一種砂型負壓重力鑄造模具及鑄造方法

2023-05-03 00:39:41

專利名稱：一種砂型負壓重力鑄造模具及鑄造方法
技術領域：
本發明涉及金屬鑄造領域，尤其是涉及一種適用於大型中空錐形旋轉體鑄件的鑄造模具及鑄造方法。
背景技術：
負壓鑄造法是60年代末70年代初發明並研製成功的一種鑄造方法。現有型砂負壓鑄造法，要求沙箱的四壁必須密封，且必須設置沙粒過裝置以防沙粒進入真空泵而損壞抽真空系統。所述沙粒過濾裝置包括設於抽氣通道相應位置的110目左右的金屬網。使用中這些金屬網易被沙粒堵塞或損壞，在沙箱重複使用時必須清理或更換損壞了的金屬網。 因此現有技術負壓鑄造法，沙箱的重複使用效率低，抽真空系統結構複雜、使用可靠性差， 從而對鑄造成本有不利影響。

發明內容
本發明主要是解決現有型砂負壓鑄造法存在的沙箱四壁需要全密封，沙箱抽氣通道上必須設置濾沙金屬網，而濾沙金屬網在使用中易被沙粒堵塞或損壞，因此沙箱的重複使用效率低，抽真空系統結構複雜、使用可靠性差技術問題，提供一種適用於大型中空錐形旋轉體鑄造鑄造使用的，沙箱四壁不必全密封，沙箱的重複使用效率高的砂型負壓重力鑄造模具及鑄造方法。為了提供一種適用於大型中空錐形旋轉體鑄件鑄造使用的，沙箱四壁不必全密封，沙箱的重複使用效率高的砂型負壓重力鑄造模具，本發明所用的技術方案是一種砂型負壓重力鑄造模具，包括上箱、下箱、陶瓷澆鑄道組件，若干冒口保溫套；上箱包括上沙箱， 下箱包括下沙箱；下箱還包括真空管和桶底設在小端的圓臺形底罩桶；下沙箱包括箱底支撐、與箱底支撐上端固連的底板和位於底板上方並與底板固連的側圍板筒；底板的中部設有真空管伸入孔；底罩桶桶底在上倒扣在底板上，桶壁及桶底布設有若干通氣孔；真空管包括豎直進氣管和水平連通管兩段，豎直進氣管的自由端穿過底板中部的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶和底板上表面構成的吸氣腔裡，豎直進氣管上端管口封死，伸在吸氣腔裡的管壁上設有若干組周向均布的吸氣口，最低一組吸氣口的中心距離底板上表面的距離大於等於30mm，水平連通管的自由端與抽真空系統相連；上沙箱為圓臺筒形沙箱，其箱壁上布設有若干通氣口。本發明，上沙箱為圓臺筒形上箱，上下敞口，箱壁上布設有通氣孔，因此模具沙箱四壁未處於為全密封狀態，結構簡單，製造和使用成本低。類似圓錐破碎機動錐的大型中空錐形旋轉體鑄件，可由不同錐度的幾段圓臺筒體構成，而由倒扣的圓臺形底罩桶和底板上表面構成的吸氣腔，一方面降低了下箱型砂的用量，減輕下箱重量，便於模具的搬運移動； 另一方面，降低了抽氣時空氣在吸氣腔裡的流動速度，同時由於真空管的豎直進氣管上端管口封死、豎直進氣管上的吸氣口開在伸在吸氣腔裡的管壁上距離底板上表面一定距離的地方。因此無論是在構造型砂還是在抽真空時，即使有沙粒從底罩桶壁的通氣孔上漏出，也不會落入真空管內或受空氣攜帶被吸入真空管內，而是直落並留積在底板上，留積在底板上的沙粒可在下次製造沙箱時在扣蓋底罩桶前被清理乾淨。因此，本發明在抽真空管路上不必使用極易損壞的濾沙金屬網來防止沙粒被吸進入真空泵造成抽真空系統損壞，因此也不用象現有技術一樣在沙箱重複使用時要耗費時間清理或更換濾沙金屬網。所以，本發明的抽真空系統可靠性高、使用壽命長，沙箱重複使用效率高，從而有利於提高鑄造生產效率，降低鑄造生產成本。