CN115415484A - 一种铸造用砂芯的制芯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造用砂芯的制芯方法，所述铸造用砂芯包括砂芯主体和冷铁区域砂芯，砂芯主体采用3D打印方式制芯，无需考虑起模和撤料问题，可实现各种复杂结构砂芯的一次性高精度打印。所述冷铁区域砂芯的制芯过程，包括如下步骤：在所述砂芯主体上安装围板，在所述围板内设置若干冷铁；在所述围板内填入树脂砂，待所述树脂砂固化后，拆除所述围板，采用手工制芯方式将冷铁、冷铁区域砂芯及砂芯主体三者固化成型，冷铁与砂芯结构平齐无台阶，浇注的铸件无需打磨整型。本发明公开的铸造用砂芯的制芯方法，避免使用粘接胶进行冷铁后置，紧实的填砂保证冷铁与砂芯之间无披缝，有效防止冷铁脱落以及浇注过程中呛火、气孔等缺陷的形成。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种铸造用砂芯的制芯方法。
背景技术
随着3D打印技术的推广和应用，使用3D打印砂芯进行铸造生产的方法在行业内逐渐得到应用，3D打印砂芯是通过使用液态连接体将铺有砂粒的各层固化，以创建三维实体原型。在3D打印砂芯过程中不能放置冷铁，常规的解决方式是3D打印砂芯铸造工艺设计时，在需要设置冷铁处设计冷铁槽，砂芯打印完成后，将冷铁粘接至冷铁槽内。
在砂芯转运、使用过程中，由于冷铁粘接不牢，在重力的作用下冷铁存在脱落风险。冷铁多次使用后存在尺寸误差，冷铁无法放入冷铁槽内导致现场操作难度加大，或者冷铁可以放入冷铁槽内但其与冷铁槽间缝隙过大，导致铸造缺陷。并且，使用胶对冷铁进行粘接，在浇注过程中铁水与胶发生反应产生气体，造成冷铁周围铸件的气孔类质量缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对3D打印砂芯后置冷铁粘接不牢、冷铁变形以及粘接用胶与铁水发生反应等技术问题，提供一种无需粘接冷铁的铸造用砂芯的制芯方法。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本发明实施例公开一种铸造用砂芯的制芯方法，所述铸造用砂芯包括砂芯主体和冷铁区域砂芯，所述砂芯主体采用3D打印方式制芯；所述冷铁区域砂芯的制芯方法，包括如下步骤：在所述砂芯主体上安装围板，在所述围板内设置若干冷铁；在所述围板内填入树脂砂，待所述树脂砂固化后，拆除所述围板。
在其中一种实施例中，所述砂芯主体上设置有与所述围板相匹配的第一安装部，用于将所述围板安装至所述砂芯主体上；所述第一安装部与所述砂芯主体一体打印成型。
在其中一种实施例中，在所述砂芯主体上设置有与所述冷铁相匹配的第二安装部，用于将所述冷铁安装至所述砂芯主体上；所述第二安装部与所述砂芯主体一体打印成型。
在其中一种实施例中，在所述砂芯主体上设置有定位件，用于所述冷铁的定位；所述定位件与所述砂芯主体一体打印成型。
在其中一种实施例中，所述冷铁的非工作面设置有若干挂砂件。
在其中一种实施例中，所述冷铁的横截面沿所述围板的外壁至内壁方向逐渐增大。
在其中一种实施例中，所述砂芯主体与所述冷铁区域砂芯的结合部设置有若干连接件。
在其中一种实施例中，所述连接件为设置于砂芯主体上的凹槽和/或凸台，所述凹槽和/或所述凸台与所述砂芯主体一体打印成型；在所述围板内填入树脂砂时，在所述凹槽内和/或所述凸台周围一同填入树脂砂。
在其中一种实施例中，所述树脂砂为铸造用型砂与树脂、固化剂混合而成。
在其中一种实施例中，所述树脂砂的固化时间为5min～10min。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明公开的铸造用砂芯的制芯方法，砂芯主体采用3D打印方式制芯，无需考虑起模和撤料问题，可实现各种复杂结构砂芯的一次性高精度打印，大大提高铸造工艺设计的灵活性；采用手工制芯方式将冷铁、冷铁区域砂芯及砂芯主体三者固化成型，冷铁与砂芯结构平齐无台阶，浇注的铸件无需打磨整型。本发明公开的铸造用砂芯的制芯方法，避免使用粘接胶进行冷铁后置，紧实的填砂保证冷铁与砂芯之间无披缝，有效防止冷铁脱落以及浇注过程中呛火、气孔等缺陷的形成。
附图说明
图1为采用本发明实施例公开的制芯方法制得的铸造用砂芯的俯视图；
图2为图1的剖视图；
图3为冷铁区域砂芯的制芯状态的俯视图；
图4为图3的剖视图；
附图标记说明：
100-砂芯主体，110-第一安装部，120-第二安装部，131-凹槽，132-凸台；
200-围板；
