CN210435316U - 一种铸造型芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种铸造型芯，包括胎架及采用可溶性材料制成的芯体，其中，所述胎架设置在所述型芯内部，所述芯体与所述胎架一体成型，并由所述芯体的表面形状配置为与铸造产品的形状一致。本实用新型提供的方案，既可应用于铸造工序产品蜡模中的水溶性型芯，又可应用于金属铸造中的陶瓷型芯等，与现有技术相比，减少了可溶性材料的用量，降低了成本，并可有效提高尺寸精度；胎架可以对芯体提供有力的支撑，确保造型、注蜡、浇注过程中的强度与刚度要求；另外，换热通道还可以在蜡模或金属凝固过程中，利用换热介质加速凝固或调节凝固进程，可获得良好的生产效率。尤其适用于大型铸件产品或者内部型腔结构紧凑、复杂的铸件产品。

Description

一种铸造型芯

技术领域

本实用新型涉及铸造模具技术领域，尤其涉及一种铸造型芯。

背景技术

铸造是最常用的零部件成型方法之一，其具有制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型铸件等优点，因而在机械制造业中占有着重要的地位，并发挥着越来越重要的作用。

对于具有型腔结构的铸件产品，通常要使用到铸造型芯，根据铸件产品结构特点以及铸造工艺，铸造型芯主要有两种常用的应用方式：

一种是应用于铸造的工序产品，例如用于形成脱蜡铸造中的蜡模型腔，通常为水溶性型芯，如水溶蜡型芯、尿素型芯等。众所周知，水熔蜡及尿素等水解后无法回收存在污染，且材料成本较高；此外，在冷却固化过程中存在相变体收缩，材料用量过大时直接影响型芯尺寸精度，且时间效率低、热能消耗与浪费较大。

另一种是直接放置在铸模中，与铸模一起参与金属浇注，在铸件形成后再清除。此类铸造型芯通常有陶瓷型芯、砂芯等，随着产品几何形态的大型化与复杂化，需要该类型芯具有一定的强度与刚性，由此增大了后续清理铸件产品内腔型芯的难度。

显然，无论是水溶性型芯，还是陶瓷型芯，随着铸造产品外形尺寸的不断加大，以及内部结构形态更为紧凑、复杂，现有铸造型芯的一些缺点日益突显出来：

(1)难以满足在造型、注蜡以及浇注过程的强度与刚度要求；

(2)型芯用料为消耗材料，无法重重使用，生产成本高；

(3)铸件产品的型腔尺寸精度不能有效保证。

有鉴于此，亟待针对现有的铸造型芯进行结构优化，在提高强度与刚度的前提下，降低生产成本，并提高铸件产品的型腔尺寸精度。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种铸造型芯，以解决现在技术所存在的铸造型芯强度与刚度不足，生产成本高以及铸件产品的型腔尺寸精度不能有效保证的问题。

本实用新型提供了一种铸造型芯，包括胎架及采用可溶性材料制成的芯体，其中，所述胎架设置在所述型芯内部，所述芯体与所述胎架一体成型，并由所述芯体的表面形状配置为与铸造产品的形状一致。

优选地，所述胎架内部具有换热通道，所述换热通道的端口伸出于所述芯体外部，以便换热介质经由所述换热通道形成换热循环。

优选地，所述换热通道的流入端口和流出端口位于所述芯体的同侧，或者分别位于所述芯体的两侧。

优选地，所述换热通道的侧壁具有多个贯通孔。

优选地，所述胎架为柔性波纹管式结构。

优选地，所述胎架为由多个构件组合形成的立体分枝结构。

优选地，所述换热通道形成于每个分枝的构件内腔。

优选地，所述胎架为一体式结构。

优选地，所述换热通道内设置有抵接于所述换热通道内壁的支撑构件，且所述支撑构件呈空心的立体网状。

优选地，所述支撑构件呈蜂巢形。

针对现有铸造型，本方案创新性地提出了具有胎架的铸造型芯，该型芯结构可广泛适用于铸造工序产品蜡模中的水溶性型芯，又可应用于金属铸造中的陶瓷型芯等，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

首先，胎架可以对芯体提供有力的强度和刚度支撑，能够保证该铸造型芯在造型、注蜡或浇注过程中的强度与刚度要求，从而可有效避免产生变形或断裂；

其次，胎架可循环使用，利用胎架作为填充构件，减少了芯体消耗材料的整体用量，降低了成本。例如水溶蜡材料每公斤售价60-80元，而胎架可采用价格更便宜的金属材料。并且，有效解决了水溶蜡所存在的不易降解回收，环保性差的问题。

