製作鑄造模具的新方法和依該方法製得的鑄造模具的製作方法
2023-10-16 23:33:09 2
專利名稱：製作鑄造模具的新方法和依該方法製得的鑄造模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造技術領域，特別是有關鑄造模具的製作方法。
背景技術：
在鑄造行業中，鑄造模具是用於翻制砂型的模具。在已有技術中，鑄造模具多是用木工機械和手工製作的方式來製造，不但費時又費力，而且製作出來的木質模具容易受潮變形，產生裂紋，耐用性差。為克服木質模具的缺點，人們用金屬或塑料製作鑄造模具，但這樣又導致成本太高，而且製作工序複雜，製作周期長。
發明內容
本發明的目的是針對上述已有技術的缺點，提供一種製作鑄造模具的新方法和依該方法製得的鑄造模具。
為此，製作鑄造模具的新方法是採用改進的無模砂型成型工藝，包括以下步驟將欲製得的鑄造模具的造型數據輸入計算機，得到鑄造模具的三維數字模型，計算機根據一定的層厚對三維數字模型進行分層，得到每一層截面的二維圖形，成形時，由無模砂型製造設備控制將砂粒以分層厚度逐層鋪展堆疊在設備工作平臺上，在每層鋪好的砂粒上施加粘結劑，使所有二維圖形實體範圍內的砂粒粘接成一個三維實體，之後再清除未粘接的砂粒得到一個砂模，所施加的粘結劑包括呋喃樹脂和對甲苯磺酸，呋喃樹脂的加入量為，每100份重量單位的砂量，配2～3份重量單位的呋喃樹脂，對甲苯磺酸的加入量為，每100份重量單位的呋喃樹脂，配40～60份重量單位的對甲苯磺酸；在製得砂模後再作進一步處理，包括在砂模的表面塗環氧樹脂，使環氧樹脂滲透到砂模內部的砂粒之間，待環氧樹脂幹固後將留在表面的環氧樹脂打磨光滑。
依照上述方法製得的鑄造模具，由多層砂粒和位於砂粒之間的粘結劑粘結成一整體，所述的粘結劑包括呋喃樹脂和對甲苯磺酸，呋喃樹脂與砂量的比例為，每100份重量單位的砂量配2～3份重量單位的呋喃樹脂，對甲苯磺酸與呋喃樹脂的比例為，每100份重量單位的呋喃樹脂配40～60份重量單位的對甲苯磺酸；在鑄造模具表面以及內部的砂粒之間還黏著有環氧樹脂。
本發明首次將無模砂型成型工藝應用於鑄造模具的製作，而且在現有的無模砂型成型工藝的基礎上作了改進，通過優化無模砂型成型工藝中的粘結劑，以及增加往砂模內滲入環氧樹脂的工藝，克服了現有的無模砂型成型工藝制出的以砂粒堆積粘結而成的實體容易鬆散損壞的缺點，使砂模的強度得到極大提高。製成的鑄造模具不但具有足夠的強度能滿足翻砂的要求，而且克服了木質模具容易受潮變形、產生裂紋、耐用性差、製作費時費力的缺點，還克服了金屬或塑料模具成本高、製作工序複雜的缺陷。
本發明的優點是相比於製造木質鑄造模具的工藝而言省時省力，相比於製造金屬或塑料材質的鑄造模具而言，成本和製造周期都大為減小。此外，實施本發明無需根本改造現有的無模砂模製造設備，易於推廣應用。
圖1是用本發明方法製得的水泵泵蓋上模的鑄造模具及其分層路徑示意圖。
具體實施例方式
以製作圖1所示的鑄造模具為例，該模具是一個水泵泵蓋的上模。製作過程包括以下步驟將鑄造模具的造型數據輸入計算機，得到鑄造模具的三維數字模型，計算機根據一定的層厚，按照圖1所示的分層路徑對三維數字模型進行分層，得到每一層截面的二維圖形(為表示清楚，圖1誇大了每一層的厚度)，成形時，由無模砂型製造設備控制將砂粒以分層厚度逐層鋪展堆疊在設備工作平臺上，在每層鋪好的砂粒上施加粘結劑，使所有二維圖形實體範圍內的砂粒粘接成一個三維實體，清除未粘接的砂粒就得到一個砂模。上述步驟與現有的無模砂型成型工藝相同，可利用現有的CAD軟體、AURORA軟體(即分層軟體)和無模砂型製造設備完成。在此基礎上，本發明還對粘結劑配比進行了優化以及增加了往砂模內滲入環氧樹脂的步驟。所用的粘結劑可以是下述配方之一配方一每100份重量單位的砂量，配2份重量單位的呋喃樹脂，每100份重量單位的呋喃樹脂，配40份重量單位的對甲苯磺酸；
