CN212191148U - 一种薄壁壳型铸造砂箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了应用于铸造领域的一种薄壁壳型铸造砂箱。该砂箱由合箱的上箱和下箱及保温层构成。上箱和下箱采用铁砂造型，上箱上口和下箱体下口覆盖农膜,上箱下口和下箱上口分别覆盖厚度不大于3mm的壳型和封箱壳，壳型构成铸件浇注空腔，封箱壳保证上下箱体密封。在上箱和下箱上均设计有真空接口，在合箱和浇注过程中，上下箱均保持真空状态。保温层覆盖砂箱顶面及四周。本实用新型覆膜砂用量大大降低，也满足了耐磨件金属液快速凝固、高温固体缓冷的要求。

Description

一种薄壁壳型铸造砂箱

技术领域

本实用新型应用于铸造领域，提供一种薄壁壳型铸造砂箱，尤其适用于耐磨件的铸造。

背景技术

用强度较高的热固性硅砂或锆砂与树脂的混合料形成薄壳铸型，浇注金属液获得铸件的方法为壳型铸造。覆膜砂在预热约280-320℃的金属模板内成型结壳，通常情况下，壳型分为两层，表层面为一层薄壳，可使铸件表面光洁，第二层为加固层，为增加壳型的强度。两个半壳型扣合，放入砂箱中，周围加入钢丸固定，浇注金属液，冷却后形成铸件。目前为提高生产率，壳型做成一层，为保证造型强度，厚度一般不低于5mm。大批量生产时，采用覆砂铁型，在预热后的金属铁型内腔覆上一层型砂，将壳型与金属型结合，可避免产生白口组织。

上述两种壳型造型工艺均有助于金属液的快速凝固，优化铸态组织，其缺点主要有两个方面，一是壳型厚度较厚，价格昂贵的覆膜砂用料大，生产成本高，二是壳型外面的金属型或钢丸冷却快，尤其是耐磨铸件，由于其碳化物多，脆性大，需要在凝固后缓慢冷却，尤其是相变完成后，防止温度应力和组织应力产生的裂纹，这就需要增加壳型厚度减缓冷却速度，但增加壳型厚度又带来金属液冷却速度慢，覆膜砂用量大的矛盾。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：提供一种薄壁壳型铸造砂箱，在减薄壳型厚度的同时，满足耐磨件高温固体缓冷，防止裂纹的要求。

本实用新型采用的技术方案是：薄壁壳型铸造砂箱由合箱的上箱和下箱、及保温层构成。上箱包括上农膜、钢丸、上箱体、上壳型和封箱壳，上农膜覆盖上箱体的上口,上壳型和封箱壳覆盖上箱体的下口，钢丸充填上箱体内部。下箱包括钢丸、下箱体、下农膜、下壳型和封箱壳，下农膜覆盖下箱体的下口，下壳型和封箱壳覆盖下箱体的上口，钢丸充填下箱体内部。上壳型和下壳型形成铸件空腔，该空腔通过内浇道与浇口连接。在上箱体和下箱体上设计有真空接口，连接真空泵。若上下箱体采用木质材料，则保温层覆盖砂箱顶面，若上下箱体采用铁质材料，则保温层覆盖砂箱顶面及四周。保温层材料可为石英砂或耐火棉，从经济角度考虑，石英砂为最佳，从保温角度考虑，耐火棉最佳。对于中空铸件，在砂箱内可安放砂芯。为降低覆膜砂用量，提高金属液凝固速度，上述上壳型、下壳型和封箱壳厚度不大于3mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型壳型厚度比常规壳型造型工艺减少近一半，不会因成型不良造成壳型废品，覆膜砂用量降低一半，经济效益可观。满足耐磨件金属液快速凝固、高温固体缓冷的要求。

附图说明

图1为实施例1砂箱结构示意图；

图2为实施例1上壳型制作示意图；

图3为实施例1上箱加砂示意图；

图4为实施例2砂箱结构示意图；

图5为实施例2下箱加砂示意图；

其中：1-石英砂、2-上农模、3-钢丸、4-浇口、5-上壳型、6-上箱体、7-下箱体、8-下农膜、9-下壳型、10-封箱壳、11-真空接口、12-上金属模、13-下金属模、14-砂芯。