300-冷铁，310-挂砂件；
400-冷铁区域砂芯。
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。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例公开一种铸造用砂芯的制芯方法，如图1、图2所示，该铸造用砂芯可以包括砂芯主体100和冷铁区域砂芯400,砂芯主体100可以采用3D打印方式制芯，无需考虑起模和撤料问题，可实现各种复杂结构砂芯的一次性高精度打印，大大提高铸造工艺设计的灵活性。在砂芯主体100打印完成后，以砂芯主体100为基体，冷铁区域砂芯400可以采用手工方法制芯，在手工制芯同时还可以将冷铁300、冷铁区域砂芯400和砂芯主体100三者固化成型为一体。
具体地，本发明实施例公开的铸造用砂芯的制芯方法，可以包括如下步骤：
S01、设计砂芯主体100结构，并将设计数据导入3D打印机。
S02、使用3D打印机打印砂芯主体100，并清理砂芯主体100上的散砂。
S03、如图3、图4所示，在砂芯主体100上安装围板200，围板200与砂芯主体100共同形成容纳腔。
需要说明的是，围板200可以为一体结构，也可以为若干板块拼接而成，本发明实施例对此不做具体限制。
S04、在容纳腔内根据需要放置若干冷铁300。
S05、在容纳腔内填入树脂砂，紧实并挂刮平。
S06、待容纳腔内树脂砂固化后，拆除围板200，即制得如图1、图2所示的铸造用砂芯。
S06、在铸造用砂芯上施涂铸造用涂料。
冷铁区域砂芯400中设置有冷铁300，可以有效控制浇注过程中金属液的凝固顺序，防止铸件产生缩松、缩孔等缺陷。冷铁300与冷铁区域砂芯400之间无披缝，并且不使用粘接胶即可实现冷铁300、冷铁区域砂芯400和砂芯主体100三者之间的一体成型，保证整个砂芯强度、硬度，有效防止冷铁脱落以及浇注过程中呛火、气孔等缺陷的形成。本发明实施例公开的铸造用砂芯的制芯方法，简单易操作，利于现场作业；解决了3D打印砂芯冷铁难以设置的问题，冷铁300和围板200均可以回收再利用，有效降低了生产成本。
本发明公开的一种可选的实施例中，在S04步骤，将冷铁300设置于围板200内壁处，制芯结束后，冷铁300至少一面与砂芯表面平齐，冷铁300做为直冷冷铁在浇注过程中发挥作用。
本发明公开的另一种可选的实施例中，在S04步骤，将冷铁300设置于容纳腔内，且冷铁300与围板200的内壁之间具有一定间距，制芯结束后，冷铁300置于砂芯内，作为隔砂冷铁在浇注过程中发挥作用。当然，冷铁300与围板200内壁之间的距离根据铸造工艺需要可以任意设计，本发明实施例对此不做具体限制。
本发明公开的实施例中，在S01步骤，还可以设计与围板200相匹配的第一安装部110，用于围板200的安装定位和限位；在S02步骤，第一安装部110与砂芯主体100一体打印成型；第一安装部110可以为安装凸台、安装凹槽等，只要与围板200匹配即可；优选为安装凹槽，在S06步骤，拆除围板200后可以在安装凹槽中填入树脂砂，待树脂砂固化后，消除第一安装部痕迹，减少铸件后期的加工量。
本发明公开的实施例中，在S01步骤，还可以设计与冷铁300相匹配的第二安装部120，用于冷铁300的安装定位和限位；在S02步骤，第二安装部120与砂芯主体100一体打印成型；第二安装部120可以为安装凸台、安装凹槽等，只要与冷铁300匹配即可。
进一步地，在S01步骤，还可以设计定位标识(图中未显示)，对应地，冷铁上也设置与之相对应的定位；在S02步骤，定位标识可以与砂芯主体100一体打印成型，在防止冷铁300时，定位标识可以辅助第二安装部120进行安装定位。
本发明公开的实施例中，冷铁300上还可以设置若干挂砂件310，使冷铁300可靠的和砂芯连接，提高冷铁300在砂芯中的稳固性。需要说明的是，针对直冷冷铁，挂砂件310应设置在冷铁300的非工作面；浇注时，位于型腔面的冷铁表面应保持其平面平整性。
本发明公开的实施例中，冷铁300的形状可以根据铸件形状、铸造工艺要求任意设计。优选地，冷铁300可以为横截面积沿围板200的外壁至内壁方向铸件增大的倒稍形(图中未显示)，以防止冷铁300在砂芯运输、使用过程中从砂芯中脱落。