第三，因为水溶蜡或尿素的用量减少，可以大大提高水溶蜡型芯、尿素型芯的溶解效率，相应地提高了蜡模的制作效率。

最后，可以更有效地保证铸件产品的尺寸精度。本方案大大降低了水溶性材料的使用，使得相变材料得以相应减少，对于水溶性型芯来说，可有效避免相变体收缩对于产品质量的影响，对于陶瓷型芯，陶瓷材料的比重通常小于浇注用的金属，在金属浇注的过程中，容易产生漂浮，从而使铸件产品壁厚不均；而胎架的比重较大，如铝合金的比重为2.7左右，铜合金为8左右，钢合金为7.6左右，因此在金属浇注的过程中，不易漂浮或者漂浮幅度很小，从而可以更有效地保证铸件产品的型腔尺寸精度，保证铸件产品具有均匀的壁厚。特别是，对于大型铸件产品或者内部型腔结构紧凑、复杂的铸件产品，具有明显的优势。

本实用新型提供的一个优选方案中，胎架还有具有换热通道，在液态金属凝固过程中，可以利用换热介质加速铸件内腔的凝固，从而使得铸造产品成型后，型芯更容易取出和清理。而对于蜡模而言，也能加快蜡模的冷却，缩短制模时间，提高效率。此外，在成型过程中还可以根据定型凝固的状态进行加热，以便整体凝固进程趋于一致，可进一步提高铸件产品的质量。

本实用新型提供的另一个优选方案中，胎架可以由多个组件组合形成立体分枝结构，方便形成复杂的造型；同时，各个分枝构件可制成标准件或通用件，这样通过组合造型，可进一步降低熔模铸造型芯的制造成本，并提高效率。

本实用新型提供的另一个优选方案中，胎架为柔性波纹管式结构，如此设置，除满足上述功能要求外，可以在蜡形包裹水溶蜡或者尿素类水溶型芯后，可利用两者间形成的螺旋转动取出该胎架，具有较好的可操作性。与此同时，取出胎架的型芯内部形成空腔，由此为大幅度地提高水解效率提供了技术保障。

在本实用新型的又一优选方案中，换热通道的侧壁具有多个贯通孔，水溶解过程中，液态水溶性材料可经由贯通孔及换热通道流出芯体，由此构建了溶解冗余通道，可进一步提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为第一实施例所述铸造型芯的示意图；

图2为第二实施例所述铸造型芯的示意图；

图3为第三实施例所述铸造型芯的示意图；

图4为第四实施例所述铸造型芯的示意图；

图5为第五实施例所述铸造型芯的示意图；

图6为本实用新型中支撑构件的第一种结构示意图；

图7为本实用新型中支撑构件的第二种结构示意图；

图8为本实用新型中支撑构件的第三种结构示意图。

图1-8中：

蜡模10；芯体11；胎架12；换热通道13；贯通孔131；外隆突部14；第一构件121、第二构件122、第三构件123、第四构件124。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的核心在于提供一种铸造型芯，包括芯体，芯体内设有胎架，胎架可采用金属等难溶解的材料制成，如铝合金、铜合金、钢合金等，从而对芯体提供有力的强度和刚度支撑，并减少芯体材料的用量。

本实用新型提供的方案，对于铸造工艺中两种常见类型的铸造型芯均适用。如图1所示的第一实施例为应用于铸造工序产品的可溶性型芯，图2-图5 所示第二到第五实施例为直接参与金属浇注的陶瓷型芯。

对于可溶性型芯，芯体由可溶性材料水溶蜡或尿素制成，胎架可采用空心或实心结构，且数量为一个或多个。此类型芯，水溶性材料在蜡模完成后溶解解体，并取出胎架回收，循环再利用。再利用蜡模制壳，进行铸造。

对于陶瓷型芯、砂芯等型芯，芯体由陶瓷或树脂制成，参与金属浇注并在铸件产品成型后予以解体清除，对胎架回收，循环再利用。

胎架还可以具有换热通道，换热通道的两端伸出芯体之外，以供换热介质从胎架的一端流入，并从另一端流出，加速蜡模或浇注金属的冷却，从而提高效率或有效地保证铸件产品的型腔尺寸精度。当然，换热通道的流入端口和流出端口也可位于芯体的同侧。