具体实施方式

实施例1。

附图1为烧结机高铬篦条壳型铸造砂箱结构示意图，由上箱和下箱合箱而成，一箱两件或四件。上箱包括上农膜2、钢丸3、上箱体6、上壳型5和封箱壳10等，其中上壳型5和封箱壳10覆盖上箱体6的下口，上壳型5和封箱壳10的厚度不大于3mm，以模具成型的最小厚度为佳。上箱顶部由上农膜2覆盖上箱体6的上口，上箱体6内部充填钢丸3，在上箱体6上设计有真空接口11，浇口4将篦条铸造型腔引出上箱顶部，用作浇注系统，浇注系统的壳型厚度不小于5mm，保证上箱体6内添加钢丸时有足够的强度。下箱包括钢丸3、下箱体7、下农膜8、下壳型9和封箱壳10等，下壳型9和封箱壳10覆盖下箱体7的上口，下壳型9和封箱壳10的厚度不大于3mm，以模具成型的最小厚度为佳。下箱底部由下农膜8覆盖下箱体7的下口，下箱体7内部充填钢丸3，在下箱体7上同样设计有真空接口11。上箱和下箱的真空接口11连接真空泵，在上下箱合箱和浇注过程中，保持上下箱真空状态，防止塌箱。若上箱体6和下箱体7为钢铁材质，则石英砂1覆盖整个砂箱四周及上箱顶面，若上箱体6和下箱体7为木砂箱，则石英砂1只覆盖上箱顶面。

高铬篦条金属液浇注时，由浇口4经内浇道进入篦条铸造型腔，浇注系统的壳型厚度较厚，可起到保温作用，篦条铸造型腔的壳型厚度较薄，金属液可实现快速冷却，包围型腔的钢丸可快速吸热，加大金属液的过冷度，有利于凝固形核，起到减小晶粒、防止粗大铸态树枝晶的作用。篦条型腔金属液凝固后，上下箱可撤掉真空。由于砂箱四周由不良导热物体包围，如石英砂、木材，所以篦条固态冷速缓慢。这种砂箱结构保证了篦条的快速凝固和缓慢的固态冷却，在保证细小铸态晶粒的同时，避免了温度应力和组织应力产生的裂纹。

高铬篦条上壳型5的制作如附图2所示，上金属模12和下金属模13之间的空腔为上壳型5和封箱壳10，高压空气将覆膜砂送入该空腔，加热280-320℃硬化后，上金属模12移走，换为上箱体6。检查壳型质量，如果有局部壳型未成形，可快速补加覆膜砂，利用下金属模13的预热硬化。上箱造型如附图3所示，浇口4壳型定位在内浇口上，上箱体6内添加钢丸3。钢丸3加满上箱体6之后，刮平上箱体6上口，覆盖上农膜2。上箱的真空接口11接真空泵，抽真空，上箱从下金属模13上脱模移走，完成上箱操作。上箱内充填钢丸时，壁厚较薄的壳型在下金属模13的随形支撑下，不会产生受压破坏。上箱抽真空使得钢丸成为一体，不产生流动，同时，在负压作用下，上壳型5和封箱壳10从下金属模13上脱模更为顺利。一般情况下，上箱的高度不高于700mm，钢丸对壳型产生的压力低于大气压压力，在上农膜2、上壳型5和封箱壳10完整不透气的情况下，大气压的作用使得上箱作为一个整体，不会产生塌箱。本实施例上箱高度不足100mm，在脱模和移动过程中，无塌箱风险。

高铬篦条下箱造型同上箱，主要区别有两个方面，一是不需要浇口壳型，用下箱体7替换金属模后直接添加钢丸，覆盖下农膜8即可。二是需要翻箱操作，下箱加砂脱模前与附图3一致，抽真空脱模后需要翻转180°放平，如附图1下箱所示。