鑄造生產時，只需在澆注前幾分鐘接通真空泵抽氣，吸氣腔的氣體不斷被抽吸走，並在型砂內部形成負壓待澆狀態；澆鑄時，依舊保持抽氣狀態，因此澆鑄是在抽氣狀態下進行的，澆鑄過程型砂內部一直保持負壓狀態，提高了金屬液的流動性，鋼水靠近型腔內壁吸附，減少鋼水飛濺、紊流，氧化物減少，提高了鋼水純淨度，減少鑄件形成氣孔夾渣因素；因吸氣腔的氣體不斷被抽吸走，外界氣體從上箱進入形成對流，加快了吸氣腔空氣循環，可有效防止產生鑄造氣爆的危險，提高了鑄造生產的安全性，並且可以形成鋼水從鑄件內壁到外壁的層狀凝固趨勢；又因負壓增加了模具內腔與外界的壓力差，使金屬液在增加外壓力的作用下冷卻凝固，形成了鑄件緻密組織結構，鑄件緻密度提高2 5%，鑄件機械性能高於普通型砂鑄件5 10%。作為優選，所述底罩桶由下罩桶和上罩桶可分離疊合構成，下罩桶的桶底開有安桶孔。本優選方案，把底罩桶分成適配的上下兩個分桶，下罩桶桶底開有安桶孔，安裝時工人可以通過安桶孔站立在下箱的底板上移動下罩桶及進行擺放木模、冷鐵和堅實型砂等操作，下罩桶安裝定位容易，有利於提高下箱製造效率。作為優選，陶瓷澆鑄道組件包括豎直主澆鑄道和不少於三個、與主澆鑄道連通且周向均布的副澆鑄道。本優選方案，金屬液自主澆鑄道進入，沿周向均布的幾個副澆鑄道同時流入模具裡的型腔，型腔鋼水分布均勻度高，有利於提高鑄件質量。作為優選，底罩桶上通氣孔的直徑為2mm到10mm，孔的最小間距為100mm。本優選方案，製造下箱時，通氣孔不容易被沙粒堵塞，底罩桶強度高，通氣性好。作為優選，豎直進氣管的孔徑為30mm到80mm，豎直進氣管的管壁上設有三到五組吸氣口，每組吸氣口的吸氣口個數為三到六個，吸氣口的孔徑為3mm到5mm，最低一組吸氣口的中心距離底板上表面的距離大於等於50mm。本優選方案，真空管抽真空效果好，吸氣口空氣流速低，底板上和從通氣孔裡漏出的沙粒不易被吸入真空管內，抽真空系統的使用可靠性高，維護成本低，有利於降低鑄造成本。為提供一種適用於大型中空錐形旋轉體鑄件鑄造使用的，沙箱四壁不必全密封， 沙箱的重複使用效率高的，與上述砂型負壓重力鑄造模具相適應的鑄造方法，本發明鑄造方法所用的技術方案是一種砂型負壓重力鑄造方法
首先把上砂箱、焊連有真空管的下沙箱、底罩桶等製造模具所需材料和工具準備好，並按每百公斤幹沙加五到七公斤水玻璃均勻混合準備好型砂原料，然後
(1)先把下罩桶桶底在上倒扣在下沙箱的底板上，工人通過下罩桶的桶底中央的安桶孔站在底板上移動下罩桶到位，然後在下罩桶和下沙箱的側圍板筒之間的底板的表面上鋪上一層厚約50到IOOmm的型砂，把型砂堅實後放上木模組件，然後在下罩桶和木模之間充入型砂並堅實，待下罩桶和木模之間填滿型砂，再把上罩桶疊扣到下罩桶上，然後再在上罩桶和木模之間、上罩桶桶底上表面上充入型砂並堅實，期間並適時埋放好陶瓷澆鑄道組件， 然後再向下箱內的型砂吹二氧化碳使其硬化後修整分型面；(2)把上沙箱在下箱1上對位放好並固定牢，在木模組件和上沙箱之間充入型砂並堅實型砂；期間注意適時擺放好冒口保溫套，最後再吹二氧化碳硬化上箱2的型砂；
(3)開箱並起出木模組件，修正型腔後在型腔表面刷塗料，烘乾塗料；
(4)在澆鑄前再次烘烤型腔併合箱固定牢靠；同時把真空管的水平連通管的自由端與抽真空系統連通；在澆鑄前若干分鐘開通真空泵抽氣；
(5)邊抽氣邊澆鑄金屬液；澆滿金屬液後繼續抽氣到金屬液凝固後停止抽氣；
