CN220970693U - 一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯 - Google Patents

Abstract

一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，包括有：硬质金属内芯体；仿形非水溶性胶状芯体，其包裹在硬质金属内芯体上并与硬质金属内芯体形成一体；水溶性碳纤维膜层，其包覆在仿形非水溶性胶状芯体的外壁上，且水溶性碳纤维膜层的厚度为1‑3mm。本实用新型由硬质金属内芯体、仿形非水溶性胶状芯体和水溶性碳纤维膜层三种材质由内至外所组成，且三个部分均可重复利用，在脱模时水溶性碳纤维膜层与水相溶后由整体分散为各个独立细条，从而砂铸模芯只剩下硬质金属内芯体和仿形非水溶性胶状芯体，进而砂铸模芯与铜管件之间形成间隙，能够顺畅实现脱模。

Description

一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯

技术领域

本实用新型涉及砂模铸造的生产技术领域，尤其是一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯。

背景技术

砂模铸造，是应用广泛的铸造形式。正如名称所示，就是用砂子制造铸模。砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样)，然后在模样周围填满砂子，开箱取出模样以后砂子形成铸模。

为了在浇铸金属之前取出模型，铸模应做成两个或更多个部分；在铸模制作过程中，必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔，合成浇注系统。铸模浇注金属液体以后保持适当时间，一直到金属凝固。取出零件后，铸模被毁，因此必须为每个铸造件制作新铸模。砂模加工厂可以铸造大型零件。铁铸造、青铜铸造、黄铜铸造与铝铸造都可以使用砂模。湿型铸造是另一种砂模铸造工艺，它的造价低廉，而且可以生产各种尺寸的零件。砂铸的工艺流程一般为制图、制造模具、制造砂芯、成型、清洁等。

砂芯，又称砂铸模芯，为了保证铸件的质量，砂型铸造中所用的型芯一般为干态型芯。根据型芯所用的粘结剂不同，型芯分为粘土砂芯、油砂芯、蜡模和树脂砂芯几种。

其中，粘土砂芯是用粘土砂制造的简单的型芯。

油砂芯是用干性油或半干性油作粘结剂的芯砂所制作的型芯，应用较广。油类的粘度低，混好的芯砂流动性好，制芯时很易紧实。但刚制成的型芯强度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然后在200～300℃的烘炉内烘数小时，借空气将油氧化而使其硬化。这种造芯方法的缺点是：型芯在脱模、搬运及烘烤过程中容易变形，导致铸件尺寸精度降低；烘烤时间长，耗能多。

蜡模，是一种常用铸造方式。熔模精铸主要由模具制造、蜡模制造、壳型制造及随后的干燥、焙烧、浇注、凝固等工序组成。蜡模是用来形成铸件型腔的模样，要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先蜡模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。而蜡模制造过程中影响蜡模尺寸精度的因素比较复杂，工艺参数较多，所以蜡模尺寸精度变化范围比较大。

树脂砂芯是用树脂砂制造的各种型芯。型芯在芯盒内硬化后再将其取出，能保证型芯的形状和尺寸的公差。根据硬化方法不同，树脂砂芯的制造一般分为热芯盒制芯、壳芯和冷芯盒制芯三种方法。热芯盒法制芯：50年代末期出现。通常以呋喃树脂为芯砂粘结剂，其中还加入潜硬化剂(如氯化铵)。制芯时，使芯盒保持在200～300℃，芯砂射入芯盒中后，氯化铵在较高的温度下与树脂中的游离甲醛反应生成酸，从而使型芯很快硬化。建立脱模强度约需10～100秒钟。用热芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比较高，但工艺装置复杂而昂贵，能耗多，排出有刺激性的气体，工人的劳动条件也很差。壳芯采用覆模砂热法制芯，砂芯强度高，质量好；冷芯盒法制芯：60年代末出现。用尿烷树脂作为芯砂粘结剂。用此法制芯时,芯盒不加热,向其中吹入胺蒸汽几秒钟就可使型芯硬化。这种方法在能源、环境、生产效率等方面均优于热芯盒法。70年代中期又出现吹二氧化硫硬化的呋喃树脂冷芯盒法。其硬化机理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工艺方面的特点，如硬化快、型芯强度高等，则与尿烷冷芯盒法大致相同。

