專利名稱：一種冷芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造造型中使用的砂芯，具體涉及對冷芯砂芯結(jié)構(gòu)改進(jìn)及其制作方法。
背景技術(shù)：
鑄造工業(yè)中所使用的砂芯根據(jù)其制作工藝的不同可分為熱芯及冷芯兩種，熱芯是通過對芯盒加熱使芯盒內(nèi)的芯砂硬化成型，但制作過程中，芯盒因受熱易于變形，會對砂芯的形狀和尺寸產(chǎn)生影響；而冷芯則是通過芯砂與粘結(jié)劑樹脂混合后加入固化劑使其在低于80℃的溫度下硬化成型，依據(jù)固化劑的不同分為三乙胺法、二氧化硫法、β法等，以三乙胺法為例，其基本工藝方法是①用聚異氰酸脂和酚基樹脂混制的芯砂放入射筒中；②用壓力空氣射入夾緊的芯盒中(一般由射芯機(jī)構(gòu)完成)；③吹入經(jīng)氣化的三乙胺；④芯砂固化成型；⑤脫模出砂芯。由于冷芯在常溫下完成，易于實(shí)現(xiàn)，因而得到廣泛應(yīng)用。
隨著鑄造業(yè)的發(fā)展，已不再滿足于制造小型鑄件，如用于火車車箱的支撐架、側(cè)架等，需要提供大型的砂芯(一般長度大于2米)。在大尺寸下，熱芯產(chǎn)生的形變可達(dá)5毫米左右，因而不能使用。當(dāng)使用冷芯時，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的有兩種，一種在固化后的強(qiáng)度在14kg/cm2左右，用現(xiàn)有的冷芯砂芯結(jié)構(gòu)鑄造時，鑄件冷卻收縮時會受到較大的阻力，在大尺寸下造成鑄件應(yīng)力集中部位的開裂報廢；另一種采用水玻璃砂，其固化后的強(qiáng)度在2-3kg/cm2，無法制成大尺寸的型芯，只能采用分段處理的方式，即將制作一個鑄件的砂芯分為幾段，然后鑄造時再拼接各砂芯構(gòu)成整個完整的砂芯，為了克服砂芯在金屬液體中的浮力，各分體砂芯在適合的位置需加芯撐。然而如此便出現(xiàn)了鑄件質(zhì)量問題，在各砂芯的拼接處存在接縫及芯撐與鑄件本體的結(jié)合不良，從而使鑄件在使用時，披縫及結(jié)合不良處成為鑄件的應(yīng)力集中點(diǎn)，造成零件失效；另一方面，由于砂芯為實(shí)心，對原料的消耗量較大，尤其是在大型砂芯的制作中，增加了每一鑄件的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)的冷芯，解決現(xiàn)有技術(shù)中制作大尺寸鑄件時鑄件出現(xiàn)開裂、披縫及芯撐結(jié)合不良的問題。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種冷芯，包括砂芯本體，所述本體主要由上芯和下芯構(gòu)成，本體內(nèi)設(shè)有空腔，本體的壁厚在10～60毫米之間，上芯和下芯通過復(fù)合構(gòu)成整體砂芯。
上述技術(shù)方案中，所述冷芯是指現(xiàn)有技術(shù)中在低于80℃的溫度下固化而成的砂芯，運(yùn)用砂芯填充所制鑄件的空腔，鑄件在冷卻收縮過程中受到砂芯的阻力，為適當(dāng)?shù)奶峁┙o鑄件收縮的空間，在冷芯本體內(nèi)設(shè)置空腔，減小砂芯的抗變強(qiáng)度。為使砂芯中實(shí)現(xiàn)空腔，將砂芯分為上芯和下芯兩片，通過兩片砂芯間的復(fù)合連接為整體，這種復(fù)合，可以是設(shè)置連芯柱進(jìn)行兩次射砂，也可以是膠體粘合，還可以是螺釘固定連接；同時，本體的壁厚需達(dá)到10～60毫米，以提供本體足夠的受壓強(qiáng)度及適當(dāng)?shù)蔫T件收縮空間。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述上芯和下芯周邊緊密壓合，設(shè)有復(fù)數(shù)個與上芯、下芯固定連接的連芯柱，所述連芯柱分布于本體側(cè)壁或空腔內(nèi)。連芯柱的分布根據(jù)冷芯的大小而定，可以分布于本體側(cè)壁間，也可以分布于空腔內(nèi)，或者在本體側(cè)壁和空腔內(nèi)均設(shè)有連芯柱。
上述技術(shù)方案中，相鄰所述連芯柱之間的間距≤400毫米。一般地，連芯柱可以均勻分布，以較好地保證冷芯的整體性，并使上、下芯之間緊壓，盡量減小上、下芯之間的縫隙。
進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述本體空腔內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的厚度在10～60毫米之間，加強(qiáng)筋的數(shù)量及位置可根據(jù)所制砂芯的大小、空腔體積決定，以提高砂芯的熱態(tài)強(qiáng)度。