(6)冷凝後開箱取出鑄件，完成一輪鑄造作業。本發明鑄造方法，澆鑄是在抽氣狀態下進行的，澆鑄過程型砂內部一直保持負壓狀態，提高了金屬液的流動性，鋼水靠近型腔內壁吸附，減少鋼水飛濺、紊流，氧化物減少， 提高了鋼水純淨度，減少鑄件形成氣孔夾渣因素；因上沙箱為圓臺筒形上箱，上下敞口，箱壁上部設有通氣孔，因此模具沙箱四壁未處於為全密封狀態，由倒扣的圓臺形底罩桶和底板上表面構成的吸氣腔裡的氣體不斷被抽吸走，外界氣體從上箱進入形成對流，加快了吸氣腔空氣循環，可有效防止產生鑄造氣爆的危險，提高了鑄造生產的安全性，並且可以形成鋼水從鑄件內壁到外壁的層狀凝固趨勢；又因負壓增加了模具內腔與外界的壓力差，使金屬液在增加外壓力的作用下冷卻凝固，形成了鑄件緻密組織結構，鑄件緻密度提高2 5%， 鑄件機械性能高於普通型砂鑄件5 10%。綜上所述，本發明的有益效果是本發明鑄造模具沙箱結構簡單，製造容易，型砂消耗量少，沙箱重複使用效率率高，對應的抽真空系統結構簡單、可靠性高、使用壽命長，從而有利於提高鑄造生產效率，降低鑄造生產成本。本發明的鑄造方法，鑄造過程吸氣腔室裡的氣體不斷被抽走，型砂處於負壓狀態，外界氣體從上箱進入形成對流，加快了吸氣腔空氣循環，可有效防止產生鑄造氣爆的危險，提高了鑄造生產的安全性，並且可以形成鋼水從鑄件內壁到外壁的層狀凝固趨勢；又因負壓增加了模具內腔與外界的壓力差，使金屬液在增加外壓力的作用下冷卻凝固，形成了鑄件緻密組織結構，鑄件緻密度提高2 5%，鑄件機械性能高於普通型砂鑄件5 10%。


圖1是本發明的一種結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明技術方案作進一步具體的說明。砂型負壓重力鑄造模具實施例本實施例模具系一種圓錐破碎機動錐的鑄造模具。如圖1所示，本發明鑄造模具包括上箱2、下箱1、陶瓷澆鑄道組件3，六個對稱分布於上箱2上表面的冒口保溫套4 ；下箱1包括下沙箱1. 1、真空管1. 2和桶底設在小端的圓臺形底罩桶1. 3 ；下沙箱1. 1由箱底支撐1. 1. 3、與箱底支撐1. 1. 3上端焊連在一起的圓形底板1. 1. 1和位於底板上方並與底板焊連在一起的側圍板筒1. 1. 2構成，其中底板1. 1. 1 的中心設有真空管伸入孔，底罩桶1. 3桶底在上倒扣在底板1. 1. 1中央，底罩桶1. 3由下罩桶1. 3. 1和上罩桶1. 3. 2可分離疊合構成，下罩桶1. 3. 1的桶底周緣設有圖中未示出的用於安裝上罩桶1. 3. 2的定位結構，下罩桶1. 3. 1的桶底的中央開有安桶孔，下罩桶1. 3. 1和上罩桶1. 3. 2的的桶壁及上罩桶1. 3. 2的桶底均布有通氣孔1. 3. 0，通氣孔1. 3. 0的直徑為 3mm,孔的間距為IOOmm ；真空管1. 2包括豎直進氣管1. 2. 1和水平連通管1. 2. 2兩段，豎直進氣管1. 2. 1的自由端穿過底板1. 1. 1中心的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶1. 3和底板1. 1. 1上表面構成的吸氣腔裡，豎直進氣管1. 2. 1與底板1. 1. 1密封焊連在一起，豎直進氣管1. 2. 1上端管口封死，豎直進氣管1. 2. 1的孔徑為60mm，豎直進氣管1. 2. 1的管壁上設有三組吸氣口 1.2. 3，每組吸氣口 1.2. 3的吸氣口個數為四個，吸氣口 1.2. 3為孔徑為5mm 的圓孔，最低一組吸氣口 1. 2. 3中心距離底板1. 1. 1上表面的距離等於50mm，水平連通管 1.2. 2的自由端與抽真空系統相連；上箱2包括上沙箱2. 1，上沙箱2. 1為小端在上、上下端敞口的圓臺筒形沙箱，上沙箱2. 1箱壁上均布若干直徑為IOmm的通氣口，通氣孔的間距為 IOOmm ；六個鑄造保溫冒口均布設在上箱2的上表面，每個保溫冒口上設有一個保溫冒口套 4 ；陶瓷澆鑄道組件3包括一個豎直主澆鑄道3. 1和六個與主澆鑄道連通且周向均布的副澆鑄道3. 2。上沙箱1. 2和下沙箱1. 1之間設有定位銷定位結構。利用上述鑄造模具進行鑄造的砂型負壓重力鑄造方法實施例