铜管件的生产，也大量采用了砂铸模的技术，现有技术示例，参阅专利文献CN103611888B，公开了一种一模四出铜质阀体铸件的覆膜砂铸造模，包括A砂芯(1)、B砂芯(2)、C砂芯(3)、上模(4)、下模(5)。本发明采用将上模分设四个区域，每个区域中均设有A上定槽、B上定槽、C上定槽和上型腔；下模与上模对应，每个区域中均设有A下定槽、B下定槽、C下定槽和下型腔；将A砂芯、B砂芯、C砂芯的支撑部分别置于下模的A下定槽、B下定槽、C下定槽中，上模位于下模上方合模；在上模、下模的夹持下，A砂芯、B砂芯、C砂芯得以槽芯定位，由A砂芯、B砂芯、C砂芯的型芯部和上型腔、下型腔围成制品的模腔的技术方案，使铜质阀体铸件制品的生产达到了提高效率、降低成本、提高质量、减少飞边、消除废品、减轻工作强度的目的。

上述技术示例中的砂芯，一般均采用蜡模，在单次砂铸成型后，需要将蜡模溶掉，即整个砂芯在生产过程中时一次性的，下一个产品在砂铸前需要再单独通过射蜡工艺成型出新的蜡模，因此对于生产者而言，砂铸成型铜件的过程费时费力，且砂芯无法重复利用，导致成本居高不下。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，包括有：

硬质金属内芯体；

仿形非水溶性胶状芯体，其包裹在硬质金属内芯体上并与硬质金属内芯体形成一体；

水溶性碳纤维膜层，其包覆在所述的仿形非水溶性胶状芯体的外壁上，且所述的水溶性碳纤维膜层的厚度为1-3mm。

在本实用新型的一项优选实施例中，所述硬质金属内芯体的其中一个端部开设有定位孔，且所述的定位孔位于所述硬质金属内芯体的中心处；所述硬质金属内芯体的另一个端部开设有转动配合孔，且所述的转动配合孔分布在所述硬质金属内芯体的的外沿处。

关于上述优选实施例的进一步设置为，所述的定位孔的截面呈圆形，所述的转动配合孔的截面呈矩形。

在本实用新型的另一项优选实施例中，还包括有独立的胶塞，所述的胶塞同时插入在所述的定位孔和转动配合孔中，且所述的胶塞的外端面与所述仿形非水溶性胶状芯体的端面保持齐平。

在本实用新型的另一项优选实施例中，所述仿形非水溶性胶状芯体的外壁上开设有若干个凹槽，所述的水溶性碳纤维膜层向内凸设有加强筋块，所述的加强筋块嵌入在所述的凹槽中。

在本实用新型的另一项优选实施例中，所述的水溶性碳纤维膜层向外侧沿着形成有若干股抽剥条。

在本实用新型的另一项优选实施例中，所述的水溶性碳纤维膜层至少包括有沿经线方向排布的第一层级、以及沿纬线方向排布的第二层级，所述的第一层级与第二层级通过编织工艺相互交叉成一体。

本实用新型的有益效果在于：

一、由硬质金属内芯体、仿形非水溶性胶状芯体和水溶性碳纤维膜层三种材质由内至外所组成。硬质金属内芯体主要起到砂铸模芯的基础结构支撑和形状定型作用，且能够重复使用；仿形非水溶性胶状芯体代替现有的蜡模，在脱模时不会发生变化和受损，能够重复使用；在成型时，水溶性碳纤维膜层能够提供给砂铸模芯整体良好的结构强度和稳定性，在脱模时水溶性碳纤维膜层与水相溶后由整体分散为各个独立细条，从而砂铸模芯只剩下硬质金属内芯体和仿形非水溶性胶状芯体，进而砂铸模芯与铜管件之间形成间隙，能够顺畅实现脱模。

