CN117340195A - 一种高效铸造激冷砂的装置与制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效铸造激冷砂的装置，包括由金属隔板形成若干个砂料装填区的砂斗，在砂斗的下方连接有砂量控制装置，砂量控制装置与搅笼连接，在搅笼上还配备有加热装置；一种铸造激冷砂的制备工艺，选用三个不同直径漏孔的砂量调剂器，使得混合的钢丸占砂型总体积的60～70％、树脂砂占20～40％、铬铁矿砂的比例不小于5％，然后按该混合比例落砂进入搅笼，并用加热装置对搅笼中的砂进行预热，预热后的砂被传输螺旋杆传送至树脂喷洒区，然后进入固化剂喷洒区，最后由传输螺杆送至出砂口从出料斗出来。其激冷效果可替代部分冷铁，有效解决异形结构铸件难放置冷铁问题，同时可减少铸件冷铁用量，提高铸件成型质量和加快生产效率。

Description

一种高效铸造激冷砂的装置与制备工艺

技术领域

本发明属于铸造工艺技术领域，具体涉及一种高效铸造激冷砂的装置与制备工艺。

背景技术

在砂型铸造生产中，树脂砂、粘土砂、铬铁矿砂常被用于铸件砂芯、外模等铸型制作。其中，树脂砂因具有生产适应性强、成型铸件轮廓清晰与尺寸精度高、旧砂再生性好等优点，在铝、镁合金砂型铸造业有着广泛的应用；铬铁矿砂的导热性比普通硅砂好，能够显著提升铸件凝固过程中的激冷速度，同时因其具备较高的硬度，在砂型制作过程中，铬铁矿砂可被用于替代部分冷铁，解决冷铁放置困难问题，提高铸件成型质量。

在砂型铸造业，树脂砂的需求量较大，因此往往采用自动混砂机来完成树脂砂的混制工作，以此降低操作者的作业强度，然而，常用混砂机在混砂过程中，一般仅对树脂、固化剂进行加热，其目的一方面是提高树脂、固化剂的喷洒效果，确保混合均匀，另一方面是加快低温作业环境下的砂型固化速度。由于加热树脂、固化剂的方式带来的热量有限，因此在低温作业环境下，砂型制作成型后，往往需等待较长的固化时间，以此确保砂型的固化效果符合工艺要求。

虽然铬铁矿砂可以用来替代部分冷铁，但铬铁矿砂的激冷效果毕竟有限，对铸件厚大部位的激冷效果不明显，导致铸件易产生疏松等铸造缺陷。同时，铬铁矿砂的二次回收利用困难，在批量生产过程中若大面积采用铬铁矿砂，其制造成本将大幅度增大。公开号为CN103056300A的中国发明专利公开了一种一种添加有新型冷铁的高强度砂型、芯子的制作工艺，选取铸造用原砂，添加相当于原砂总重量30％-100％的钢丸，之后加入原砂与钢丸总重量2.5-7％的水玻璃作为胶黏剂，之后放入混砂机中混合均匀后得混合料备用；选取铸造用原砂，添加相当于原砂总重量6％-8％的水玻璃作为胶黏剂，之后放入混砂机中混合均匀后得混合料备用等工艺，该发明充分利用钢丸与原砂混合物优良的散热性，结合整体铸造工艺，能够有效的控制铸件较厚部位的冷却速度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种高效铸造激冷砂的装置与制备工艺，

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高效铸造激冷砂的装置，包括由金属隔板形成若干个砂料装填区的砂斗，在砂斗的下方连接有砂量控制装置，砂量控制装置与搅笼连接，在搅笼上还配备有加热装置；

所述砂量控制装置包括矿砂上口、设置有漏孔的砂量调剂器和配备有固定挡环的落砂下口；

所述搅笼的三面均设置有加热装置形成预热区，加热装置升温范围为40℃～80℃，在搅笼中设置有传输螺旋杆并依次设置有树脂喷口和固化剂喷口。

所述砂斗由四块基板呈斜壁合围形成，砂斗中部为矩形通槽，在矩形通槽的内壁对角线处设置有两块三角金属板构成三个区域，其中两个区域体积相等且其体积之和等于另一个区域，在砂斗的出料口处还配备有气动关闭阀。

所述砂量控制装置中的砂量调剂器的漏孔孔径尺寸根据用砂比例进行更换。

所述搅笼为长条矩形槽，沿着矩形槽的长边在槽内中心线上设置有传输螺旋杆，靠近砂斗出料口的一端配置有加热装置，另一端的下方设置有出料斗，在出料斗和加热装的中间区域设置有树脂喷口和固化剂喷口。

所述砂斗架在承重支架上，承重支架由四根竖直的支撑架构成，砂斗竖直设置在承重支架内，搅笼通过砂量控制装置与砂斗垂直连接，搅笼固定在两根支撑架之间。

一种铸造激冷砂的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：从砂斗的三个填料区分别加入钢丸、树脂砂和铬铁矿砂；