首先把上砂箱2. 1、焊連有真空管的下沙箱1. 1、底罩桶1. 3等製造模具所需材料和工具準備好，並按每百公斤幹沙加五到七公斤水玻璃均勻混合準備好型砂原料，然後
(1)先把下罩桶1.3. 1桶底在上倒扣在下沙箱的底板1. 1. 1上，工人通過下罩桶1. 3. 1 的桶底中央的安桶孔站在底板1. 1. 1上移動下罩桶1. 3. 1到位，然後在下罩桶1. 3. 1和下沙箱1. 1的側圍板筒1. 1. 2之間的底板1. 1. 1的表面上鋪上一層厚約50到IOOmm的型砂， 把型砂堅實後放上木模組件5，然後在下罩桶1. 3. 1和木模5之間充入型砂並堅實，期間站在底板1. 1. 1上的造型工要適時按工藝要求擺放好冷鐵1. 4，待下罩桶1. 3. 1和木模5之間填滿型砂，再把上罩桶1. 3. 2疊扣到下罩桶1. 3. 1上，然後再在上罩桶1. 3. 2和木模5之間、上罩桶1. 3. 2桶底上表面上充入型砂並堅實，期間並適時埋放好陶瓷澆鑄道組件3，然後再向下箱內的型砂吹二氧化碳使其硬化後修整分型面；
(2)把上沙箱2.1在下箱1上對位放好並固定牢，在木模組件和上沙箱2. 1之間充入型砂並堅實型砂；期間注意適時擺放好冒口保溫套，最後再吹二氧化碳硬化上箱2的型砂；
(3)開箱並起出木模組件，修正型腔後在型腔表面刷塗料，烘乾塗料；
(4)在澆鑄前再次烘烤型腔併合箱固定牢靠；同時把真空管的水平連通管的自由端與抽真空系統連通；在澆鑄前若干分鐘開通真空泵抽氣；
(5)邊抽氣邊澆鑄金屬液；澆滿金屬液後繼續抽氣到金屬液凝固後停止抽氣；
(6 )冷凝後開箱取出鑄件，完成一輪鑄造作業。
權利要求
1.一種砂型負壓重力鑄造模具，包括上箱(2)、下箱(1)、陶瓷澆鑄道組件(3)，若干冒口保溫套(4)；上箱(2)包括上沙箱(2. 1)，下箱(1)包括下沙箱(1. 1)，其特徵是下箱 (1)還包括真空管(1. 2)和桶底設在小端的圓臺形底罩桶(1. 3)；下沙箱(1. 1)包括箱底支撐(1. 1. 3)、與箱底支撐(1. 1. 3)上端固連的底板(1. 1. 1)和位於底板上方並與底板固連的側圍板筒(1. 1.2)；底板(1. 1. 1)的中部設有真空管伸入孔；底罩桶(1.3)桶底在上倒扣在底板(1. 1. 1)上，桶壁及桶底布設有若干通氣孔(1. 3. 0)；真空管(1. 2)包括豎直進氣管(1.2. 1)和水平連通管(1.2. 2)兩段，豎直進氣管(1.2. 1)的自由端穿過底板(1. 1. 1) 中部的真空管伸入孔伸在由倒扣的底罩桶(1.3)和底板(1. 1. 1)上表面構成的吸氣腔裡， 豎直進氣管(1.2. 1)上端管口封死，伸在吸氣腔裡的管壁上設有若干組周向均布的吸氣口(1. 2. 3)，最低一組吸氣口的中心距離底板上表面的距離大於等於30mm ；水平連通管 (1. 2. 2)的自由端與抽真空系統相連；上沙箱(2. 1)為圓臺筒形沙箱，其箱壁上布設有若干通氣口。
2.根據權利要求1所述的一種砂型負壓重力鑄造模具，其特徵是所述底罩桶(1.3)由下罩桶(1. 3. 1)和上罩桶(1. 3. 2)可分離疊合構成，下罩桶(1. 3. 1)的桶底開有安桶孔。
