专利名称：铸球工艺中铁型的造型方法以及用于该方法的射砂头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造工艺中铁型的造型方法，尤其是涉及用于铸球工艺中 铁型的造型方法。
背景技术：
磨球广泛应用于冶金、矿山、水泥等行业，全国每年需求量上百万吨。覆 砂金属型是合金磨球铸造生产过程中的一个常用工艺。覆砂金属型最主要的工 艺步骤是铁型的造型，要求磨球型腔是金属型，浇冒口型腔需在金属型上覆一 层砂。目前铁型造型方式主要有两种。 一种是由人工完成造型，型砂采用水玻 璃砂，操作时是人工填砂，缺点是劳动强度大、工人工作环境差，而且劳动生 产率低。另外水玻璃砂与铁型的接合力小，浇铸时会产生冲砂现象，进而降低 产品合格率。另外一种是采用翻转式造型方法，型砂采用覆膜砂。覆膜砂是一 种热固型树脂砂，常温时流动性好。常温的覆膜砂加入到热的铁型浇冒口型腔 中，直至填满浇冒口型腔，铁型的热量传到覆膜砂中，首先使靠近铁型的砂受 热固化，随着时间的推移，固化层的厚度越来越大，当固化层厚度达到需要的 厚度时，将铁型翻转一百八十度，这时在铁型的浇冒口型腔中心未固化的覆膜 砂在重力作用下掉出，在浇冒口型腔表面形成一层覆砂层。该方法的特点是过 程简单、可以实现机械化操作，最大的不足是由于单面加热覆膜砂的缘故使得 自然形成的覆砂层表面是半固化的过渡层，表面粗糙，浮砂较多，在铁水浇铸 过程中，许多浮砂被冲入磨球的浇铸型腔，影响磨球质量。采用这种方法覆砂 层的厚度是由铁型温度与时间两个因素决定的，而铁型的温度是利用铁水浇铸 后的余温，温度变化较大，虽然覆膜砂停留时间会相应作一些改变，但覆砂层
的厚度不能精确控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铸球工艺中铁型的造型方法，通过该 方法可以消除覆砂层表面半固化的过度层，提高覆砂层成形质量。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种铸球工艺中铁型的造型方法， 有效控制影响覆砂层厚度的温度因素和时间因素，使固化后的覆砂层厚度一致， 表面光滑。
本发明要解决的第三个技术问题是提供用于该铸球工艺中铁型的造型方法 的一种射砂头，利用该射砂头可以生产出固化程度高、厚度一致且表面光滑的 覆砂层。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案铸球工艺中铁型的造型 方法，
第一步，加热铁型； 第二步，合模；
第三步，对铁型的浇冒口进行覆砂； 第四步，热固化成型； 第五步，开模，
在进行覆砂步骤前，在浇冒口型腔内安装具有加热功能的仿型头，所述仿 型头与铁型之间存在用于形成覆砂层的空隙。
作为本发明的一种优选，所述仿型头的温度与铁型温度相同。实现两面同 时同温度加热覆砂层，最大程度保证覆砂层均匀固化，縮短固化时间。
作为本发明的另一种优选，所述仿型头的温度控制在180—20(TC之间。该 温度与铁水浇铸后余留在铁型内的温度相同，并在覆膜砂的固化温度要求范围
内，该温度较低，使仿型头加热过程控制较为方便。
作为本发明的另一种优选，所述覆砂过程中，射砂压力控制在0. 3—0. 5Mpa 内，射砂时间控制在3—5秒内。通过控制压力和时间使仿型头与铁型之间的空 隙充满覆膜砂，有助于进一步紧实覆膜砂。
用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头，所述射砂头包括射砂筒 和射砂板，所述射砂板上设有射砂嘴，所述射砂板下面通过伸縮机构活动连接 有加热板，所述加热板底部设有表面光滑的仿型头，所述加热板上还开有对应 射砂嘴的射砂孔。