二、分散在水中的水溶性碳纤维膜层能够通过后续回收工艺进行回收再利用，重新包覆在仿形非水溶性胶状芯体上，形成新的砂铸模芯。

附图说明

图1是本实用新型的砂铸模具的整体示意图。

图2是本实用新型中砂铸模芯的外观结构示意图。

图3是本实用新型中砂铸模芯的剖视图。

图4是硬质金属内芯体的结构示意图。

图5是硬质金属内芯体另一侧的结构示意图。

图6是硬质金属内芯体和仿形非水溶性胶状芯体的结构示意图。

图7是硬质金属内芯体和仿形非水溶性胶状芯体另一侧的结构示意图。

图8是仿形非水溶性胶状芯体与胶塞的配合结构示意图。

图9是水溶性碳纤维膜层上抽剥条的结构示意图。

图10是水溶性碳纤维膜层的局部结构放大示意图。

图11是生产过程中砂铸模芯与铜管件的局部结构剖视图。

图12是脱模过程中砂铸模芯与铜管件的局部结构剖视图。

图中：1、砂铸模芯；2、硬质金属内芯体；201、定位孔；202、转动配合孔；3、仿形非水溶性胶状芯体；301、凹槽；4、水溶性碳纤维膜层；401、加强筋块；402、抽剥条；403、第一层级；404、第二层级；5、胶塞；6、间隙；7、铜管件；8、砂铸模具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。应当说明的是，实施例只是对本实用新型的具体阐述，其目的是为了让本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，不应视为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域所属的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参照图1～图12，一种用于生产铜管件7的可重复利用的砂铸模芯1，包括有：硬质金属内芯体2；仿形非水溶性胶状芯体3，其包裹在硬质金属内芯体2上并与硬质金属内芯体2形成一体；水溶性碳纤维膜层4，其包覆在所述的仿形非水溶性胶状芯体3的外壁上，且所述的水溶性碳纤维膜层4的厚度为1-3mm。

上述内容为本实用新型的基础方案，其主要由硬质金属内芯体2、仿形非水溶性胶状芯体3和水溶性碳纤维膜层4三种材质由内至外所组成，其中的硬质金属内芯体2主要起到砂铸模芯1的基础结构支撑和形状定型作用，且能够重复使用；仿形非水溶性胶状芯体3代替现有的蜡模，且仿形非水溶性胶状芯体3不溶于水，从而在脱模时不会发生变化和受损，能够重复使用；在成型时，水溶性碳纤维膜层4能够提供给砂铸模芯1整体良好的结构强度和稳定性，在脱模时将砂铸模芯1放于水中，水溶性碳纤维膜层4与水相溶后由整体分散为各个独立细条，从而砂铸模芯1只剩下硬质金属内芯体2和仿形非水溶性胶状芯体3，进而砂铸模芯1与铜管件7之间形成间隙6(间隙6尺寸为1-3mm)，能够顺畅实现脱模。

进一步的，分散在水中的水溶性碳纤维膜层4能够通过后续回收工艺进行回收再利用，重新包覆在仿形非水溶性胶状芯体3上，形成新的砂铸模芯1。

实施例二

将本实用新型的砂铸模芯1放于水中时，水溶性碳纤维膜层4能够自动与水相溶，但是由于砂铸模芯1至少部分位于铜管件7中，导致两者相溶的速度可能较慢，进而影响到生产效率。

为了解决上述缺陷，在实施例一的结构基础上，本实施例作了多项优选的结构改进，具体为：

一、参照图6～图7，所述硬质金属内芯体2的其中一个端部开设有定位孔201，且所述的定位孔201位于所述硬质金属内芯体2的中心处；所述硬质金属内芯体2的另一个端部开设有转动配合孔202，且所述的转动配合孔202分布在所述硬质金属内芯体2的的外沿处。进一步的，所述的定位孔201的截面呈圆形，所述的转动配合孔202的截面呈矩形。

使用时，将定芯轴工具插入至定位孔201中，将转动工具插入至转动配合孔202中，接着对转动工具施加旋转力，以带动砂铸模芯1以定芯轴为转动中心旋转，进而砂铸模芯1在转动过程中，能够使得水溶性碳纤维膜层4更快速地溶于水中，提高脱模和生产的效率。

关于本实施例进一步的设置为，参照图8，还包括有独立的胶塞5，所述的胶塞5同时插入在所述的定位孔201和转动配合孔202中，且所述的胶塞5的外端面与所述仿形非水溶性胶状芯体3的端面保持齐平。通过胶塞5的设置，能够使得砂铸模芯1的端面平整度，并将各个孔位遮蔽住，从而防止砂铸过程中铜溶液进入至各个孔位中而影响到砂铸模芯1的正常使用。

