CN114850413B - 具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯及其制备方法，包括：S1、沿金属管上长度分布制作多个小孔，得到芯骨金属管；S2、在芯骨金属管外表面套上螺距密排的弹簧，以防止制芯过程中砂粒通过小孔进入芯骨金属管；S3、将带弹簧的芯骨金属管固定在芯盒型腔内，芯骨金属管的两端外露到芯盒外面，采用射芯机按工艺要求制作出型芯；S4、将型芯装入砂型外模，芯骨金属管两端露出外模且端头通过软管与真空泵相连，浇注时对芯骨金属管抽真空；S5、浇注完成后关闭真空泵，将树脂砂型芯、芯骨金属管、弹簧一起清理出来，获得无呛气缺陷的树脂砂型芯。该制备方法能够将树脂砂型芯产生的气体及时排出，控制铸件管路结构呛气缺陷的产生。

Description

具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯及其制备方法

技术领域

本发明属于树脂砂型芯制备技术领域，具体而言，涉及一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯及其制备方法。

背景技术

随着装备轻量化、可靠性的迫切需求，零件结构的集成度越来越高，如早期航空发动机的外置管路、液压系统的液压管路等现在都被集成设计为零件的内部结构，使零件的结构变得复杂。如图1所示，具有复杂内腔结构的零件只能采用铸造方法成形，而型芯则是实现这类复杂内部管路结构铸造成形的关键技术。

目前，具有复杂内部管路的铸件国内外主要采用树脂砂型铸造方法，内部管路采用高强易溃散树脂砂型芯，浇注完成后将树脂砂型芯清理出来。高强易溃散树脂砂型芯所用的树脂粘结剂主要有酚醛树脂、酚脲脘树脂等有机粘结剂，这些有机粘结剂在高温下发生热分解或燃烧，产生大量的气体，当金属液将树脂砂型芯完全包裹时，这些气体若不能及时从型芯内排出，将会产生较大的内压力，使管路壁产生呛气缺陷，如图2所示。由于这些管路结构大部分都在零件内部，无法修复，因此呛气缺陷基本都会导致铸件报废。

为了控制并解决铸造管路呛气缺陷等问题，一方面需要降低树脂砂型芯中树脂粘结剂的含量，另一方面则需要提高型芯的排气性能，将型芯产生的气体及时引排出来。由于这些铸件多是细长管路，而细长管路本身就容易变形断裂，为保证型芯的强度，制备细长管路型芯时还需要适当提高树脂的含量，因此提高型芯的排气性能成为控制管路呛气缺陷的唯一手段。

目前常用的提高型芯排气性能的方法，一种是在型芯中预埋芯骨，芯骨和树脂砂之间形成界面和间隙，形成气体排出通道；另一种是增大树脂砂砂粒的尺寸，增大砂粒之间的间隙，也就是增大排气通道的截面积。然而上述这些常用的方法对于长径比较大的型芯效果并不明显，呛气缺陷仍然经常出现，铸件废品率很高。

发明内容

本发明旨在提供一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯及其制备方法，可以快速引排细长树脂砂型芯在浇注过程中产生的气体，减少或消除型芯呛气缺陷。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法，包括如下步骤：