作为本发明的一种优选，所述加热板内部设有加热管，所述加热管位于仿 型头上部，且在加热板内部还安装有温度传感器。由于加热管位于仿型头上部， 当加热管释放热量时就能最大限度地传递给仿型头，使仿型头温度升高，因而 加热板的温度和仿型头差不多，这样再通过温度传感器进行反馈控制，实现仿 型头的温度调节。这样的加热板结构简单，且实现温度控制方便。
作为本发明的一种改进，所述射砂孔位于仿型头周围。仿型头与铁型之间 的空隙就在仿型头四周，因此在仿型头四周选择射砂孔的位置就不需要再在铁 型的其它部位开设通道，从而降低生产成本。
作为本发明的另一种优选，所述伸縮机构包括耐热弹簧、螺栓，所述螺栓 安装在射砂板和加热板上，所述耐热弹簧套在螺栓上且位于射砂板和加热板之 间。该伸縮机构结构简单，抗机械疲劳的能力强，完全能应对经常性的射砂工 作，同时更换维修方便。
作为本发明的另一种改进，所述射砂板上设有导向机构，所述导向机构包 括导向销，所述导向销一端固定在射砂板上，另一端活动连接在加热板上。加 热板的运动是竖直运动，伸縮机构一方面确保加热板能与射砂板分离，另一方
面起到控制加热板的运动轨迹的功能，但这功能实现时起到效果有限。通过导 向机构专门为加热板控制运动轨迹就能确保加热板的运动的稳定性，提升射砂 头的工作性能。
作为本发明的另一种改进，所述射砂嘴朝射砂板底部设有延伸部分，所述 射砂嘴的延伸部分长度至少为加热板厚度。因为加热板上的热量会使射砂孔里 的覆膜砂固化，所以通过延长的射砂嘴每次与加热板连接时去除这些固化的覆 膜砂。
本发明通过上述技术方案，铁型在浇冒口型腔中的覆砂层通过两面加热的 方法成型，即在覆砂层外侧由仿型头提供热量，在覆砂层内侧由铁型提供热量， 从而在覆砂层内外面都能同时进行固化，使得覆砂层固化均匀且紧实度高，消 除了以往工艺中存在的半固化现象，没有浮砂。仿型头和铁型之间的空隙大小 不变，使每个铁型的覆砂层厚度都一致，造型一致性好。由于仿型头表面光滑， 使固化后的覆砂层外表面显现出平整光滑特质，覆砂层尺寸精确，大大提高覆 砂层成形质量。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步具体说明。 图1为本发明铸球工艺中铁型的造型方法的流程图2为本发明用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头的结构示意
图3为本发明用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头的加热板结 构示意图4为本发明用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头的使用示意
图
具体实施例方式
如图2所示，本发明中涉及到的一种射砂头，它包括了射砂筒l、射砂板2 以及加热板4。射砂板2固定在射砂筒1底部，加热板4位于射砂板2下面。射 砂板2上设有一个射砂嘴3，射砂嘴3向射砂板2底部延伸形成凸起，射砂筒1 内的覆膜砂通过射砂嘴3向外输出。如图2、 3所示，加热板4底部设有表面光 滑的仿型头5，仿型头5的外形与铁型9的浇冒口型腔相同但尺寸要小；在加热 板4上开设有对应射砂嘴3的射砂孔7，射砂孔7位于仿型头5四周；在加热板 4内部设有加热管6，加热管6之间平行排布，且这些加热管6都位于仿型头5 上部，在加热板4内部还设有用于检测温度的温度传感器8，该传感器为热电耦， 当加热管6释放热量提高加热板4温度时就能从温度传感器8上得到相应数值， 以便对加热板4温度做及时调节。