3.根據權利要求1或2所述的一種砂型負壓重力鑄造模具，其特徵是陶瓷澆鑄道組件(3)包括豎直主澆鑄道(3.1)和不少於三個、與主澆鑄道連通且周向均布的副澆鑄道 (3. 2)。
4.根據權利要求1或2所述的一種砂型負壓重力鑄造模具，其特徵是通氣孔 (1. 3. 0)的直徑為2mm到10mm，孔的最小間距為100mm。
5.根據權利要求1或2所述的一種砂型負壓重力鑄造模具，其特徵是豎直進氣管 (1.2. 1)的孔徑為30到80mm，豎直進氣管(1.2. 1)的管壁上設有三到五組吸氣口( 1. 2. 3)， 每組吸氣口(1.2. 3)的吸氣口個數為三到六個，吸氣口(1.2. 3)的孔徑為3mm到5mm，最低一組吸氣口(1.2. 3)距離底板(1. 1. 1)上表面的距離大於等於50mm。
6.與權利要求1所述的砂型負壓重力鑄造模具相應的一種砂型負壓重力鑄造方法，其特徵是首先把上砂箱(2. 1)、焊連有真空管的下沙箱(1. 1)、底罩桶(1. 3)等製造模具所需材料和工具準備好，並按每百公斤幹沙加五到七公斤水玻璃均勻混合準備好型砂原料，然後(1)先把下罩桶(1.3.1)桶底在上倒扣在下沙箱的底板(1. 1. 1)上，工人通過下罩桶 (1.3. 1)的桶底中央的安桶孔站在底板(1. 1. 1)上移動下罩桶(1.3. 1)到位，然後在下罩桶 (1.3. 1)和下沙箱(1. 1)的側圍板筒(1. 1.2)之間的底板(1. 1. 1)的表面上鋪上一層厚約 50到IOOmm的型砂，把型砂堅實後放上木模組件(5)，然後在下罩桶(1. 3. 1)和木模(5)之間充入型砂並堅實，待下罩桶(1. 3. 1)和木模(5)之間填滿型砂，再把上罩桶(1. 3. 2)疊扣到下罩桶(1.3. 1)上，然後再在上罩桶(1.3. 2)和木模(5)之間、上罩桶(1.3. 2)桶底上表面上充入型砂並堅實，期間並適時埋放好陶瓷澆鑄道組件(3)，然後再向下箱內的型砂吹二氧化碳使其硬化後修整分型面；(2)把上沙箱(2.1)在下箱(1)上對位放好並固定牢，在木模組件和上沙箱(2. 1)之間充入型砂並堅實型砂，最後再吹二氧化碳硬化上箱(2)的型砂；(3)開箱並起出木模組件，修正型腔後在型腔表面刷塗料，烘乾塗料；(4)在澆鑄前再次烘烤型腔併合箱固定牢靠；同時把真空管(1.2)的水平連通管 (1. 2. 2)的自由端與抽真空系統連通；在澆鑄前若干分鐘開通真空泵抽氣；(5)邊抽氣邊澆鑄金屬液；澆滿金屬液後繼續抽氣到金屬液凝固後停止抽氣； (6 )冷凝後開箱取出鑄件，完成一輪鑄造作業。
全文摘要
本發明涉及一種鑄造模具及鑄造方法，解決了現有型砂負壓鑄造法沙箱重複使用效率低，抽真空系統結構複雜、可靠性差的技術問題，提供了一種適用於大型中空錐形旋轉體鑄件鑄造使用、沙箱重複使用效率高的砂型負壓重力鑄造模具及鑄造方法。本發明鑄造模具，包括上箱、下箱，下箱包括下沙箱，真空管和設有通氣孔的底罩桶，下沙箱包括底板，底板中央設有真空管伸入孔；底罩桶桶倒扣在底板上，真空管包括豎直進氣管和水平連通管兩段，豎直進氣管自由端穿過底板伸在由底罩桶和底板構成的吸氣腔裡、管壁上設有吸氣口，水平連通管的自由端與抽真空系統相連；澆鑄時邊抽氣邊澆鑄金屬液，型砂內部處於負壓狀態，所獲鑄件緻密度和機械性能高於普通型砂鑄造。
文檔編號B22D18/06GK102371353SQ20111028575
公開日2012年3月14日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者朱申明 申請人:浙江武精機器製造有限公司