S1、首先在金属管上沿长度分布制作多个小孔，得到芯骨金属管；

S2、在所述芯骨金属管外表面套上螺距密排的弹簧，配置为以防止制芯过程中砂粒通过小孔进入芯骨金属管，导致芯骨金属管堵塞；

S3、将带弹簧的芯骨金属管固定在芯盒型腔内，芯骨金属管的两端外露到芯盒型腔外面，采用射芯机制作型芯；

S4、将上述制备的型芯装入砂型外模，芯骨金属管两端露出外模，露出砂型的芯骨金属管的端头通过软管与真空泵相连，浇注时对芯骨金属管抽真空且浇注过程中一直开启真空泵；

S5、浇注完成后，关闭真空泵并断开与真空泵的连接，将树脂砂型芯、芯骨金属管、弹簧清理出来，得到无呛气缺陷的树脂砂型芯。

根据本发明，所述芯骨金属管为紫铜管或不锈钢管，所述芯骨金属管的管壁厚度不小于0.8mm，外径为树脂砂型芯直径的1/4～1/3。

根据本发明，所述芯骨金属管的管壁上小孔的孔径为φ0.5～φ1mm，同一横截面上均匀分布有2～6个。

根据本发明，所述芯骨金属管管壁上的小孔沿长度分布的小孔间距为10～30mm。

根据本发明，所述弹簧为采用直径0.3～0.8mm的铜丝或铁丝绕成螺距密排制成，所述弹簧的内径比芯骨金属管的外径大0.2～0.3mm。

根据本发明，所述弹簧两端各超出芯骨金属管两端边缘的小孔10～15mm。

根据本发明，所述芯骨金属管长度方向最边缘的小孔距离树脂砂型芯的端头10～15mm。

根据本发明，所述树脂砂型芯为悬臂结构，所述芯骨金属管具有封堵端。

根据本发明，所述芯骨金属管与弹簧具有间隙，所述间隙的尺寸为0.2~0.3mm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯，其是采用上述任一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法准备而成。

本发明的有益效果

本发明提供的细长管路状树脂砂型芯的制备方法，可使浇注过程中树脂砂型芯产生的气体及时排出，控制铸件管路结构呛气缺陷的产生，对树脂砂型芯产生的气体引排效果好。此外，本发明制备过程中所采用的芯骨金属管具有良好的塑性，弹簧具有良好的柔性，并且芯骨金属管和弹簧易清理，不会残留在管路型腔中形成多余物，树脂砂型芯结构形式对该方法的应用影响较小，不仅适用于复杂细长管路状型芯，也适用于其他任何形状的树脂粘结剂型芯。

附图说明

图1是现有技术中集成的细长管路结构的复杂铸件照片。

图2a是现有技术中铸件管路结构中的呛气缺陷照片。

图2b是现有技术中铸件管路结构中的呛气缺陷的x光片。

图3是本发明实施例中制备的具有排气结构的细长管路树脂砂型芯的结构示意图。

图4a 是本发明实施例中制备的芯骨金属管的结构示意图。

图4b是本发明实施例中制备的芯骨金属管上小孔的结构示意图。

图5a是本发明实施例中制备的带弹簧的型芯金属管的结构示意图一。

图5b是本发明实施例中制备的带弹簧的型芯金属管的结构示意图二。

图6a是本发明实施例中制备的具有排气结构的树脂砂型芯的结构示意图一。

图6b是本发明实施例中制备的具有排气结构的树脂砂型芯的结构示意图二。

图6c是本发明实施例中制备的具有旋臂结构的树脂砂型芯的结构示意图三。

图7是本发明实施例中制备的具有排气结构的树脂砂型芯通过软管与真空泵连接的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

如图1至图7所示，本发明提供了一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法，包括如下步骤：

S1、首先在金属管上沿长度分布制作多个小孔，得到芯骨金属管 2，如图4a和4b所示。

S2、在芯骨金属管2外表面套上螺距密排的弹簧3，配置为以防止制芯过程中砂粒通过小孔进入芯骨金属管2，导致芯骨金属管2堵塞，如图5a和图5b所示。

S3、将带弹簧3的芯骨金属管2固定在芯盒型腔内，芯骨金属管2两端外露到芯盒外面，采用射芯机制作型芯，制备出的具有排气结构的树脂砂型芯4，如图6a和6b所示。

S4、将上述制备的型芯装入砂型外模，芯骨金属管2两端露出外模，露出砂型的芯骨金属管2端头通过软管（如图7所示）与真空泵相连，浇注时对芯骨金属管2抽真空且浇注过程中一直开启真空泵。

S5、浇注完成后，关闭真空泵并断开与真空泵的连接，开箱时将树脂砂型芯、芯骨金属管2、弹簧3一起清理出来，即可获得无呛气缺陷的树脂砂型芯4。

本发明通过在树脂砂型芯4中设置带通气孔的芯骨金属管2，浇注时对芯骨金属管2抽真空，可使浇注过程中树脂砂型芯4产生的气体及时排出，控制铸件管路结构呛气缺陷的产生，对树脂砂型芯4产生的气体引排效果好。制备过程中所采用的芯骨金属管2具有良好的塑性，弹簧3具有良好的柔性，芯骨金属管2和弹簧3易清理，浇注完成后将树脂砂型芯4、芯骨金属管2和弹簧3取出，不会残留在管路型腔中形成多余物，即可得到如图3所示具有排气结构设计的细长管路状树脂砂型芯4。该方法对树脂砂型芯4结构形式影响较小，不仅也适用于制备复杂细长管路状型芯，也适用于其他任何形状的树脂粘结剂型芯。