加热板4与射砂板2之间通过伸縮机构以及 导向机构活动连接。有四个伸縮机构位于加热板的四个角上，该伸縮机构包括 耐热弹簧IO、螺栓ll。螺栓11两头活动连接在射砂板2和加热板4上，并将 耐热弹簧10套在螺栓11上，使耐热弹簧10位于射砂板2和加热板4之间。在 自然状态下加热板4由于自身重力和内热弹簧的弹力作用使得射砂板2和加热 板4分离。导向机构包括导向销12和螺母13，导向销12—端为异径结构，该 端通过螺母13固定安装在射砂板2上，而另一端则穿插在加热板4上，并与加 热板4活动连接。有三个导向机构位于射砂板2的中轴线上，在加热板4竖直 运动时加热板4会沿着导向销12笔直运动，同时耐热弹簧10产生形变。射砂 嘴3的延伸部分长度为加热板4的厚度，因此在加热板4上升后射砂嘴3插入 加热板4的射砂嘴3内，射砂筒1内的覆型砂通过射砂嘴3从加热板4底部输 出。
如图1所示，铸球工艺中铁型9的造型方法，第一步，加热铁型9;第二步，
合模，它包括在铁型9的浇铸腔内合并模具，在浇冒口型腔内合并具有加热功 能的仿型头5，合模后仿型头5与铁型9之间存在用于形成覆砂层的空隙；第三
步，对铁型9和仿型头5间的空隙进行射砂；第四步，热固化成型；第五步，
开模，分离铁型9在的浇铸腔的模具以及在浇冒口型腔内的仿型头5。在进行第 二、三步时，如图4所示，铁型9位于射砂工位上，顶升缸14将铁型9上举直 至铁型9与加热板4紧紧贴合，并且加热板4与射砂板2接合，使得射砂嘴3 穿过射砂孔7位于仿型头5处。仿型头5则深入铁型9的浇冒口型腔，与铁型9 之间形成空隙。之前，由于加热板4释放热量传递到仿型头5上，使得仿型头5 的温度升高，并使仿型头5的温度与铁型9温度相同，正常情况下控制在190 °C。覆型砂在压縮空气的作用下从射砂嘴3输入空隙并且填满空隙。射砂压力 为0.4MPa，时间为4秒。射砂完成后射砂头内的压縮空气排尽，顶升缸14下 降，使加热板4脱离射砂板2。待30秒后铁型9的浇冒口型腔内的覆砂层完全 固化，顶升缸14继续下降，直到结束开模步骤。
本发明第二种实施例，铁型9进入射砂工位后，如图4所示，顶升缸14将 铁型9上举直至铁型9与加热板4紧紧贴合，并且加热板4与射砂板2接合， 使得射砂嘴3穿过射砂孔7位于仿型头5处。仿型头5则深入铁型9的浇冒口 型腔，与铁型9之间形成空隙。之前，由于加热板4释放热量传递到仿型头5 上，使得仿型头5的温度升高，并使仿型头5的温度与铁型9温度相同，正常 情况下控制在18(TC。覆型砂在压缩空气的作用下从射砂嘴3输入空隙并且填满 空隙。射砂压力为0. 3MPa，时间为5秒。射砂完成后射砂头内的压縮空气排尽， 顶升缸14下降，使加热板4脱离射砂板2。待30秒后铁型9的浇冒口型腔内的 覆砂层完全固化，顶升缸14继续下降，直到结束开模步骤。
本发明第三种实施例，铁型9进入射砂工位后，如图4所示，顶升缸14将 铁型9上举直至铁型9与加热板4紧紧贴合，并且加热板4与射砂板2接合， 使得射砂嘴3穿过射砂孔7位于仿型头5处。仿型头5则深入铁型9的浇冒口 型腔，与铁型9之间形成空隙。之前，由于加热板4释放热量传递到仿型头5 上，使得仿型头5的温度升高，并使仿型头5的温度与铁型9温度相同，正常 情况下控制在200°C。覆型砂在压縮空气的作用下从射砂嘴3输入空隙并且填满 空隙。射砂压力为0. 5MPa，时间为3秒。射砂完成后射砂头内的压縮空气排尽, 顶升缸14下降，使加热板4脱离射砂板2。待30秒后铁型9的浇冒口型腔内的 覆砂层完全固化，顶升缸14继续下降，直到结束开模步骤。