由此可见，本实用新型提供的方案，以可循环使用的胎架代替了部分价格昂贵的可溶性材料，减少了芯体材料的用量，大大降低了铸造型芯的制作成本，还可以提高可溶性型芯溶解的速度，提高制模的效率。

同时，胎架又可以对芯体提供有力的强度和刚度支撑，从而可避免由于铸造型芯强度和刚度不够，避免铸造型芯在造型、注蜡、浇注过程中变形，达不到设计要求。提高了铸件产品的质量和成品率，提高了生产效率。

以下分别通过多个不同的具体实施例对本实用新型可采用的方案进行说明介绍。

实施例1(第一实施例)

本实施例为可溶性型芯，主要应用于蜡模等工序产品。

请参见图1，该图1为本实施例所述铸造型芯第一实施例的示意图，以剖面的形式展示所述铸造型芯的内部结构。

如图1所示，本实施例所述铸造型芯包括芯体11以及设置在芯体11内部的胎架12。胎架12采用铝合金等金属材料制成，芯体11采用可溶性的水溶蜡、尿素等可溶性材料与胎架12一体成型。

芯体11与胎架12一体成型制成铸造型芯后，利用该铸造型芯制作蜡模 10，蜡模10定型后将其放入水中使可溶性材料的芯体11溶解并取出胎架12，回收循环使用。

本实施例提供的方案中，胎架12可以具有多个，也可以采用实心结构或采用空心结构。

实施例2(第二实施例)

本实施例为陶瓷型芯或砂芯。

请参见图2，该图2为本实施例所述铸造型芯第二实施例的示意图，以剖面的形式展示所述铸造型芯的内部结构。

如图2所示，本实施例所述铸造型芯包括芯体11以及内置于芯体11内部的胎架12。芯体11采用陶瓷材料或树脂制成，胎架12采用铝合金等金属材料制成。

胎架12具有一个换热通道13，换热通道13的两端作为换热介质的输入、输出口分别伸出外壳，用于供换热介质从胎架的一端流入，另一端流出，从而实现在液态金属凝固过程中，利用风或者水等换热介质进行降温，加速铸件内腔的凝固。应当理解，换热介质的流入端口和流出端口通常设置在模具的浇注入口和出口处。

为了进一步提高失蜡作业效率，作为优选，换热通道13的侧壁具有多个贯通孔131。如此设置，水溶解过程中，液态水溶性材料可经由贯通孔131及换热通道13流出芯体，由此构建了溶解冗余通道，可进一步提高生产效率。

本实施例提供的方案，胎架12为一根刚性管件，刚性管件的管腔即为换热通道，刚性管件的两端分别伸出芯体11外，作为换热介质的输入、输出口，是结构简单的优选方案。

本实施例中，刚性管件的形状可以是圆管、方管或其他形状的异形管，但是实际应用中以圆管为宜。

本实施例中的换热通道结构，也可以应用于实施例1中，以加速蜡模的冷却速度。

实施例3(第三实施例)

本实施例可应用于可溶性型芯或为陶瓷型芯、砂芯等两种铸造型芯。

请参见图3，该图3为本实施例所述铸造型芯第三实施例的示意图，以剖面的形式展示所述铸造型芯的内部结构。

本实施例在第一实施例的基础上进行了改进，在本实施例中，芯体11内的胎架12不再是一根直管，其可具有复杂的形状，例如：胎架12的中部具有一个外隆突部14，与铸件产品的隆突部造型相对应，从而可以更大程度地节省芯体材料。

另外，该种形状的胎架12使得芯体11基本上具有相同的壁厚，能够使蜡模或液态金属凝固过程中各部分均匀地降温。同样地，本方案所述换热通道13的侧壁具有多个贯通孔131，从而构建溶解冗余通道。

虽然图3所示的方案中，胎架12为直管+球状隆突部的结构，但是，该图3仅仅是以最简单的结构进行示例性的说明，本领域技术人员完全可以理解，第二实施例所要表示的方案，其核心是胎架12可以具有复杂的外形，例如：管件外表面不局限于外隆突部结构，也可以是内凹陷部结构，或者外隆突部与内凹陷部组合，并且外隆突部与内凹陷部的数量也可以根据铸造型芯实际造型设置。

实施例4(第四种实施例)