二、参照图9，所述的水溶性碳纤维膜层4向外侧沿着形成有若干股抽剥条402。在脱模时，工作人员直接或借助工具间接地将抽剥条402向外拉扯，抽剥条402移动过程中能够使得水溶性碳纤维膜层4更加快速的变形、解体，从而使得水溶性碳纤维膜层4更快速地溶于水中，进一步提高脱模和生产的效率。

实施例三

由于水溶性碳纤维膜层4的厚度较薄，因此虽然碳纤维具有很高的强度和模量，但是由于仿形非水溶性胶状芯体3一般为软质材质制成，即使水溶性碳纤维膜层4存在的情况下，仿形非水溶性胶状芯体3仍然可能在受冲击时变形且不稳定，导致铜管件7产品成型精度不够，出现次品。

为了解决前述缺陷，所采用的结构方案为：参照图3，所述仿形非水溶性胶状芯体3的外壁上开设有若干个凹槽301，所述的水溶性碳纤维膜层4向内凸设有加强筋块401，所述的加强筋块401嵌入在所述的凹槽301中。通过加强筋块401和凹槽301的配合，一方面提高了水溶性碳纤维膜层4与仿形非水溶性胶状芯体3的连接强度和连接稳定性，另一方面增加了水溶性碳纤维膜层4的局部区域的厚度，以增加强度。两方面结合，能够使得砂铸模芯1在使用时具有更好的形态稳定性。

实施例四

本实施例与实施例三所解决的技术问题相同，采用的结构方案有所不同，具体为：参照图10，所述的水溶性碳纤维膜层4至少包括有沿经线方向排布的第一层级403、以及沿纬线方向排布的第二层级404，所述的第一层级403与第二层级404通过编织工艺相互交叉成一体。通过经纬编织所交叉形成的水溶性碳纤维膜层4，具有更高的结构强度，从而同样能够使得砂铸模芯1在使用时具有更好的形态稳定性。

值得说明的是，本实用新型的其他技术方案均属于现有技术，故不作赘述。

以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型保护范围。

Claims (7)

1.一种用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于，包括有：

硬质金属内芯体(2)；

仿形非水溶性胶状芯体(3)，其包裹在硬质金属内芯体(2)上并与硬质金属内芯体(2)形成一体；

水溶性碳纤维膜层(4)，其包覆在所述的仿形非水溶性胶状芯体(3)的外壁上，且所述的水溶性碳纤维膜层(4)的厚度为1-3mm。

2.根据权利要求1所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：所述硬质金属内芯体(2)的其中一个端部开设有定位孔(201)，且所述的定位孔(201)位于所述硬质金属内芯体(2)的中心处；所述硬质金属内芯体(2)的另一个端部开设有转动配合孔(202)，且所述的转动配合孔(202)分布在所述硬质金属内芯体(2)的外沿处。

3.根据权利要求2所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：所述的定位孔(201)的截面呈圆形，所述的转动配合孔(202)的截面呈矩形。

4.根据权利要求2所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：还包括有独立的胶塞(5)，所述的胶塞(5)同时插入在所述的定位孔(201)和转动配合孔(202)中，且所述的胶塞(5)的外端面与所述仿形非水溶性胶状芯体(3)的端面保持齐平。

5.根据权利要求1所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：所述仿形非水溶性胶状芯体(3)的外壁上开设有若干个凹槽(301)，所述的水溶性碳纤维膜层(4)向内凸设有加强筋块(401)，所述的加强筋块(401)嵌入在所述的凹槽(301)中。

6.根据权利要求1所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：所述的水溶性碳纤维膜层(4)向外侧沿着形成有若干股抽剥条(402)。

7.根据权利要求1所述的用于生产铜管件的可重复利用的砂铸模芯，其特征在于：所述的水溶性碳纤维膜层(4)至少包括有沿经线方向排布的第一层级(403)、以及沿纬线方向排布的第二层级(404)，所述的第一层级(403)与第二层级(404)通过编织工艺相互交叉成一体。