一种覆砂冷铁结构及其制作工艺的制作方法

本发明涉及覆砂冷铁结构。

背景技术：

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属(例:铜、铁、铝、锡、铅等)，而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。

在铸造时，由于结构和铸造参数的原因，在模腔内各点的熔融状态的铁水凝固时间是不相等的，这就会给铸件在凝固后产生热应力，造成铸件变形、裂纹等，同时，由于冷却凝固时间不等，铸件会出现疏松、冷隔、气孔等缺陷，为避免产生热节，结构上铸件壁厚应尽可能均匀，以减少模具局部热量集中产生的热疲劳。铸件的转角处一般设置有适当的铸造圆角，以避免模具上有尖角位导致应力产生，同时在热节处设置冷铁，以加快冷却速度，同时，为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的冒口，来解决这些问题。

为消除灰铁和球墨铸铁铸件厚实部位心部的缩松缩孔类缺陷，改善铸件的致密度和特定表面的硬度，采用外冷铁工艺控制铸件的凝固顺序，是一种常用的干预措施。外冷铁有直接外冷铁和间接外冷铁，两种冷铁各有特点，都有特定的使用场合。覆砂冷铁(又称挂砂冷铁、隔砂冷铁)是一种常用的外冷铁，适用于对厚实中大型灰铁和球墨铸铁铸件凝固顺序的控制。

传统挂砂冷铁为了防止冷铁表面的挂砂层脱落，通常在冷铁2的表面做出条状或圆柱状凸起21，增强挂砂层与冷铁2表面之间的结合力，如图1所示。

传统挂砂冷铁的不足：

1.激冷能力偏弱，条状或圆柱状凸起顶面与铸件之间间隔10mm左右，冷铁本体与铸件间距＝10mm+凸起的高度，挂砂层整体厚度在20mm以上，冷铁本体距离铸件表面较远，挂砂冷铁的激冷能力偏弱；

2.透气性差，传统挂砂冷铁为实心冷铁，无透气性，浇注后，在铸件和冷铁界面上的气体，不能有效排出，铸件表面容易产生气孔或凹坑类缺陷；

3.易产生夹砂类缺陷，冷铁挂砂层主要依靠砂层与冷铁表面凸起之间的摩擦力和砂型较弱的粘附力固定在冷铁表面，可靠性较差，浇注时砂层容易脱壳，产生夹砂缺陷。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的以上问题，本发明提供一种覆砂冷铁结构及其制作工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种覆砂冷铁结构，包括冷铁、砂型、铸件，所述冷铁上设有数个锥形通孔，所述冷铁与所述铸件之间设有覆砂层，所述覆砂层的厚度为3-5mm。

进一步的，所述锥形通孔内设有砂锥，锥形通孔内的砂锥与覆砂层为一体成型结构。

进一步的，所述覆砂层由呋喃树脂砂制成。

进一步的，所述锥形通孔的高度为60-70mm，其横截面积最大直径为40mm，最小直径为25mm。

进一步的，所述冷铁上设有6排锥形通孔，每排为6个，两两锥形通孔的间距为50-55mm。

一种覆砂冷铁结构的制作工艺，

第一步：将冷铁的锥形通孔的距上端1/4-1/3高度处采用可透气砂芯塞住；

第二步：将冷铁放在砂箱内，砂箱内设有冷铁垫板，冷铁垫板厚度、形状与冷铁上留置的覆砂层型腔的厚度、形状一致，将冷铁留置的覆砂层型腔放置在冷铁垫板上；

第三步:在砂箱中倒入砂，填满整个砂箱；

第四步：待砂型硬化后，脱模，并将砂型翻身，取出冷铁垫板，在覆砂层型腔及锥形通孔中填充呋喃树脂砂，并紧实刮平，砂层硬化后，制得覆砂层，覆砂层与锥形通孔内的砂锥连为一体；

第五步：覆砂层制作完毕，开始进入正常的铸造生产造型流程。

进一步的，所述呋喃树脂砂的呋喃树脂加入量为0.8％-1.2％，固化剂加入量为树脂加入量的40％-70％。树脂质量符合jb/t7526-2008《铸造用自硬呋喃树脂》标准。

进一步的，所述覆砂层的厚度为5mm。

进一步的，在第四步中，刮平的时间为5-15min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.覆砂层与冷铁本体连接强度高，覆砂冷铁工作表面铸有密排的锥形通孔，造型放砂紧实时，锥孔中的砂与冷铁表面挂砂层连为一体，由于呋喃树脂砂强度高，依靠呋喃树脂砂型自身的强度，锥孔中的倒锥形砂锥将冷铁表面的薄砂层自锚锁定在冷铁表面，覆砂层厚度即使做到5mm，浇注铁水时，覆砂层也不会受热脱壳，产生夹砂类缺陷的问题；