優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述本體的壁厚在16～25毫米之間。
上述冷芯的制作方法，以采用連芯柱結(jié)構(gòu)為例，包括以下步驟(1)2分別采用射芯機(jī)制作上芯和下芯，所述上芯和下芯上對應(yīng)連芯柱的位置連接面低于側(cè)壁的表面，且中央設(shè)置通孔；(2)將上芯和下芯相對放置，使上芯與下芯各對應(yīng)通孔位置相互對準(zhǔn)；(3)將上芯和下芯壓合，通過射芯機(jī)對上芯與下芯上對應(yīng)的通孔進(jìn)行連芯，獲得中空砂芯；(4)保持加壓，待冷芯固化后脫模，獲得內(nèi)部設(shè)有空腔的冷芯。
上文中，所述射芯機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)中所采用的用于制成砂芯的機(jī)器設(shè)備，一般由機(jī)架、射砂機(jī)構(gòu)、砂射筒、吹氣固化機(jī)構(gòu)、芯盒夾緊定位機(jī)構(gòu)和氣體發(fā)生器及控制部分組成，先將芯砂注入射砂筒中，通過射砂機(jī)構(gòu)將芯砂射入芯盒中，壓縮空氣，吹入使芯砂固化的氣體，芯砂固化成型后脫模、出芯。通過上述制芯過程分別完成步驟(1)中的上芯和下芯成型，然后依次完成步驟(2)、(3)，在步驟(3)中將通過各連芯柱連接的上芯和下芯相互壓緊，使兩者合為一體，同時達(dá)到密封，避免披縫的形成。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明砂芯本體由上芯和下芯合成，且在本體內(nèi)設(shè)置空腔，利用連芯柱將上芯與下芯連接成整體砂芯，與以往實(shí)心砂芯相比較，在鑄件生產(chǎn)時，尤其是大型鑄件時，本體內(nèi)的空腔為鑄件收縮提供足夠的退讓空間，從而可避免鑄件冷卻時在應(yīng)力集中點(diǎn)出現(xiàn)表面裂縫現(xiàn)象；2.通過對連芯點(diǎn)的連芯，構(gòu)成使上、下芯合芯的連芯柱，同時通過對兩片砂芯加壓，使上芯與下芯對應(yīng)的各側(cè)壁密封閉合，構(gòu)成整體砂芯，從而可避免披縫的產(chǎn)生，既而提高鑄件內(nèi)側(cè)表面的光滑度，提高鑄件質(zhì)量；3.由于砂芯本體內(nèi)設(shè)有空腔，為中空砂芯，從而可減少芯砂原料的使用，降低鑄件成本，同時也減輕砂芯清理強(qiáng)度；另一方面，由芯砂的原料及砂芯的硬化成型均需使用化學(xué)產(chǎn)品，減少芯砂原料便能減少化學(xué)制品的使用，減少對環(huán)境的污染，亦降低生產(chǎn)成本；4.由于砂芯本體的側(cè)壁上設(shè)置有排氣道，該排氣道與本體內(nèi)的空腔相通，在熱態(tài)鑄件情況下，將密閉空腔內(nèi)的氣體導(dǎo)出，減小內(nèi)壓，提高砂芯本體的退讓性；5.由砂芯為整體砂芯，取消了芯撐，避免了芯撐與鑄件本身結(jié)合不良的缺陷。


附圖1本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為圖1中下芯的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為圖1的A-A剖示放大圖。
其中1、上芯；2、下芯；3、空腔；4、連芯柱；5、加強(qiáng)筋；6、本體。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖1至附圖3所示，一種冷芯，包括砂芯本體6，所述本體包括上芯1和下芯2，本體內(nèi)設(shè)有空腔3，空腔內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)筋6、用于連接上芯與下芯的9個連芯柱4，其布置為分置于本體左、右側(cè)壁上的兩列，每列兩個連芯柱4，中間加強(qiáng)筋5上布置有3個連芯柱，左、右兩翼的空腔內(nèi)各設(shè)有1個連芯柱4，橫向列間的連芯柱間距為300毫米，縱向相鄰的連芯柱之間的間距為200毫米；本體空腔內(nèi)側(cè)壁與外側(cè)壁之間的壁厚為20毫米。