步骤2：选用三个不同直径漏孔的砂量调剂器，使得混合的钢丸占砂型总体积的60～70％、树脂砂占20～40％、铬铁矿砂所占比例不小于5％，然后按该混合比例落砂进入搅笼；

步骤3：开启搅笼，通过搅笼中的螺杆旋转将三种砂进行混合均匀，在混砂和送砂过程中，加热装置对搅笼中的砂进行预热，预热后的砂被传输螺旋杆传送至树脂喷洒区，然后进入固化剂喷洒区，最后由传输螺杆送至出砂口从出料斗出来。

所述从树脂喷口和固化剂喷口喷出树脂与固化剂总量为为砂型总重力的0.5～1.5％。

所述混合完成后的钢丸回收采用磁选机完成，然后去除表面多余的树脂和固化剂，去除的方式包括但不限于烘烤、烧结。

所述加入的钢丸为经过抛丸处理或采用抛丸产生的报废钢丸。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1本发明提出的一种高效激冷砂制备工艺，其激冷效果可替代部分冷铁，有效解决异形结构铸件难放置冷铁问题，同时可减少铸件冷铁用量，提高铸件成型质量和加快生产效率。

2本发明提出的混砂机，通过砂量调剂器，可完成用砂的自动配比，所配备的加热装置，不仅可以有效加快高效激冷砂的固化速度，而且可适用于普通树脂砂的混制工作，对砂型铸造生产效率的提升有较好帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中高效铸造激冷砂的装置的结构示意图；

图2为本发明中沙斗的俯视图；

图3为落砂上口的结构示意图；

图4为砂量调剂起的结构示意图；

图5为落砂下口的结构示意图；

图6为搅笼的结构示意图；

图中，1-砂斗；2-传输螺旋杆；3-砂量控制装置；4-出料斗；5-搅笼；6-加热装置；7-承重支架；8-树脂喷口；9-固化剂喷口；31-矿砂上口；32-砂量调剂器；33-落砂下口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

参照图1-图6，专用混砂机主要由砂斗1、承重支架7、砂量控制装置3、出料斗4、搅笼5、加热装置6部件组成。其中，砂斗1采用两个金属隔板形成三个砂料装填区，分别装填钢丸、树脂砂与铬铁矿砂。砂斗下方配备气动关闭阀，与混砂机启动电源进行关联，启动混砂程序后落砂阀门自动打开，砂斗1中的钢丸、树脂砂、铬铁矿砂在重力作用下开始落砂，并通过砂量控制装置3进入搅笼5混砂预热区。砂量控制装置3主要由落砂上口31、砂量调剂器32与落砂下口33组成。砂量控制装置可根据不同的用砂比例，选择不同尺寸孔径的砂量调剂器进行更换。在落砂下口33的端面，有固定挡环，用于砂量调剂器装配时的定位，且连接落砂上口与落砂下口。

搅笼5与砂斗1的连接是通过砂量控制装置3进行对接，并且由螺栓进行固定。在位于砂斗1落砂口下方的搅笼5，三面采用电加热装置6进行混砂预热。在混砂前，根据工艺需要，加热装置6升温到40～80℃之间，并根据温度变化自动完成温度补偿。砂斗1中的砂向下落入预热区后，受热开始升温，并且由搅笼中的传输螺旋杆2进行混合均匀。随着螺杆的旋转，搅笼5中的砂被传输至树脂喷洒区和固化剂喷洒区，经传输螺旋杆2混合均匀后从搅笼出料斗4排出。由于在混砂过程，砂经过加热处理，因此树脂和固化剂发生反应的效率比室温条件下快很多，特别是冬季非恒温环境，效果更加明显。

实施例：高效铸造激冷砂采用树脂砂、钢丸、铬铁矿砂、树脂、固化剂五种原材料，按一定的比例混制而成。原材料加入比例按砂型总体积进行计算，其中树脂砂加入量为30％，钢丸加入量为65％，铬铁矿砂加入量为5％，树脂与固化剂加入量为砂型总重力的1％。其中，钢丸采用抛丸产生的报废钢丸，以此加大钢丸表面粗糙度，提高附着力，避免砂型在烘烤过程中发生垮塌。树脂砂的作用是用于填充钢丸之间的间隙，提高成型铸件表面光洁度。铬铁矿砂的作用不仅充当钢丸间隙填充物，而且也增加钢丸间隙处的激冷效果。树脂、固化剂的作用是两者经化学反应后起到固化砂型的目的。

