CN117020104B - 一种型砂、制造具有内腔部件的方法及内腔部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及覆膜砂领域，具体的说是一种覆膜砂、制造具有内腔部件的方法及内腔部件，包括质量百分比为3‑10％的金刚砂、60‑90％的玻璃砂、3‑10％的石墨粉和3‑10％的黑刚玉均匀混合而成。所述方法通过将覆膜砂灌注嵌件中，并压铸后倒出所述覆膜砂而形成具有内腔的部件，本发明的覆膜砂，可以循环使用，绿色环保，全新工艺不用浇筑，可以制备内部各种复杂内腔的结构件。
Description
技术领域
本发明涉及覆膜砂及其加工技术领域，具体的说是一种覆膜砂、制造具有内腔部件的方法及内腔部件。
背景技术
传统的覆膜砂铸造工艺由两个主要组成部分组成，即模具和覆膜砂。模具是将铸件成型的外壳，它由几块模具组成，模具的结构可以是完全封闭的或内外相反的结构。而覆膜砂是一种特殊的砂浆，由粘士，沙粒和聚合物组成，它具有良好的结合力，便于成型，然而缺点是铸造后，覆膜砂不能重复利用，造成环境浪费，同时生产速度较慢，操作起来也比较复杂，所需时间也比较长。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种覆膜砂、制造具有内腔部件的方法及内腔部件，覆膜砂可以循环使用，绿色环保，全新工艺不用浇筑，可以制备内部各种复杂内腔的结构件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种覆膜砂，包括质量百分比为3-10％的金刚砂、60-90％的玻璃砂、3-10％的石墨粉和3-10％的黑刚玉均匀混合而成。
本发明的一种优选的实施方式，所述覆膜砂应用于非直接接触熔融金属液的铸造工艺用，以使得所述覆膜砂所占用的空间排空后形成工件的腔体。
本发明的一种优选的实施方式，所述石墨粉的粒径为100μm-150μm。
本发明还涉及一种制造具有内腔部件的方法，包括如下步骤：
1)将所述的覆膜砂灌注于金属的内腔嵌件中；
2)封闭所述内腔嵌件的开口端；
3)将所述内腔嵌件固定于金属的外模内；
4)通过压铸机在高压下以较高的速度将液体金属射入内腔嵌件和外模之间；
5)打孔倒出所述覆膜砂，即形成具有内腔的部件。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件为薄壁件。
本发明的一种优选的实施方式，所述压铸射比压为100-150Mpa；射速在15-18m/s，以使得在0.5-1s内实现金属液充填。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件的外轮廓形状为弯曲状、柱状、锥状、曲面状、平面状或任意组合。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件与外模的之间通过可熔融支撑件固定连接。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件的壁厚与内腔容积和压铸参数之间的关系如下为
其中Pt为压铸比压，Si为内腔嵌件的腔体平均截面积，de为内腔嵌件的壁厚，k为取0.6-0.8的任意系数，Re为内腔嵌件的材料屈服强度。
本发明还涉及一种内腔部件，通过所述的方法压铸成型。
本发明的有益效果：
1.本发明覆膜砂配料简单，绿色环保，便于重复利用。
2.本发明覆膜砂硬度大，耐高温，抗氧化，耐磨性能好，同时流动性和润滑性好。
3.本发明不需要传动的铸造工艺，通过压铸一次成型，效率高，是传统铸造的10倍。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容了解本发明的优点和功效。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的实施例，图中某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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用于的具体含义。
实施例一：
本发明的实施例提供了本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种覆膜砂，包括质量百分比为3-10％的金刚砂、60-90％的玻璃砂、3-10％的石墨粉和3-10％的黑刚玉均匀混合而成。
本发明通过上述材料均匀混合而成，相比较原有覆膜砂需要树脂，胶黏剂等添加剂而言，配比简单，绿色环保，同时也省去了原有覆膜砂的复杂的加工环节。
其中，金刚砂的硬度大，耐高温，高温时能抗氧化；玻璃砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的材料，不会因为高温使其性能变化；黑刚玉具有硬度适中、韧性高、耐高温、热态性能稳定；本发明将其进行均匀配比实现了综合性能良好的覆膜砂产品，可广泛应用于各种工件和铸造金属材料中。
优选地，所述覆膜砂只有以上四种材料配比组成。
本发明的一种优选的实施方式，所述覆膜砂应用于非直接接触熔融金属液的铸造工艺用，以使得所述覆膜砂所占用的空间排空后形成工件的腔体。