优选地，型芯金属管2可用紫铜管或不锈钢管，根据树脂砂型芯4的长度和直径，管子外径为树脂砂型芯4直径的1/4～1/3，管壁厚度不小于0.8mm。

如图4a和4b所示，芯骨金属管2管壁上加工的小孔孔径优选为φ0.5～φ1mm。如果小孔孔径太大的话，芯骨金属管2刚性容易下降而变形，进而容易导致型芯变形。

优选地，芯骨金属管2的同一横截面上均匀分布有2～6个小孔，小孔沿长度分布的小孔间距为10～30mm，芯骨金属管2长度方向最边缘的小孔距离树脂砂型芯4端头（不包括芯头）10～15mm。

如图5a和5b所示，为防止制芯时砂粒进入芯骨金属管2，导致芯骨金属管2堵塞，保证弹簧3与芯骨金属管2之间透气性良好，在芯骨金属管2外表面套上螺距密排且与芯骨金属管2具有一定间隙的弹簧3。优选采用直径0.3～0.8mm的铜丝或铁丝绕成螺距密排的金属弹簧，弹簧3内径比芯骨金属管外径大0.2～0.3mm，弹簧3长度比芯骨金属管2上两端的孔距长20～30mm。将金属弹簧3套在芯骨金属管2上，弹簧3两端各超出芯骨金属管2两端边缘的小孔10～15mm。

本发明将弹簧内径控制在上述范围内，主要是考虑到使得弹簧与金属管之间有一定间隙，增强排气效果，便于浇注后芯骨金属管从铸件中清理出来。将弹簧3的长度控制在上述范围内，主要是考虑到弹簧3必须将芯骨金属管2上的小孔1全部覆盖，否则在制芯时，砂粒会进入芯骨金属管2管导致堵塞排气通道。

芯骨金属管2与弹簧3之间具有间隙，所述间隙的尺寸为0.2~0.3mm。如果弹簧与芯骨金属管2之间的间隙太大，容易导树脂砂型芯变形、甚至断裂等问题，影响铸件的尺寸；如果弹簧与芯骨金属管2之间间隙太小，容易导致后续芯骨金属管2清理困难，影响铸件内腔的表面质量。

如图6c所示，当芯骨金属管2为悬臂结构时，需要将芯骨金属管2一端用焊接的方法封堵，即在一端设置封堵端5。

本发明还提供了一种具有排气结构的树脂砂型芯铸件，其是采用上述任一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法得到。

Claims (9)

1.一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、首先在金属管上沿长度分布制作多个小孔(1)，得到芯骨金属管(2)；

S2、在所述芯骨金属管(2)外表面套上螺距密排的弹簧(3)，配置为以防止制芯过程中砂粒通过小孔进入芯骨金属管(2)，导致芯骨金属管(2)堵塞；

S3、将带弹簧(3)的芯骨金属管(2)固定在芯盒型腔内，芯骨金属管(2)的两端外露到芯盒型腔外面，采用射芯机制作型芯；

S4、将上述制备的型芯装入砂型外模，芯骨金属管(2)两端露出外模，露出砂型的芯骨金属管(2)的端头通过软管与真空泵相连，浇注时对芯骨金属管(2)抽真空且浇注过程中一直开启真空泵；

S5、浇注完成后，关闭真空泵并断开与真空泵的连接，将树脂砂型芯、芯骨金属管(2)、弹簧(3)一起清理出来，即可获得铸件；

所述芯骨金属管(2)与弹簧(3)具有间隙，所述间隙的尺寸为0.2~0.3mm。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芯骨金属管 (2)为紫铜管或不锈钢管，所述芯骨金属管(2)的管壁厚度不小于0.8mm，外径为树脂砂型芯直径的1/4～1/3。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芯骨金属管(2)的管壁上小孔的孔径为φ0.5～φ1mm，同一横截面上均匀分布有2～6个。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述芯骨金属管(2)管壁上的小孔沿长度分布的小孔间距为10～30mm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述弹簧(3)为采用直径0.3～0.8mm的铜丝或铁丝绕成螺距密排制成。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述弹簧(3)两端各超出芯骨金属管(2)两端边缘的小孔10～15mm。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述芯骨金属管(2)长度方向最边缘的小孔距离树脂砂型芯（4）的端头10～15mm。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂砂型芯（4）为悬臂结构，所述芯骨金属管(2)具有封堵端（5）。

9.一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯，其特征在于，采用权利要求1至8中任一种具有排气结构的细长管路状树脂砂型芯的制备方法制备而成。

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