上述实施例中铁型9的覆砂层加工方法都采用了两面加热的方法，即在覆 砂层外侧由仿型头5提供热量，在覆砂层内侧由铁型9提供热量，从而在覆砂 层内外面都能同时进行固化，使得覆砂层固化均匀且紧实度高，消除了以往工 艺中存在的半固化现象，没有浮砂。仿型头5和铁型9之间的空隙大小不变， 使每个铁型的覆砂层厚度都一致，造型一致性好。由于仿型头5表面光滑，使 固化后的覆砂层外表面显现出平整光滑特质，大大提高覆砂层成形质量。
权利要求
1、铸球工艺中铁型的造型方法，第一步，加热铁型(9)；第二步，合模；第三步，对铁型(9)的浇冒口进行覆砂；第四步，热固化成型；第五步，开模，其特征在于进行覆砂步骤前，在浇冒口型腔内安装具有加热功能的仿型头(5)，所述仿型头(5)与铁型(9)之间存在用于形成覆砂层的空隙。
2、 根据权利要求1所述铸球工艺中铁型的造型方法，其特征在于所述仿 型头(5)的温度与铁型(9)温度相同。
3、 根据权利要求2所述铸球工艺中铁型的造型方法，其特征在于所述仿 型头(5)的温度控制在180—200。C之间。
4、 根据权利要求l所述铸球工艺中铁型的造型方法，其特征在于所述覆 砂过程中，射砂压力控制在0. 3—0. 5Mpa内，射砂时间控制在3—5秒内。
5、 用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头，所述射砂头包括射砂 筒(1)和射砂板(2)，所述射砂板(2)上设有射砂嘴(3)，其特征在于所述射砂 板(2)下面通过伸縮机构活动连接有加热板(4),所述加热板(4)底部设有表面光 滑的仿型头(5)，所述加热板(4)上还开有对应射砂嘴(3)的射砂孔(7)。
6、 根据权利要求5所述射砂头，其特征在于所述加热板(4)内部设有加 热管(6)，所述加热管(6)位于仿型头(5)上部，且在加热板(4)内部还安装有温 度传感器(8)。
7、 根据权利要求5所述射砂头，其特征在于所述射砂孔(7)位于仿型头 (5)周围。
8、 根据权利要求5所述射砂头，其特征在于所述伸縮机构包括耐热弹簧(10)、螺栓(ll)，所述螺栓(11)安装在射砂板(2)和加热板(4)上，所述耐热弹 簧(10)套在螺栓(11)上且位于射砂板(2)和加热板(4)之间。
9、 根据权利要求5或8所述射砂头，其特征在于所述射砂板(2)上设有 导向机构，所述导向机构包括导向销(12)，所述导向销(12)—端固定在射砂板 (2)上，另一端活动连接在加热板(4)上。
10、 根据权利要求5所述射砂头，其特征在于所述射砂嘴(3)朝射砂板(2) 底部设有延伸部分，所述射砂嘴(3)的延伸部分长度至少为加热板(4)厚度。
全文摘要
本发明公开了一种铸球工艺中铁型的造型方法，以及用于该铸球工艺中铁型的造型方法的一种射砂头。铁型的覆砂层加工都采用了两面加热的方法，即在覆砂层外侧由仿型头提供热量，在覆砂层内侧由铁型提供热量，从而在覆砂层内外面都能同时进行固化，使得覆砂层固化均匀且紧实度高，消除了以往工艺中存在的半固化现象，没有浮砂。仿型头和铁型之间的空隙大小不变，使每个铁型的覆砂层厚度都一致，造型一致性好。由于仿型头表面光滑，使固化后的覆砂层外表面显现出平整光滑特质，覆砂层尺寸精确，大大提高覆砂层成形质量。
文档编号B22C13/00GK101357394SQ20081006065
公开日2009年2月4日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者何芝梅, 林方夫, 潘东杰, 黄列群 申请人:浙江省机电设计研究院有限公司