地，所述铸型为多层结构的型砂。型砂采用如树脂砂等常见型砂，多层型砂结构可利用不同型砂的性能以适应铸件不同层的温度需要，更好的提升铸造效果和铸件品质。
进一步地，所述的浇道连接在铸件腔上部一侧，所述的冒口连接在铸件腔顶部。根据加工的立式结构的铸件腔及铸件，选择最佳的侧入和顶冒口的结构，确保铸造品质和效果。
进一步地，所述型砂采用50～150目砂。
有益效果：本发明用于加工局部体积膨大的异形铸件，通过增加的冷却装置将冷却介质的输送管和吹送喷头设置在对应铸件腔大体积即后凝固部位，通过吹送冷却介质对铸造过程中特定部分进行冷却，以实现整个竖立结构铸件的凝固顺序是阶梯式凝固，这样就能保证了铸造过程中上部冒口中金属液的及时补充，不会产生缩孔，确保了铸件品质。本发明冷却输送管和吹送喷头还可根据待加工铸件结构灵活布置合适的位置和层数，并通过控制部分控制冷却时间，实现了在常规冷却工艺的基础上无缩松的可控凝固，优化了铸造工艺。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构示意图。
其中：1、冷却输送管；2、吹送喷头；3、控制阀；4、PLC控制器；5、铸件；6、型砂；7、铸件腔；8、浇道；9、冒口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
如图1所示，该铸型结构用于铸造立式结构且局部体积膨大的异形铸件5。包括铸型，设置在铸型内的铸件腔7，连接在铸件腔7上的浇道8和冒口9。其中铸件腔7为局部体积膨大的立式结构，且对应铸件腔7下部设置有冷却装置。冷却装置包括一层或者多层冷却输送管1，冷却输送管1上设置有吹送喷头2，吹送喷头2设置有对应的控制开关，控制开关为控制阀3，控制阀连接PLC控制器4，吹送喷头2的出口正对立式铸件下部的体积膨大部位，且所述吹送喷头与铸件5之间间隔有距离，间隔处填充型砂。
具体的，如图1所示，冷却输送管1内输送的冷却介质为液氮、二氧化碳、压缩空气、冷却水、工业盐水和高分子溶液中的一种(本例冷却介质为液氮)。吹送喷头2为出口端均匀开有喷孔的喇叭状喷头或者为喷送管，且所述喇叭状喷头或喷送管均为耐高温材料制成(本例采用喇叭状喷头)。且喇叭状喷头2的出口与铸件5之间间隔5-8厘米，且间隔处填充型砂6，即铸型采用砂粒造型。
如图1，通过本发明所述铸型浇注的铸件5下部有一段体积大的厚壁部分，该部分与铸型的顶部冒口9之间有一个薄壁部分过度，在成型过程中薄壁部分必然冷却成型速度更快，那么冒口9的金属液就无法再向下对厚壁部分进行补充，就会使得厚壁部分出现缩松，即出现收缩孔，影响铸件整体品质。通过增加冷却装置，对厚壁部分增强冷却，使得整个铸件5凝固顺序是从底部到冒口的阶梯式凝固，这样就不会产生缩孔，达到了最理想的凝固顺序，确保了铸件品质。而且可以针对不同的铸件结构，调整吹送装置对应铸件腔7及铸件5的位置，实现立式铸造的铸件5最佳的凝固顺序，克服了铸件缩松的缺陷。
本发明应用的铸造成型过程中，在铸型中要求加快冷却的位置布置一路或多路冷却输送管1，冷却输送管1中的介质可控，其介质可以为液氮、二氧化碳和压缩空气等，也可以是水、工业盐水、高分子溶液等。冷却介质输送管上装备的吹送喷头2对应在铸型需控制冷却的位置，完成定位冷却。实施时，吹送喷头2上的控制阀3连接PLC控制器4，吹送喷头2阀门打开可采用两种方式，一种为铸型高温自开，另一种为PLC程序开；吹送喷头阀门的关闭方式可PLC程序关闭和人工关闭两种。
本发明还涉及一种利用该铸型进行铸件和立式铸件的冷却方法，冷却方法为当铸件浇筑完成后待铸件5表层凝固，且凝固厚度大于10mm时，启动吹送喷头2，调节使吹送喷头2的吹送压力由小至大依次递增并维持至一定数值，吹送喷头2内的介质穿过所述型砂6后到达铸件表面进行冷却，本实施例中，吹送喷头2内的冷却介质为液氮，吹送喷头的吹送压力为0.005mpa～5mpa，吹送压力在0.005mpa～5mpa内由小到大依次递增，型砂6中砂粒的粒径可根据铸件的大小进行调节，本发明中型砂6的砂粒粒径为50～150目，本实施例中，型砂6采用水玻璃砂，水玻璃砂的粒径为70～150目。
本实施例在应用时，铸型内的铸件5浇铸完成后3～90分钟，铸件5表层疑固厚度大于10mm时再用从小到大慢慢调大供气压力来控制流量的方式操作吹入冷却介质，冷却装置为多喷头并联吹送，则冷却介质在型砂6中的充填面积很大，且型砂6中本来就均布排气孔，配合采用粒度既定的型砂6进一步增大排气性。由于铸件5浇铸后一定时间，铸件5表层已经疑固，此时铸件5已经成形，铸件5表层疑固一定厚度后，铸型涂料已经烧结成陶瓷相和半陶瓷相的涂料壳，铸件5熔融金属不会流入型砂缝隙，冷却介质在砂型中的膨胀扩散或爆吹已经不会对铸件5造成冷却外的铸件熔融金属气泡、吹进砂粒等其它影响。
本发明铸件在冷却过程中：在铸钢产品工艺条件下，当浇注温度为1550℃时，浇注3-15min后铸型内温度约为1380℃左右，铸型表层疑固10mm时，开阀冷却5～25min后完成可控冷却疑固过程，产品经检测无缩松区域。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种带可控冷却装置的铸型结构，包括铸型，设置在铸型内用于铸件成型的铸件腔，连接在铸件腔上的浇道和冒口，其特征在于：所述铸件腔为局部体积膨大的立式结构，且对应铸件腔局部体积膨大的位置设置有冷却装置；冷却装置包括一层或者多层冷却输送管，冷却输送管上设置有吹送喷头，吹送喷头设置有对应的控制开关，所述吹送喷头的出口正对立式铸件上局部体积膨大的后凝固部位，且所述吹送喷头与铸件之间间隔有距离，间隔处填充型砂。
2.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述吹送喷头的出口与铸件之间间隔5-8厘米。
3.根据要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，每层所述输送管上设置有多个吹送喷头，多个吹送喷头沿所述体积膨大部分周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述的吹送喷头为出口端均匀开有喷孔的喇叭状喷头或者为喷送管，且所述喇叭状喷头或喷送管均由耐高温材料制成。
5.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述控制开关为控制阀，控制阀为手动控制阀或自动控制阀，自动控制阀与外部PLC控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述的冷却输送管固定于铸型内部或者固定于铸型外部。
7.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述铸型为多层结构的型砂。
8.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述的浇道连接在铸件腔上部一侧，所述的冒口连接在铸件腔顶部。
9.根据权利要求1所述的带可控冷却装置的铸型结构，其特征在于，所述型砂采用50～150目砂。
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