由于覆膜砂不与金属液直接接触使用，故其不需要粘结，树脂等添加剂，只要将覆膜砂从形成的工件中排出即可形成工件的腔体，覆膜砂可以重复利用，节约了覆膜砂，也同时避免了传统覆膜砂不能重复使用造成的资源浪费和环境污染。
本发明的一种优选的实施方式，所述石墨粉的粒径为100μm-150μm。
通过添加石墨粉防止结块，同时提高了覆膜砂的流动性，脱模性和润滑性，采用粒径为100μm-150μm可以在混合中更加快速均匀分散于覆膜砂的每个砂粒。
实施例二：
本发明还涉及一种制造具有内腔部件的方法，包括如下步骤：
1)将所述的覆膜砂灌注于金属的内腔嵌件中；
2)封闭所述内腔嵌件的开口端；
3)将所述内腔嵌件固定于金属的外模内；
4)通过压铸机在高压下以较高的速度将液体金属射入内腔嵌件和外模之间；
5)打孔倒出所述覆膜砂，即形成具有内腔的部件。
金属的内腔嵌件在压铸后形成为部件的内腔部分，不需要额外的溶膜处理，对于内部的覆膜砂也起到隔离保护作用。
在压铸脱模后，在成型的工具预留打孔区打孔，倒出所述覆膜砂，可以回收利用，而本发明的覆膜砂对于内腔的表面具有一定的摩擦，提升了内腔表面精度。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件为薄壁件。
优选地，所述内腔嵌件的材料与压铸金属和外模的材料具有相似相溶性。
薄壁件的内腔便于覆膜砂对金属液的快速降温，同时便于嵌件材料与压铸的金属材料相溶为一体件。
本发明的一种优选的实施方式，所述压铸射比压为100-150Mpa；射速在15-18m/s，以使得在0.5-1s内实现金属液充填。
通过压铸压力，流速的控制便于金属液灌注过程中少内部缺陷，致密性好。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件的外轮廓形状为弯曲状、柱状、锥状、曲面状、平面状或任意组合。
通过内腔嵌件的外形可以制造任意内腔的部件，例如具有内部流道的管件，具有内部腔体的发动机等，内部的腔体可以是螺旋线形状，弯曲状，曲面状，柱状、锥状、曲面状、平面状或任意组合。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件与外模的之间通过可熔融支撑件固定连接。
为了便于内腔嵌件的支撑，其与外模之间可通过可熔融的支撑件固定，支撑件为镂空的网状结构，或者是框架结构，支撑同时不会占用较多空间，其整体大小约占1/5-1/3即可，对于嵌件复杂形状的情况下所述支撑件可以是多个。
本发明的一种优选的实施方式，所述内腔嵌件的壁厚与内腔容积和压铸参数之间的关系如下为
其中Pt为压铸比压，Si为内腔嵌件的腔体平均截面积，de为内腔嵌件的壁厚，k为取0.6-0.8的任意系数，Re为内腔嵌件的材料屈服强度。
所述内腔嵌件的壁厚应保证其不被瞬间的金属流体压力挤压变形为宜，为此本发明提出壁厚关系式，以根据不同嵌件的材料，大小，和压铸参数来确保。
实施例三：
本发明还涉及一种内腔部件，通过所述的方法压铸成型；
所述内腔部件例如是供液体流通的器材、各种结构外壳、以及其他各种具有内腔的预制件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.一种型砂，其特征在于，包括质量百分比为3-10％的金刚砂、60-90％的玻璃砂、3-10％的石墨粉和3-10％的黑刚玉均匀混合而成；所述型砂应用于非直接接触熔融金属液的铸造工艺用，以使得所述型砂所占用的空间排空后形成工件的腔体。
2.根据权利要求1所述的型砂，其特征在于：所述石墨粉的粒径为100μm-150μm。
3.一种制造具有内腔部件的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将权利要求1-2任一项所述的型砂灌注于金属的内腔嵌件中；
2)封闭所述内腔嵌件的开口端；
3)将所述内腔嵌件固定于金属的外模内；
4)通过压铸机在高压下以15-18m/s的射速将液体金属射入内腔嵌件和外模之间；
5)打孔倒出所述型砂，即形成具有内腔的部件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述内腔嵌件为薄壁件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
压铸压射比压为100-150Mpa；射速在15-18m/s，以使得在0.5-1s内实现金属液充填。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述内腔嵌件的外轮廓形状为柱状、锥状、曲面状、平面状或上述形状的任意组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述内腔嵌件与外模的之间通过可熔融支撑件固定连接。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述内腔嵌件的壁厚与内腔容积和压铸参数之间的关系如下为
其中Pt为压铸比压，Si为内腔嵌件的腔体平均截面积，de为内腔嵌件的壁厚，k为取0.6-0.8的任意系数，Re为内腔嵌件的材料屈服强度。
9.一种内腔部件，其特征在于：通过权利要求3-8任一项所述的方法压铸成型。
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