CN216607147U - 一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，包括造型机壳体和N个储存砂箱，所述N个储存砂箱设置在造型机壳体的上方，每个储存砂箱的底部连通有一根运输管道，每根运输管道穿过造型机壳体的顶部后进入造型机壳体内，并且每根运输管道的底部均安装有射砂头；所述造型机壳体内设有造型模具和加热装置，所述造型模具放置在加热装置上，所有射砂头位于造型模具的正上方。该设备结构简单，操作方便，利用该设备可以将覆膜石英砂进行粒度分级，充分利用传统砂型工艺中废弃的细颗粒石英砂与粗颗粒石英砂，并采用分层喷射制造具有多层结构的砂型，提高铸件质量水平。

Description

一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备

技术领域

本实用新型属于金属铸造领域，特别涉及一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备。

背景技术

砂型铸造是通过在砂型中浇注金属熔体生产金属铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，砂型制造简单，对铸件的单件生产、批量生产均适用，长期以来一直是铸造生产的基本工艺。

砂型制造程序复杂，通常采用人工制造，生产效率低且成本高昂。因此，砂型制造的设备逐步向自动化方向发展。目前，砂型制造设备大体可分为三类：震实式造型机、震压式造型机、射压式造型机。其中，射压式造型机具有噪声小，工人劳动强度低，生产效率高，环境污染较少等优点。因此，射压式造型机已成为当前砂型制造设备研发的重点方向。

射压式造型机是利用压缩空气将型砂均匀地喷射到模具表面进行预紧实，然后再施加压力进行压实。主要有垂直分型无箱射压造型机和水平分型脱箱射压造型机。垂直分型无箱射压造型机造型不需要砂箱，型砂直接射入带有模板的造型室，所造砂型尺寸精度高，因砂箱两面都有型腔，生产率很高，但下芯比较困难，对型砂质量要求严。水平分型脱箱射压造型机利用砂箱进行造型，砂型造好后合型脱箱，下芯比较方便，生产率高。水平分型脱箱射压造型机因其制造较为困难且砂型造价较高，目前我国应用较少。

覆膜砂的粒度对铸件的整体质量有较大影响，砂粒较大会导致表面光洁度降低、产生毛刺和空隙等问题，砂粒较小会导致砂型透气性低，使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。目前，为了解决该问题大多采用适中粒度的石英砂进行覆膜，细砂与粗砂没有进行充分利用，增加了石英砂的消耗，从而导致砂型的生产成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能降低生产成本的铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：包括造型机壳体和N个储存砂箱，N≥2；所述N个储存砂箱设置在造型机壳体的上方，每个储存砂箱的底部连通有一根运输管道，每根运输管道穿过造型机壳体的顶部后进入造型机壳体内，并且每根运输管道的底部均安装有射砂头；所述造型机壳体内设有造型模具和加热装置，所述造型模具放置在加热装置上，所有射砂头位于造型模具的正上方。

作为改进，所述每根运输管道上分别连接有多根分砂管，每根分砂管上连通有M根分砂支管，M≥2，每根分砂支管的底部均安装有射砂头。

作为改进，M个所述射砂头呈整列式分布。

作为改进，还包括一个限位盘，所述分砂支管为伸缩管，限位盘上具有多个限定孔，所有分砂支管的底部一一对应地穿过限定孔，并且每个砂支管与限定孔紧配合。

作为改进，还包括传动装置，所述传动装置包括电机和丝杆，电机的输出轴与丝杆固定连接，所述丝杆穿过限位盘并与限位盘螺纹连接。

相对于现有技术，本实用新型至少具有如下优点：

本实用新型提出一种用于覆膜砂壳型分层喷射成型的方法的设备，该设备结构简单，操作方便，更重要的是利用该设备可以将覆膜石英砂进行粒度分级，充分利用传统砂型工艺中废弃的细颗粒石英砂与粗颗粒石英砂，并采用分层喷射制造具有多层结构的砂型，提高铸件质量水平。

附图说明

图1为造型机的结构示意图。

图2为射砂头排列示意图。

图中，储存砂箱-1，运输管道-2，射砂头-3，砂型-4，加热装置-5，落砂-6，造型机壳体 -7，造型模具-8，限位盘-9，丝杆-10，电机-11。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型中‘前’、‘后’、‘左’、‘右’、‘上’、‘下’均指在图1中的方位，其中‘前’是指在图1中相对于纸面朝外，‘后’是指在图1中相对于纸面朝里。