本實(shí)施例冷芯的制作方法，包括以下步驟(1)分別通過第一、第二3C射芯機(jī)分別制成上芯和下芯；(2)將上芯或下芯之一的砂芯置于第三3C射芯機(jī)中，翻轉(zhuǎn)另一砂芯180度，置于第三3C射芯機(jī)中，使上芯與下芯各對應(yīng)位置相對應(yīng)；(3)通過第三3C射芯機(jī)對上芯與下芯上對應(yīng)的連芯點(diǎn)進(jìn)行二次射砂，直至上、下芯的連芯點(diǎn)對接構(gòu)成連芯柱，第三3C射芯機(jī)的設(shè)置使其能壓緊上芯和下芯，給予均勻的壓力，保證兩者間的密合；(4)保持加壓，待冷芯固化后脫模，獲得內(nèi)部設(shè)有空腔的冷芯。
在上述步驟(1)與(2)之間，為提高上芯與下芯之間的合芯度，可增加人工修芯的工序，一般由機(jī)械手將(1)中制成的上芯、下芯分別送至人工修芯工位處，修芯后，再由機(jī)械手送至第三3C射芯機(jī)處，完成以下(2)、(3)、(4)步驟，制成一個完整的中空砂芯。
通過由二次射砂完成的帶有空腔的砂芯本體，突破了傳統(tǒng)的實(shí)心冷芯結(jié)構(gòu)，從而可用于大型鑄件的制造，具有良好的退讓性，可避免鑄件受收縮阻力過大而出現(xiàn)的熱裂；另一方面，通過連芯柱的設(shè)置，將上下兩片芯片連接為一整體，并通過加壓的工序，避免了芯片拼接時易出現(xiàn)的披縫，得到一完整的砂芯本體，防止鑄件時由披縫造成的應(yīng)力點(diǎn)，提高鑄件的質(zhì)量；第三，由于空腔的存在，可減少對芯砂原料的使用，降低生產(chǎn)成本，同時減少砂芯成型所需的化學(xué)制品對環(huán)境的污染；因而，本發(fā)明的砂芯適用于各類鑄件的使用，尤其是大型鑄件中的使用。
實(shí)施例二一種冷芯，包括砂芯本體，所述本體主要由上芯和下芯構(gòu)成，本體內(nèi)設(shè)有空腔，本體的壁厚在10～60毫米之間，上芯和下芯通過復(fù)合構(gòu)成整體砂芯。本實(shí)施例中，上芯和下芯之間通過膠體粘合形成整體結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種冷芯，包括砂芯本體[6]，其特征在于所述本體主要由上芯[1]和下芯[2]構(gòu)成，本體內(nèi)設(shè)有空腔[3]，本體的壁厚在10～60毫米之間，上芯和下芯通過復(fù)合構(gòu)成整體砂芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷芯，其特征在于所述上芯[1]和下芯[2]周邊緊密壓合，設(shè)有復(fù)數(shù)個與上芯、下芯固定連接的連芯柱[4]，所述連芯柱分布于本體側(cè)壁或空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷芯，其特征在于相鄰所述連芯柱[4]之間的間距≤400毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷芯，其特征在于所述本體空腔內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)筋[6]，加強(qiáng)筋的厚度在10～60毫米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷芯，其特征在于所述本體[6]的壁厚在16～25毫米之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷芯，包括砂芯本體，其特征在于主要由周邊緊密壓合的上芯和下芯構(gòu)成，本體內(nèi)設(shè)有空腔，設(shè)有復(fù)數(shù)個與上芯、下芯固定連接的連芯柱，本體的壁厚在10～60毫米之間。其制作方法是，分別制作上芯和下芯，所述上芯和下芯上對應(yīng)連芯柱的位置連接面低于側(cè)壁的表面，且中央設(shè)置通孔；將上芯和下芯相對放置，使上芯與下芯各對應(yīng)通孔位置相互對準(zhǔn)；將上芯和下芯壓合，通過對上芯與下芯上對應(yīng)的通孔進(jìn)行，直至上、下芯的通孔處對接構(gòu)成連芯柱。本發(fā)明通過上下芯兩片連接完成合芯，獲得中空式的砂芯本體，在確保承壓強(qiáng)度的情況下，提高了砂芯的退讓性，避免大型鑄件時出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象。
文檔編號B22C9/10GK1923406SQ20061009612
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者楊林龍 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)明志鑄造裝備有限公司