配方二每100份重量單位的砂量，配2.5份重量單位的呋喃樹脂，每100份重量單位的呋喃樹脂，配40份重量單位的對甲苯磺酸；配方三每100份重量單位的砂量，配2.5份重量單位的呋喃樹脂，每100份重量單位的呋喃樹脂，配50份重量單位的對甲苯磺酸；配方四每100份重量單位的砂量，配3份重量單位的呋喃樹脂，每100份重量單位的呋喃樹脂，配50份重量單位的對甲苯磺酸；配方五每100份重量單位的砂量，配3份重量單位的呋喃樹脂，每100份重量單位的呋喃樹脂，配60份重量單位的對甲苯磺酸；上述配方例子僅是列舉，不是窮舉。呋喃樹脂和對甲苯磺酸可以同時施加，也可以先施加呋喃樹脂再施加對甲苯磺酸。
往砂模內滲入的環氧樹脂最好採用5288號環氧樹脂，當然也可以採用其它型號的環氧樹脂，關鍵是選擇滲透性好、強度高的類型。待環氧樹脂幹固後將表面的環氧樹脂打磨光滑至所要求的尺寸精度即可投入使用。為確保環氧樹脂的充分滲入，最好在滲入環氧樹脂前將砂模加熱至100～130攝氏度，保溫1～2小時，目的是把砂模內的水份烘乾，以增強環氧樹脂的滲透效果，並且使得環氧樹脂與砂粒黏著得更牢固，從而使製得的鑄造模具更堅固耐用。加熱保溫後，將砂模自然冷卻至常溫即可塗環氧樹脂。
依上述方法製得的圖1所示的泵蓋上模具，是由多層砂粒和位於砂粒之間的粘結劑粘結而成的一個整體，而且模具表面以及內部的砂粒之間還黏著有環氧樹脂。其中粘結劑的成份比例與製作過程所用配方比例相同。這種鑄造模具堅固耐用，完全能滿足翻砂的要求，用其翻制出大量砂型，往砂型內灌注金屬液就能快速地大批量製造泵蓋鑄件。
在滲入環氧樹脂的步驟中，為了填充砂模表面的空隙以得到光滑的表面，需要多次塗刷環氧樹脂。環氧樹脂價格較高，這樣很不經濟，操作時間也長。為此，本發明的一種改進措施是，往砂模內滲入環氧樹脂並將表面的環氧樹脂打磨光滑後，用鑄鋼塗料去填充砂模表面的空隙，使砂模表面光滑平整，待鑄鋼塗料幹固後再次塗環氧樹脂，待環氧樹脂幹固後將表面打磨光滑。用價格較低的鑄鋼塗料去填充砂模表面的空隙，不僅可節省環氧樹脂，而且也比較容易得到光滑的砂模表面。至於塗覆在鑄鋼塗料表面的環氧樹脂，由於無需填充砂模表面的空隙，因此可塗得較薄，消耗量顯著減少，而且較薄的環氧樹脂層還方便於打磨。所述的鑄鋼塗料就是在鑄造行業中，常用於填充砂型表面空隙以提高鑄件表面質量的塗料(砂型不同於鑄造模具，砂型直接用於澆注金屬液，而鑄造模具是用於翻制砂型；砂型也不同於本發明所稱的砂模，本發明所稱的砂模專指無模砂型成型工藝製得的以砂粒堆積粘結而成的實體)。應用於本發明的鑄鋼塗料應選用顆粒度細、觸變性好、常溫強度高的塗料，最好選用屏蔽性鑄鋼鋯英粉水基塗料。用此改進後的工藝製得的鑄造模具，其表面的環氧樹脂中分隔有鑄鋼塗料層。
鑄鋼塗料是一種水基塗料，如果長時間未能幹固就容易使塗料層與砂粒和環氧樹脂剝離。為解決此問題，最好在塗鑄鋼塗料後，將砂模加熱至100～130攝氏度，保溫2～4小時，以徹底去除塗料層的水分。
本發明並不要求對整個砂模的表面都用環氧樹脂或者鑄鋼塗料去填充空隙，對於不影響使用性能的砂模局部表面，可以不作填充處理和打磨處理。
為了提高模具表面的光滑度，在砂模表面塗環氧樹脂之前，應先對砂模表面進行打磨，清除表面浮砂和臺階狀痕跡。
為了使製得的鑄造模具更堅固，或者使製得的鑄造模具能夠與其它機械器件連接，本發明的另一項改進措施，是在用計算機得到每一層截面的二維圖形的步驟中，在二維圖形中預留空缺，使製得的砂模帶有空位，在向砂模滲入環氧樹脂之前，在所述空位處用樹脂砂填埋用於加固或連接的構件，所述的樹脂砂是砂粒與粘結劑的混合物，其中粘結劑的成份與前述相同。如此可使得製成的鑄造模具與加固件或者連接件結合成一個牢固的整體，使鑄造模具的剛性和韌性得到進一步提高，或者便於將鑄造模具與其它機械器件連接。所述的用於加固的構件可以是鋼筋、木塊、塑料件等加強件，所述的用於連接的構件可以是螺母、螺栓等連接件。進一步地，最好在填埋用於加固或連接的構件之前，先在構件表面塗環氧樹脂，以此使得埋入的構件更牢固地與鑄造模具結合成一體。
如果鑄造模具具有較複雜的內部結構，難以對內部結構的表面進行打磨、施塗等操作，可以將鑄造模具分為兩部份甚至更多部份，各部份分別依本發明方法成型並打磨好後再用環氧樹脂粘成一個整體。
權利要求
