專利名稱：金屬與金屬覆砂組合型模具的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種模具的制造方法及結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是金屬鑄造用金屬與金屬覆砂組合型模具的結(jié)構(gòu)。特別是制作各種耐磨錘頭、板錘類產(chǎn)品的金屬與金屬覆砂組合型模具的結(jié)構(gòu)及制造。
二、 背景技術(shù)金屬鑄造必須先制型，鑄型的種類主要有砂型、金屬型、金屬覆砂型，各有其優(yōu)點和缺點。砂型成本低，但鑄件外觀質(zhì)量差，加工余量大；金屬型及金屬覆砂型雖然使用成本高，但鑄件外觀質(zhì)量好，加工余量小，生產(chǎn)效率高，特別是金屬型，可改變金屬的組織形貌，有助于提高其相關(guān)性能指標。利用各種鑄型的優(yōu)點，克服其缺點來提高鑄件質(zhì)量是一個重要的工藝手段。
在電力、建材、礦山等行業(yè)，存在著大量物料細碎過程。所用細碎設(shè)備主要是各種規(guī)格型號的破碎機，其中錘頭或板錘是破碎機的主要工作部件，使用壽命的長短直接影響主機的質(zhì)量。目前破碎機錘頭或板錘在鑄造生產(chǎn)時基本上都是采用粘土砂型和水玻璃砂型，存在的缺點是產(chǎn)品外觀質(zhì)量差，重量偏差大，組織不致密，且磨損工作面晶粒均是等軸晶，材料的潛力未能充分挖掘。
中國專利ZL96204137.8公開了一種磨球金屬型，為對開型結(jié)構(gòu)，但只適用于磨球生產(chǎn)，且產(chǎn)品最大直徑為φ130。該金屬型模具能加快磨球散熱速度，使內(nèi)部組織致密，提高生產(chǎn)效率，但使用壽命短，使用成本高。浙江機電研究院推廣用金屬覆砂型生產(chǎn)各種曲軸、凸輪軸及閥體等球鐵、灰鐵鑄件，主要目的是提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量和生產(chǎn)率，雖然模具壽命較長，但需專用生產(chǎn)設(shè)備、工裝，一次性投資大。
本實用新型的目的通過如下方式來實現(xiàn)1.一種金屬與金屬覆砂組合型，其特征是至少設(shè)有一個與鑄件磨損面對應(yīng)的模具采用金屬模具面，與其他鑄件表面對應(yīng)的模具采用金屬覆砂模具面。
2.根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，將模具制成若干部件組裝。其中產(chǎn)品磨損面模具、澆冒口模具是獨立部件，且澆冒口模具為對開結(jié)構(gòu)；然后與金屬覆砂模具組合。
3.模具組合后采用螺栓緊固，根據(jù)螺栓長度可放置多個彈簧墊片或彈簧，一般螺栓每200mm長放彈簧墊片一只；金屬模背面設(shè)通氣或水冷卻腔體。
本實用新型金屬與金屬覆砂組合型模具制造錘頭或板錘類產(chǎn)品的工藝步驟是1.將需覆砂模具用樹脂砂或水玻璃砂覆砂硬化；將金屬模表面涂刷涂料；2.將模具組合后，用螺栓預(yù)緊固，每個螺栓預(yù)緊力1500～2000N；3.將產(chǎn)品磨損面金屬模預(yù)熱至100～300℃，澆注前5分鐘在金屬模背面冷卻腔通氣或水冷卻；4.當鐵水溫度達到1380～1420℃時，澆注成型；5.待鑄件冷卻后，拆卸模具，鑄件清理、打磨、熱處理后入庫。
本實用新型組合型模具的機制和特點如下1.一種金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是至少設(shè)有一個與鑄件磨損面對應(yīng)的模具采用金屬模具，與其他鑄件表面對應(yīng)的模具采用金屬覆砂模具，金屬模具背面設(shè)通氣或水冷卻腔體2、用樹脂砂或水玻璃砂覆砂。覆砂厚度不超過40mm；典型的鑄件是錘頭或板錘等擁有磨損面，也有其他非磨損面。3、根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，將模具制成若干部件組裝。其中產(chǎn)品磨損面模具、澆冒口模具是獨立部件，且澆冒口模具為對開結(jié)構(gòu)；然后與金屬覆砂模具組合。4、模具組合后采用螺栓緊固，根據(jù)螺栓長度可放置多個彈簧墊片或彈簧，一般每150-250mm長放彈簧墊片一只。5、螺栓預(yù)緊固時，每個螺栓預(yù)緊力在1500～2000N即可；6、產(chǎn)品磨損面金屬模在澆注前通電加熱至100～300℃，澆注前5分鐘在模具背面冷卻腔通氣或水冷卻。