实施例1，参见图1和图2，一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，包括造型机壳体7和N个储存砂箱1，N≥2。

所述N个储存砂箱1设置在造型机壳体7的上方，每个储存砂箱1的底部连通有一根运输管道2，每根运输管道2穿过造型机壳体7的顶部后进入造型机壳体7内，并且每根运输管道2的底部均安装有射砂头3。

所述造型机壳体7内设有造型模具8和加热装置5，所述造型模具8放置在加热装置5 上，所有射砂头3位于造型模具8的正上方。

优选的，所述每根运输管道2上分别连接有多根分砂管，每根分砂管上连通有M根分砂支管，M≥2，每根分砂支管的底部均安装有射砂头3。M个所述射砂头3呈整列式分布。设置多个射砂头3一方面可以减少喷射时间，提高砂型的生产效率，另一方面对造型模具11进行多点喷砂，可以尽可能使同一层覆膜砂铺设更均匀，即同一层内的覆膜砂每处厚度的误差更小。而射砂头3的整列式分布可以进一步提高同一粒度的覆膜砂在一层内厚度一致性。

具体实施时，例如设N＝3，M＝9，每根运输管道2上分别连接横向设置的三根多根分砂管，每根分砂管上再连接三根竖向设置的分砂支管。每个储存砂箱1内储存一种粒度的覆膜砂，将分别喷射三种粒度的三个射砂头3设为一组，则形成一个9*9的整列。如图2所示。如此设置主要是为了尽可能保证所喷同一粒度的覆膜砂在一层内的厚度均匀性。

优选的，所述分砂支管为伸缩管，还包括一个限位盘9，限位盘9上具有多个限定孔，所有分砂支管的底部一一对应地穿过限定孔，并且每个砂支管与限定孔紧配合。

优选的，还包括传动装置，通过传动装置控制射砂口和造型模具8的距离。传动装置包括电机11和丝杆10，电机11的输出轴与丝杆10固定连接，所述丝杆10穿过限位盘9并与限位盘9螺纹连接，当电机11正转，丝杆10也正转，那么与丝杆10螺纹连接的限位盘9在向下移动，从而带动与限位盘9连接的砂支管向下移动；当电机11反转，丝杆10反转，与丝杆10螺纹连接的限位盘9向上移动，从而带动与限位盘9连接的砂支管向上移动。由此实现调节射砂口和造型模具8之间的距离。

优选的，还包括PLC控制器和多个电磁阀，每根运输管道2上设置一个控制其通断的电磁阀，所有电磁阀与PLC控制器连接，在PLC控制器中预设喷砂时间，然后通过PLC控制器控制电磁阀动作，最终实现对喷砂时间的控制。

具体实施时，还可以选择压力调控装置，例如可以选择空气压缩机等现有设备，压力调控装置与运输管道2连通，喷砂压力通过改变压缩空气压力进行实现。

实施例2：利用实施例1限定的铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备进行覆膜砂壳型分层喷射成型的方法包括如下步骤：

S1：在N个储存砂箱1内放入分别N种不同粒度的覆膜砂，即在每个储存砂箱1内放入一种粒度的覆膜砂。

S2：将造型模具8放入造型机壳体7内，并使用加热装置5将造型模具8加热到150-200℃。

S3：调整喷砂压力、时间以及射砂口到造型模具8的距离后，开始喷砂。加热装置5可以采用加热电阻丝等现有技术。

喷砂过程按照覆膜砂粒度由小到大的过程依次进行，当粒度小的覆膜砂在造型模具8铺满一层后，再铺设粒度较大的覆膜砂，依次进行；喷砂过程中喷出的造型模具8外的落砂6 储存在储存砂箱1底部。

S4：待所有粒度的覆膜砂均喷射结束后，停止加热，待造型模具8和其内的覆膜砂自然冷却砂型固定后，取出砂型4，得到与造型模具8形状相同的砂型4。

优选的，所述S3中的喷砂压力控制在2～10MPa，喷砂压力通过改变压缩空气压力进行实现，当压力小于2MPa时，所喷覆膜砂在造型模具表面所形成覆膜砂壳层松散不紧实，强度低，不便于后续脱膜操作。当喷砂压力大于10MPa时，覆膜砂在抵达造型模具表面时，动能过大，易造成飞溅，无法有效形成覆膜砂壳层。