本实施例主要应用于陶瓷型芯或砂芯。

请参见图4，该图4为本实施例所述铸造型芯第四实施例的示意图，以剖面的形式展示所述铸造型芯的内部结构。

在本实施例中，芯体11内的胎架12采用的是柔性构件，更方便进行造型。尤其是采用波纹管，由于波纹管可任意变形，因此更适用于型腔复杂的管道式铸件产品，并且其外壳所具有的螺纹结构，可以在大角度弯折形态下旋出芯体11，回收方便，有利于提高生产效率。

实施例5(第五种实施例)

本实施例可应用于可溶性型芯或为陶瓷型芯、砂芯等两种铸造型芯。

请参见图5，该图5为本实施例所述铸造型芯第五实施例的示意图，以剖面的形式展示所述铸造型芯的内部结构。

以上介绍的几种实施例，其中芯体11内的胎架12均为一体式结构。这种结构形式的胎架12，对于型腔简单的铸件产品是非常适合的。但是，对于型腔复杂的大型铸件产品，一体式结构的胎架则存在加工复杂的问题。

为此，本实施例提供的方案，胎架12采用了分体组合的方式，亦可称之为活块式结构方式。具体来说，胎架12由多个独立的构件组合而成立体分枝结构，例如：本实施例中，胎架12由第一构件121、第二构件122、第三构件123和第四构件124四个独立的构件依次组合拼接而成，相邻的构件之间可采用螺栓或其他连接件进行可拆卸式连接。

本实施例中，立体分枝结构的每个分枝均具有与换热通道相通的内腔，一方面减少材料的使用，另一方面增加了散热面积，可加快铸件内腔的凝固。同时，也有利于金属均匀降温，避免影响铸件产品的机械性能。

本实施例还有一个更大的好处是：可以将各个构件设计为标准件或通用件，例如：管形构件、球形构件、锥形构件、矩形构件等，并设计成多种不同的尺寸，这样，当需要制造一件新的铸造型芯时，可以从这些标准的通用构件中进行选择，并拼接组合；即使标准的通用构件不能够完全拼接组合成所需要的造型，至少也可以选择出大部分的适用构件，仅需要再加工出所缺失的构件并拼接组合即可，不仅降低了成本，而且大大提高了铸造型芯的成型效率。

在以上的各种实施例中，为了进一步提高胎架12的支撑强度和刚度，在胎架12的内腔中还可以增加支撑构件，支撑构件与胎架的外壳一体成型。

支撑构件可以采用多种形式，简单的可以采用辐板式支撑板形式，如图6 所示，多块辐板21呈辐射状交叉布置；效果更好的则可以采用空心的立体网状结构22，如图7所示。特别是支撑构件可以采用蜂巢形结构23，如图8所示。图7、图8所示的两种结构的抗变形能力更强，且蜂巢形结构的成型较空心的立体网状结构更容易一些。

需要说明的是，在本文中使用的术语"包括'\"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铸造型芯，其特征在于，包括：

胎架，设置在所述型芯内部；

采用可溶性材料制成的芯体，与所述胎架一体成型，并由所述芯体的表面形状配置为与铸造产品的形状一致。

2.根据权利要求1所述的铸造型芯，其特征在于，所述胎架内部具有换热通道，所述换热通道的端口伸出于所述芯体外部，以便换热介质经由所述换热通道形成换热循环。

3.根据权利要求2所述的铸造型芯，其特征在于，所述换热通道的流入端口和流出端口位于所述芯体的同侧，或者分别位于所述芯体的两侧。

4.根据权利要求2所述的铸造型芯，其特征在于，所述换热通道的侧壁具有多个贯通孔。

5.根据权利要求2或3所述的铸造型芯，其特征在于，所述胎架为柔性波纹管式结构。

6.根据权利要求2或3所述的铸造型芯，其特征在于，所述胎架为由多个构件组合形成的立体分枝结构。

7.根据权利要求6所述的铸造型芯，其特征在于，所述换热通道形成于每个分枝的构件内腔。

8.根据权利要求2或3所述的铸造型芯，其特征在于，所述胎架为一体式结构。

9.根据权利要求2所述的铸造型芯，其特征在于，所述换热通道内设置有抵接于所述换热通道内壁的支撑构件，且所述支撑构件呈空心的立体网状。

10.根据权利要求9所述的铸造型芯，其特征在于，所述支撑构件呈蜂巢形。

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