在混砂过程中，通过在一个砂斗1中增加两个金属板，完成一个砂斗1中同时填充树脂砂、钢丸、铬铁矿砂，并在出砂口采用出砂量调剂装置32。该装置是在金属板上根据出砂量需求，制作三个不同直径大小的通孔，以此控制不同砂的出砂量，使其按混合比例进行落砂。

从砂斗1中落下的砂进入混砂机搅笼5，通过搅笼5中的传输螺旋杆2旋转将不同的砂进行混合均匀。在搅笼5混砂区，配备加热装置6，在混砂和送砂过程中，加热装置6对搅笼5中的砂进行预热温度达到60℃后，预热后的砂被传输螺旋杆2传送至树脂喷洒区，然后进入固化剂喷洒区，树脂喷洒区和固化剂喷洒区由树脂喷口8和固化剂喷口9喷入形成，最后由传输螺杆传输螺旋杆2送至出砂口从出料斗4出来。完成铸造用砂混制工作。钢丸的回收采用磁选机完成，采用烘烤、烧结等方式去除表面多余的树脂、固化剂后可重复利用。

该设备和工艺解决一些铸件冷铁装配难、砂型制作成本高、冷铁制作周期长等问题，达到提高砂型铸件成型质量和生产效率的目的。

以上对本发明所提供的一种高效铸造激冷砂的装置与制备工艺进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种高效铸造激冷砂的装置，其特征在于：包括由金属隔板形成若干个砂料装填区的砂斗(1)，在砂斗(1)的下方连接有砂量控制装置(3)，砂量控制装置(3)与搅笼(5)连接，在搅笼(5)上还配备有加热装置(6)；

所述砂量控制装置(3)包括矿砂上口(31)、设置有漏孔的砂量调剂器(32)和配备有固定挡环的落砂下口(33)；

所述搅笼(5)的三面均设置有加热装置(6)形成预热区，加热装置(6)升温范围为40℃～80℃，在搅笼(5)中设置有传输螺旋杆(2)并依次设置有树脂喷口(8)和固化剂喷口(9)。

2.根据权利要求1所述的高效铸造激冷砂的装置，其特征在于：所述砂斗(1)由四块基板呈斜壁合围形成，砂斗(1)中部为矩形通槽，在矩形通槽的内壁对角线处设置有两块三角金属板构成三个区域，其中两个区域体积相等且其体积之和等于另一个区域，在砂斗(1)的出料口处还配备有气动关闭阀。

3.根据权利要求1所述的高效铸造激冷砂的装置，其特征在于：所述砂量控制装置(3)中的砂量调剂器(32)的漏孔孔径尺寸根据用砂比例进行更换。

4.根据权利要求1所述的高效铸造激冷砂的装置，其特征在于：所述搅笼(5)为长条矩形槽，沿着矩形槽的长边在槽内中心线上设置有传输螺旋杆(2)，靠近砂斗(1)出料口的一端配置有加热装置(6)，另一端的下方设置有出料斗(4)，在出料斗(4)和加热装置(6)的中间区域设置有树脂喷口(8)和固化剂喷口(9)。

5.根据权利要求1所述的高效铸造激冷砂的装置，其特征在于：所述砂斗(1)架在承重支架(7)上，承重支架(7)由四根竖直的支撑架构成，砂斗(1)竖直设置在承重支架(7)内，搅笼(5)通过砂量控制装置(3)与砂斗(1)垂直连接，搅笼(5)固定在两根支撑架之间。

6.采用权利要求1-5任一项所述的装置铸造激冷砂的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：从砂斗(1)的三个填料区分别加入钢丸、树脂砂和铬铁矿砂；

步骤2：选用三个不同直径漏孔的砂量调剂器(32)，使得混合的钢丸占砂型总体积的60～70％、树脂砂占20～40％、铬铁矿砂所占的比例不小于5％，然后按该混合比例落砂进入搅笼(5)；

步骤3：开启搅笼(5)，通过搅笼(5)中的传输螺旋杆(2)旋转将三种砂进行混合均匀，在混砂和送砂过程中，加热装置(6)对搅笼(5)中的砂进行预热，预热后的砂被传输螺旋杆(2)传送至树脂喷洒区，然后进入固化剂喷洒区，最后由传输螺旋杆(2)送至出砂口从出料斗(4)出来。

7.根据权利要求6所述的高效铸造激冷砂的制备工艺，其特征在于：所述从树脂喷口(8)和固化剂喷口(9)喷出树脂与固化剂总量为为砂型总重力的0.5～1.5％。

8.根据权利要求6所述的高效铸造激冷砂的制备工艺，其特征在于：所述混合完成后的钢丸回收采用磁选机完成，然后去除表面多余的树脂和固化剂，去除的方式包括但不限于烘烤、烧结。

9.根据权利要求6所述的高效铸造激冷砂的制备工艺，其特征在于：所述加入的钢丸为经过抛丸处理或采用抛丸产生的报废钢丸。