优选的，所述S3中喷砂时间控制在10～30s，当喷砂时间小于10s，所形成的不同粒度的覆膜砂层厚度过薄，无法满足砂型强度等质量要求标准。当而喷砂时间长于30s，所形成的覆膜砂层厚度过厚，除造成覆膜砂无效消耗，增加生产成本等问题外，还会影响铸件质量，如表层细颗粒覆膜砂层厚度过厚，会影响铸件透气性，造成铸件产生气孔、浇不足等缺陷。

优选的，所述S3中射砂口到造型模具8的距离在20～50cm，当距离小于20cm时，因射砂头与造型模具距离过近，各喷头射砂范围无法有效覆盖造型模具表面，造成局部覆膜砂壳层过薄，甚至出现缺陷，影响后续铸件表面质量。当距离大于50cm时，各喷头射砂范围重叠区域增加，局部覆膜砂层厚度增加，造成覆膜砂壳层均匀度变差。

石英砂原料经过筛分后进行覆膜处理，根据其粒度区间进行分类，将其分别装入造型机中不同的储砂箱内，储砂箱连接可喷射不同粒度覆膜砂的射砂头。在模具上方设置多个射砂头同时喷射一种粒度的覆膜砂使其在模具分布均匀。同时，在模具上方设置多个可喷射不同粒度覆膜砂的射砂头，减少喷射时间，提高砂型的生产效率。

本实用新型方法将多种不同粒度的覆膜砂依次喷射在造型模具表面，获得具有粒度梯度的砂型。

1.本实用新型在砂型最表层即与造型模具接触侧采用细颗粒覆膜石英砂，在减少毛刺、提高铸件表面光洁度的同时，充分利用传统砂型工艺中筛分去除的细颗粒石英砂，降低石英砂无效消耗，降低生产成本。

2.本实用新型在砂型最外层，采用粗颗粒覆膜石英砂，在增强砂型透气性，避免铸件因透气性差产生气孔、浇不足等缺陷的同时，充分利用传统砂型工艺中筛分去除的会造成铸件表面粗糙的大颗粒石英砂，降低石英砂无效消耗，降低生产成本。

3.本实用新型中所涉及的中间层，可使用常规砂型工艺中的中颗粒覆膜砂，也可通过数值模拟模型，优化粒度组成，进一步分解成不同粒度层。

本实用新型采用覆膜砂壳型分层喷射成型，在提高不同粒度覆膜砂利用效率的同时，获得具有粒度梯度的砂型。因其表面平整度高，内部存在粒度梯度，透气性性能优异，对于降低表面毛刺、避免气孔和浇不足等缺陷，提高铸件质量水平，降低生产成本有重要作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：包括造型机壳体(7)和N个储存砂箱(1)，N≥2；

所述N个储存砂箱(1)设置在造型机壳体(7)的上方，每个储存砂箱(1)的底部连通有一根运输管道(2)，每根运输管道(2)穿过造型机壳体(7)的顶部后进入造型机壳体(7)内，并且每根运输管道(2)的底部均安装有射砂头(3)；

所述造型机壳体(7)内设有造型模具(8)和加热装置(5)，所述造型模具(8)放置在加热装置(5)上，所有射砂头(3)位于造型模具(8)的正上方。

2.如权利要求1所述铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：所述每根运输管道(2)上分别连接有多根分砂管，每根分砂管上连通有M根分砂支管，M≥2，每根分砂支管的底部均安装有射砂头(3)。

3.如权利要求2所述铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：M个所述射砂头(3)呈整列式分布。

4.如权利要求2或3所述铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：还包括一个限位盘(9)，所述分砂支管为伸缩管，限位盘(9)上具有多个限定孔，所有分砂支管的底部一一对应地穿过限定孔，并且每个砂支管与限定孔紧配合。

5.如权利要求4所述铸造用覆膜石英砂多层结构壳型制造设备，其特征在于：还包括传动装置，所述传动装置包括电机(11)和丝杆(10)，电机(11)的输出轴与丝杆(10)固定连接，所述丝杆(10)穿过限位盘(9)并与限位盘(9)螺纹连接。

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