本发明公开的实施例中，为增加砂芯主体100和冷铁区域砂芯400之间的连接可靠性，二者之间可以设置若干连接件。例如，在S01步骤，在砂芯主体100和冷铁区域砂芯400的结合面朝向砂芯主体100一侧还可以设置凹槽131；在S02步骤，凹槽131可以与砂芯主体100一体打印成型；在S05步骤，填砂时可以同时在凹槽131中也填入树脂砂并紧实，待树脂砂固化后就在凹槽131中形成与凹槽131紧密配合的连接凸台，通过连接凸台与凹槽131配合增加砂芯主体100和冷铁区域砂芯400之间的连接可靠性。优选地，凹槽131可以为阶梯槽。最优的，凹槽131包括大端和小端，其小端设置于其背离冷铁区域砂芯400一端，其大端设置于其朝向冷铁区域砂芯400一端，便于凹槽131中填砂、紧实步骤的顺利实施。又例如，在S01步骤，在砂芯主体100和冷铁区域砂芯400的结合面朝向冷铁区域砂芯400一侧还可以设置凸台132；在S02步骤，凸台132可以与砂芯主体100一体打印成型；在S05步骤填砂后，待树脂砂固化后就在冷铁区域砂芯400中形成与凸台132紧密配合的连接凹槽，通过连接凹槽与凸台132配合增加砂芯主体100和冷铁区域砂芯400之间的连接可靠性。优选地，凸台132可以为阶梯状。最优的，凸台132可以包括大端和小端，其小端设置于其朝向砂芯主体100一端，其大端设置于其朝向冷铁区域砂芯400一端，便于凸台132与连接凹槽的限位连接。
本发明公开的实施例中，上述任意所述的树脂砂可以为铸造用型砂与树脂、固化剂均匀混合而成，以实现冷铁区域砂芯400的双组分固化。进一步地，树脂砂的固化时间可以为5min～10min，即S05至S06步骤之间等待的时间可以为5min～10min。
依照本发明实施例公开的铸造用砂芯的制芯方法制作的砂芯，冷铁与砂芯之间无披缝，施涂涂料后可以完全隔绝冷铁与型腔。浇注后，冷铁不会被金属液包裹，清理时自动脱落，不用专门再清理冷铁。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (10)
1.一种铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述铸造用砂芯包括砂芯主体和冷铁区域砂芯，所述砂芯主体采用3D打印方式制芯；所述冷铁区域砂芯的制芯过程，包括如下步骤：
在所述砂芯主体上安装围板，在所述围板内设置若干冷铁；
在所述围板内填入树脂砂，待所述树脂砂固化后，拆除所述围板。
2.根据权利要求1所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述砂芯主体上设置有与所述围板相匹配的第一安装部，用于将所述围板安装至所述砂芯主体上；所述第一安装部与所述砂芯主体一体打印成型。
3.根据权利要求1所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，在所述砂芯主体上设置有与所述冷铁相匹配的第二安装部，用于将所述冷铁安装至所述砂芯主体上；所述第二安装部与所述砂芯主体一体打印成型。
4.根据权利要求3所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，在所述砂芯主体上设置有定位件，用于所述冷铁的定位；所述定位件与所述砂芯主体一体打印成型。
5.根据权利要求1所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述冷铁的非工作面设置有若干挂砂件。
6.根据权利要求1所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述冷铁的横截面沿所述围板的外壁至内壁方向逐渐增大。
7.根据权利要求1所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述砂芯主体与所述冷铁区域砂芯的结合部设置有若干连接件。
8.根据权利要求7所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述连接件为设置于砂芯主体上的凹槽和/或凸台，所述凹槽和/或所述凸台与所述砂芯主体一体打印成型；在所述围板内填入树脂砂时，在所述凹槽内和/或所述凸台周围一同填入树脂砂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述树脂砂为铸造用型砂与树脂、固化剂混合而成。
10.根据权利要求9所述的铸造用砂芯的制芯方法，其特征在于，所述树脂砂的固化时间为5min～10min。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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