由于高铬篦条的上箱体和下箱体尺寸较小，钢丸用量较少，木质砂箱的强度能够满足要求。木质砂箱保温性较好，上下箱合箱后，在上箱顶面撒铺一层石英砂，该石英砂层厚度不小于50mm，主要起保温作用。同时该石英砂层还起到保护上农膜2，防止浇注过程中高温金属液烫坏上农膜2的作用，从而保证上箱的真空度，保证较薄的壳型不塌箱。

若覆膜砂在金属型中充型不良，壳型成型有缺陷，上金属模12脱模后，添加钢丸3前，用覆膜砂修补，保证抽真空不漏气即可。所以从降低覆膜砂用量和提高金属液凝固速度而言，尽可能减小壳型的厚度。该造型方法在减薄壳型壁厚、大大降低覆膜砂用量的前提下，几乎不产生壳型废品，使得覆膜砂材料成本比原来降低1/2-2/3。

采用上述方法生产的高铬篦条，晶粒细化，韧性好，不经热处理，铸态下可以直接使用，使用寿命与热处理状态相当。与粘土砂高铬篦条生产成本相比，虽然造型成本增加，但省去了高耗能的热处理工序，总得来说，生产成本减低，表面质量明显好于粘土砂，具有明显的竞争优势。

实施例2。

附图4为挖掘机斗齿壳型铸造砂箱结构示意图，砂箱同样由上箱和下箱合箱而成，与实施例1的区别有两点，一是斗齿为中空结构，设计有螺栓孔，所以斗齿铸造型腔内安装有砂芯14，二是上下箱体均采用钢铁材质，石英砂1保温层除覆盖上箱顶面外，还覆盖砂箱四周，防止钢铁砂箱向四周散热。

附图5为斗齿壳型铸造下箱加砂示意图。下壳型9由上下金属模成型后，移走上金属模，换为下箱体7，同时检查下壳型9和封箱壳10的质量，如果有局部壳型未成形，可快速补加覆膜砂，利用下金属模13的预热硬化。下箱体7内添加钢丸3，钢丸3加满后刮平，覆盖下农膜8。浇注前合箱时，真空接口11接真空泵，抽真空，下箱从下金属模13上脱模移走，然后旋转180°平放，完成下箱操作。

上箱造型与实施例1的上箱操作一致，只是合箱操作时，增加了下芯工序。下箱放置平稳后，安放砂芯14，然后合上箱。砂箱上及四周覆盖石英砂，即可浇注。在合箱及浇注过程中，上下箱保持抽真空，金属液凝固后方可撤掉真空。

上述两个实施例均采用石英砂保温，也可以采用保温棉等其他保温措施，虽然保温棉保温效果好，但材料成本稍高。

实施例2通实施例1一样，覆膜砂在若金属型中充型不好，壳型局部有成型不良，可用覆膜砂修补，只要保证砂箱抽真空不漏气即可。

采用上述方法生产的挖掘机斗齿，晶粒细化，同等硬度条件下，韧性好，产品使用寿命长。

Claims (4)

1.一种薄壁壳型铸造砂箱，其特征在于：由合箱的上箱和下箱、及保温层构成；所述上箱包括上农膜（2）、钢丸（3）、上箱体（6）、上壳型（5）和封箱壳（10），所述上农膜（2）覆盖上箱体(6)的上口, 所述上壳型（5）和封箱壳（10）覆盖上箱体(6)的下口；所述下箱包括钢丸（3）、下箱体（7）、下农膜（8）、下壳型（9）和封箱壳（10），所述下农膜（8）覆盖下箱体（7）的下口，所述下壳型（9）和封箱壳（10）覆盖下箱体（7）的上口；所述钢丸（3）充填上箱体(6)和下箱体（7）内部；所述上箱体（6）和下箱体（7）设计有真空接口（11）；所述保温层覆盖砂箱顶面，或者覆盖砂箱顶面及四周。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁壳型铸造砂箱，其特征在于：所述上壳型（5）、下壳型（9）和封箱壳（10）厚度不大于3mm。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁壳型铸造砂箱，其特征在于：所述保温层为石英砂或耐火棉。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁壳型铸造砂箱，其特征在于：所述砂箱内安放砂芯（14）。

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