2.本发明的覆砂冷铁透气性好，密排的锥孔可以透气，有利于减少铸件表面气孔类缺陷；

3.本发明的覆砂冷铁结构激冷能力强，冷铁厚度/热节厚度＝1/1,冷铁挂砂厚度为5mm,相比传统冷铁，新式冷铁的激冷能力提高40％以上，冷铁激冷能力强大，可以有效提高铸件工作面的硬度，彻底消除具有“t”形槽或类似结构的灰铁和球墨铸铁大中型铸件的心部缩松；

4.操作方便，由于本发明的冷铁的工作面为平面结构，只要在冷铁表面设置不同厚度的垫板，即可自由控制覆砂层的厚度，操作方便可靠。

附图说明

图1是现有技术的覆砂冷铁结构示意图。

图2是本发明的覆砂冷铁结构体示意图。

图3为将冷铁放入砂箱后的结构示意图。

图4为待砂型硬化脱模后的砂型结构。

图5为制得覆砂层后的砂型结构。

图中：1-砂型；2-冷铁；21-凸起；3-铸件；4-覆砂层；22-锥形通孔；6-砂箱；7-冷铁垫板；8-可透气砂芯；9-覆砂层型腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1至5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提供一种覆砂冷铁结构，如图2所示，包括冷铁2、砂型1、铸件3，所述冷铁2上设有数个锥形通孔22，所述冷铁2与所述铸件3之间设有覆砂层4，所述覆砂层4的厚度为3-5mm。

在本实施例中，所述锥形通孔22内设有砂锥，锥形通孔内的砂锥与覆砂层4为一体成型结构。

在本实施例中，所述覆砂层4由呋喃树脂砂制成。

在本实施例中，所述锥形通孔22的高度为60-70mm，其横截面积最大直径为40mm，最小直径为25mm。

在本实施例中，所述冷铁2上设有6排锥形通孔，每排为6个，两两锥形通孔的间距为50-55mm。

一种覆砂冷铁结构的制作工艺，

第一步：将冷铁2的锥形通孔22的距上端1/4-1/3高度处采用可透气砂芯8塞住；如图3所示。

第二步：将冷铁2放在砂箱6内，砂箱6内设有冷铁垫板7，冷铁垫板7的厚度、形状与冷铁2上留置的覆砂层型腔9的厚度、形状一致，将冷铁2留置的覆砂层型腔9放置在冷铁垫板上，如图3所示。

第三步:在砂箱6中倒入砂，填满整个砂箱6；如图4所示。

第四步：待砂型1硬化后，进行脱模，并将砂型1翻身，取出冷铁垫板7，在覆砂层型腔9及锥形通孔22中填充呋喃树脂砂，并紧实刮平，砂层硬化后，制得覆砂层，覆砂层4与锥形通孔22内的砂锥连为一体；如图5所示。

第五步：覆砂层4制作完毕，开始进入正常的铸造生产造型流程。

在本实施例中，所述呋喃树脂砂的呋喃树脂加入量为0.8％-1.2％，固化剂加入量为树脂加入量的40％-70％。树脂质量符合jb/t7526-2008《铸造用自硬呋喃树脂》标准。

在本实施例中，所述覆砂层4的厚度为5mm。

在本实施例中，在第四步中，进行刮平的时间为5-15min。

本发明中的冷铁为带有密排锥形通孔的平面冷铁。采用冷铁垫板精确控制覆砂层的厚度，覆砂层最小厚度可以稳定达到5mm,可操作性强，覆砂层厚度一致性好,铸件质量稳定。

为保证锥形通孔在制作覆砂层前不进砂，锥形通孔为空，确保制作覆砂层的砂型与锥孔中的砂锥连为一体，以保证覆砂层自锚锁定在冷铁表面，设计制作了专用的可透气砂芯芯盒，用于制作对锥孔进行部分堵塞的可透气砂芯，可透气砂芯同样为呋喃树脂自硬砂，由于砂型的特性，坭芯是透气的。

需要说明的是，本发明为一种覆砂冷铁结构及其制作工艺，覆砂层与冷铁本体连接强度高，覆砂冷铁工作表面铸有密排的锥形通孔，造型放砂紧实时，锥孔中的砂与冷铁表面挂砂层连为一体，由于呋喃树脂砂强度高，依靠呋喃树脂砂型自身的强度，锥孔中的倒锥形砂锥将冷铁表面的薄砂层自锚锁定在冷铁表面，覆砂层厚度即使做到5mm，浇注铁水时，覆砂层也不会受热脱壳，产生夹砂类缺陷的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。