2.經(jīng)測試，板條狀碳化物(如M7C3型)橫截面上的硬度為HV1700～1900。而縱切面上硬度只有HV1300～1500，如能使碳化物板條垂直于磨損工作面，則可有效地提高碳化物抵抗磨料切削的能力，使材料的耐磨性提高。磨損工作面采用金屬型，并通水或通氣冷卻，其目的就是大幅度提高散熱速度，實現(xiàn)定向凝固方式，使碳化物呈纖維狀平行排列，并垂直于磨損面；3.鑄件非磨損面采用金屬覆砂模型，一方面是降低該方向散熱速度，消除碳化物在該方向的定向排列；一方面避免了高溫鐵水對模具的激熱作用，延長了模具使用壽命。組合型模具中易更換部件僅僅是與高溫鐵水直接接觸部分，大大降低了使用成本；4.金屬模具受熱后均會發(fā)生膨脹，特別是大尺寸金屬模具膨脹量較大。用螺栓緊固時，放置適當數(shù)量的彈簧墊片或彈簧，采用一定的預(yù)緊力，既保證組合型緊固牢靠，又使其具有一定的伸縮空間，防止了組合型膨脹時螺栓或模具受力過大而發(fā)生變形或斷裂現(xiàn)象。
按本實用新型設(shè)計要求，反擊式破碎機板錘鑄件金屬與金屬覆砂組合型模具，結(jié)構(gòu)簡圖如附圖
。澆注材料為高鉻鑄鐵，澆注溫度1400℃。經(jīng)與普通砂型鑄造的板錘進行對比檢驗，結(jié)果如下

注上述測量結(jié)果是在鑄態(tài)下進行。
由此可見，本實用新型所生產(chǎn)的耐磨錘頭(板錘)類產(chǎn)品與目前普遍采用的砂型鑄造產(chǎn)品相比有如下優(yōu)點1.本實用新型由于在產(chǎn)品磨損面上采用激冷定向凝固技術(shù)，改變了碳化物生長形態(tài)，顯著提高了材料的硬度和耐磨性，使用壽命可提高45％以上；2.本實用新型顯著改善了產(chǎn)品外觀質(zhì)量，尺寸精度高、重量偏差小，產(chǎn)品競爭優(yōu)勢明顯；3.本實用新型的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，操作方便，使用成本低廉，可推廣于其他產(chǎn)品的鑄造生產(chǎn)。
鑄件是錘頭時，一個磨損面，亦設(shè)一個對應(yīng)的模具面采用金屬模具1，其它非磨損面用覆砂模具，覆砂厚度取15mm亦可。
權(quán)利要求1.一種金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是至少設(shè)有一個與鑄件磨損面對應(yīng)的模具面采用金屬模具，與其他鑄件面對應(yīng)的模具面采用金屬覆砂模具。
2.由權(quán)利要求1所述的金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，將模具制成若干部件組裝，其中鑄件磨損面的模具面為金屬模具面。
3.由權(quán)利要求1或2所述的金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是澆冒口模具是獨立部件，且澆冒口模具為對開結(jié)構(gòu)；然后與金屬覆砂模具組合。并采用螺栓緊固，根據(jù)螺栓長度可調(diào)整彈簧墊片或彈簧數(shù)量，一般每150-250mm放彈簧墊片一只。
4.由權(quán)利要求1或2所述的金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是金屬模背面設(shè)通氣或水冷卻腔體。
5.由權(quán)利要求4所述的金屬與金屬覆砂組合型模具，其特征是模具組合采用螺栓緊固，根據(jù)螺栓長度可調(diào)整彈簧墊片或彈簧數(shù)量，每150-250mm放彈簧墊片一只。
專利摘要一種金屬與金屬覆砂組合型模具,至少設(shè)有一個與鑄件磨損面對應(yīng)的模具面采用金屬模具,與其他鑄件面對應(yīng)的模具面采用金屬覆砂模具。本實用新型由于在產(chǎn)品磨損面上采用激冷定向凝固技術(shù),改變了碳化物生長形態(tài),顯著提高了材料的硬度和耐磨性,使用壽命可提高45%以上;顯著改善了產(chǎn)品外觀質(zhì)量,尺寸精度高、重量偏差小,產(chǎn)品競爭優(yōu)勢明顯;模具結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊,操作方便,使用成本低廉,可推廣于其他產(chǎn)品的鑄造生產(chǎn)。
文檔編號B22C9/00GK2500414SQ0126241
公開日2002年7月17日 申請日期2001年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月27日
發(fā)明者宋潤澤, 謝平, 盧建波, 王超, 沈衛(wèi)東 申請人:江蘇省機電研究所