1.製作鑄造模具的新方法，其特徵是採用改進的無模砂型成型工藝，包括以下步驟將欲製得的鑄造模具的造型數據輸入計算機，得到鑄造模具的三維數字模型，計算機根據一定的層厚對三維數字模型進行分層，得到每一層截面的二維圖形，成形時，由無模砂型製造設備控制將砂粒以分層厚度逐層鋪展堆疊在設備工作平臺上，在每層鋪好的砂粒上施加粘結劑，使所有二維圖形實體範圍內的砂粒粘接成一個三維實體，之後再清除未粘接的砂粒得到一個砂模，所施加的粘結劑包括呋喃樹脂和對甲苯磺酸，呋喃樹脂的加入量為，每100份重量單位的砂量，配2～3份重量單位的呋喃樹脂，對甲苯磺酸的加入量為，每100份重量單位的呋喃樹脂，配40～60份重量單位的對甲苯磺酸；在製得砂模後再作進一步處理，包括在砂模的表面塗環氧樹脂，使環氧樹脂滲透到砂模內部的砂粒之間，待環氧樹脂幹固後將留在表面的環氧樹脂打磨光滑。
2.如權利要求1所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是在滲入環氧樹脂之前，將砂模加熱至100～130攝氏度，保溫1～2小時。
3.如權利要求1所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是往砂模內滲入環氧樹脂並將表面的環氧樹脂打磨光滑後，用鑄鋼塗料去填充砂模表面的空隙，使砂模表面光滑平整，待鑄鋼塗料幹固後再次塗環氧樹脂，待環氧樹脂幹固後將表面打磨光滑。
4.如權利要求3所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是所述的鑄鋼塗料是屏蔽性鑄鋼鋯英粉水基塗料。
5.如權利要求3所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是塗鑄鋼塗料後，將砂模加熱至100～130攝氏度，保溫2～4小時。
6.如權利要求1所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是在砂模表面塗環氧樹脂之前，先對砂模表面進行打磨，清除表面浮砂和臺階狀痕跡。
7.如權利要求1所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是在用計算機得到每一層截面的二維圖形的步驟中，在二維圖形中預留空缺，使製得的砂模帶有空位，在砂模表面塗環氧樹脂之前，在所述空位處用樹脂砂填埋用於加固或連接的構件，所述的樹脂砂是砂粒與粘結劑的混合物，其中粘結劑的成份與權利要求1所述粘結劑相同。
8.如權利要求7所述的製作鑄造模具的新方法，其特徵是在填埋用於加固或連接的構件之前，先在構件表面塗環氧樹脂。
9.用權利要求1所述方法製得的鑄造模具，其特徵是由多層砂粒和位於砂粒之間的粘結劑粘結成一整體，所述的粘結劑包括呋喃樹脂和對甲苯磺酸，呋喃樹脂與砂量的比例為，每100份重量單位的砂量配2～3份重量單位的呋喃樹脂，對甲苯磺酸與呋喃樹脂的比例為，每100份重量單位的呋喃樹脂配40～60份重量單位的對甲苯磺酸；在鑄造模具表面以及內部的砂粒之間還黏著有環氧樹脂。
10.如權利要求9所述的鑄造模具，其特徵是鑄造模具表面的環氧樹脂中分隔有鑄鋼塗料層。
全文摘要
本發明公開了一種製作鑄造模具的新方法和依該方法製得的鑄造模具。所述方法的特點是首次將無模砂型成型工藝應用於鑄造模具的製作，並在現有無模砂型成型工藝的基礎上，對無模砂型成型工藝中的粘結劑進行了優化，增加了往砂模內滲入環氧樹脂的工藝，使砂模的強度得到提高。製成的鑄造模具不但具有足夠的強度能滿足翻砂的要求，而且克服了木質模具容易受潮變形、產生裂紋、耐用性差、製作費時費力的缺點，還克服了金屬或塑料模具成本高、製作工序複雜的缺陷。實施本發明無需根本改造現有的無模砂型製造設備，易於推廣應用。
文檔編號B44C1/20GK1966178SQ20061012383
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月24日 優先權日2006年11月24日
發明者陳州國, 楊如玉, 唐果林, 譚玉珍, 梁滿傑, 石明寬, 金楓, 餘揚 申請人:佛山市峰華自動成形裝備有限公司