专利名称：一种消失模铸造装置及铸造方法
技术领域：
本发明涉及消失模铸造技术领域，尤其是涉及一种消失模铸造装置及采用该消失模铸造装置进行铸造的方法。
背景技术：
消失模铸造工艺适用于铸钢、铸铁、铸铜、铸铝等各种材质，并且可以满足不同结构的大、中、小各类铸件。其主要原理为先制成泡塑模具，在泡塑模具表面涂刷特制涂料并烘干，然后将烘干的模具置于特制的砂箱中，填入干砂并震动紧实，用塑料薄膜覆盖砂箱的箱口，接着用真空系统抽真空，在负压状态下进行浇注，泡塑模具气化消失，金属液置换泡塑模具，复制出与泡塑模具一样的铸件。与传统的铸造方式相比具有尺寸精度高、生产周期短、对环境污染小等优点。当金属液进入泡塑模具的型腔后，由于冷却时液体转变为固体，在重力和泡塑模具的壁面激冷作用下，铸件上部缺陷比铸件下部缺陷多，为了铸件的重要部位(重要部位主要是指尺寸精度要求高，需精加工获得的面或某个部位，以及承受冲击及工作强度大且频繁磨损的部位)能获得高质量，一般遵循将重要面和加工面朝下放置在所述砂箱箱体的下部的原则。但是遵循此原则会出现形成死角的情况，这是因为，由于铸件形状各不相同，有的铸件存在向上凹陷、四周阻挡严重等问题，在埋箱造型的过程中，部分型砂无法到达的位置形成死角，另外还存在一些由于负压不足形成死角的情况，由于在死角处的型砂紧实度较低，金属液在一定重力和真空负压下会破坏该处的涂料层，带入型砂，型砂在金属液内移动会造成粘砂、夹砂等铸造缺陷。另外，在现有技术中，对消失模铸造砂箱的抽真空方式有三种,底抽式、侧抽式及底抽与侧抽组合式，底抽式为在砂箱箱体的底部设置负压管进行抽真空，由于底抽式铸造砂箱在垂直方向存在着真空梯度，且距离砂箱底部越远气体越难抽除，侧抽式铸造砂箱在砂箱的侧面也设置有负压管，在一定程度上改善了铸造砂箱上部的真空状态，但仍难达到最佳的状态，特别是消失模铸造生产中常遇到大平面铸件及多面封闭的箱体类铸件，模具在砂箱中放置时遮盖了大部分底面负压管，严重阻挡负压抽取，即使在侧面设置负压管，但距离中心较远，泡塑模具的型腔上方负压不够，在较低的真空状态下容易造成塌箱。因此现有技术中，对于大平面铸件及多面封闭的箱体类铸件需要使用专用砂箱，制作成本高，场地占用较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种能够消除死角，避免出现粘砂、夹砂等问题的消失模铸造装置及铸造方法。为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种消失模铸造装置，所述铸造装置，包括砂箱、密封薄膜、泡塑模具、浇注单元和抽真空单元，其中，所述砂箱内部形成容纳空间并且上部具有开口，所述容纳空间内填充有型砂，泡塑模具放置在所述型砂中，密封薄膜密封所述开口，抽真空单元与所述砂箱内部连接，浇注单元与所述泡塑模具连接，其特征在于，所述泡塑模具上设有可拆分的活块且所述活块的下方为预测的泡塑模具埋箱时型砂无法到达的死角。根据本发明的消失模铸造装置的一个实施例，所述抽真空单元可以包括可移除地设置在所述泡塑模具的上方的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部。根据本发明的消失模铸造装置的一个实施例，所述移动负压管包括沿垂直方向设置的负压总管和沿水平方向设置的多个负压分管，其中，所述负压分管平行设置并与所述负压总管连通。根据本发明的消失模铸造装置的一个实施例，所述移动负压管设置在距离所述泡塑模具的上表面150 200mm处。根据本发明的消失模铸造装置的一个实施例，所述抽真空单元可以包括设置在所述泡塑模具的空腔内的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部的所述泡塑模具空腔内。根据本发明的消失模铸造装置的一个实施例，所述移动负压管设置在与所述泡塑模具的内壁四周的吃砂量大于80mm处。本发明的另一方面提供了一种消失模的铸造方法，所述铸造方法所述铸造方法采用如权利要求上述任一项所述的消失模铸造装置进行铸造，包括制作泡塑模具、埋箱造型、抽真空和负压下浇注，其中，在所述埋箱造型的工序中，包括以下步骤放置部分型砂，振动紧实；将包括活块的泡塑模具、浇注单元放入砂箱内并置于所述部分型砂上，将泡塑模具的重要面和加工面朝下放置；取出所述活块，继续加入部分型砂、振动紧实以填实泡塑模具埋箱死角，放回所述活块；最后加入部分型砂以覆盖泡塑模具，振动紧实后在砂箱箱体的开口处放置密封薄膜，之后进行抽真空和负压下浇注。根据本发明的消失模铸造方法的一个实施例，所述铸造方法还包括在埋箱造型时在所述泡塑模具的上方或空腔内增设移动负压管的步骤，所述移动负压管在铸造完成后可移除。此外，本发明还提供了一种消失模的铸造装置，所述铸造装置包括砂箱、密封薄膜、泡塑模具、浇注单元和抽真空单元，其中，所述砂箱内部形成容纳空间并且上部具有开口，所述容纳空间内填充有型砂，泡塑模具放置在所述型砂中，密封薄膜密封所述开口，抽真空单元与所述砂箱内部连接，浇注单元与所述泡塑模具连接，其特征在于，所述抽真空单元包括可移除地设置在所述泡塑模具上方或泡塑模具空腔内的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部。与现有技术相比，本发明的有益效果包括(I)解决泡沫模具的埋箱死角问题，提高了型砂紧实度，防止铸件粘砂、夹砂，提高铸件质量；(2)提高大平面铸件及多面封闭的箱体类铸件砂箱内的真空度,解决由于浇注时砂箱内真空度的急剧下降造成铸型塌箱至产品报废的问题；(3)避免针对不同产品特点制作多种型号的砂箱，节约资金和场地。
图IA是本发明示例性实施例的消失模铸造装置的侧视图。
图IB是本发明示例性实施例的消失模铸造装置的主视图。图2A本发明示例性实施例的在泡塑模具上方设置有移动负压管的消失模铸造装置的侧视图。图2B本发明示例性实施例的在泡塑模具上方设置有移动负压管的消失模铸造装置的主视图。图2C本发明示例性实施例的在泡塑模具空腔内设置有移动负压管的消失模铸造装置的主视图。图3A是本发明示例性实施例的移动负压管与密封薄膜的连接示意图。图3B是本发明示例性实施例的密封薄膜上设置有湿沙或湿泥的示意图。附图标记说明I-砂箱、2-密封薄膜、3-泡塑模具、4-浇注系统、4a_浇口杯、4b_浇道、5_活块、6-负压管、7-移动负压管、7a-负压总管、7b-负压分管、8-湿泥或湿沙。
具体实施例方式下面将参照附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的消失模铸造装置。图IA是本发明示例性实施例的消失模铸造装置的侧视图，图IB是本发明示例性实施例的消失模铸造装置的主视图。如图IA和IB所示，本示例性实施例的消失模铸造装置包括砂箱I、密封薄膜2、泡塑模具3 (浇注完成后，该泡塑模具被铸件替代)、浇注单元4和抽真空单元。其中，所述砂箱I内部形成容纳空间并且上部具有开口，在容纳空间内填充有型砂；泡塑模具3放置在所述型砂中，一般地泡塑模具3为泡沫或者塑料制成；密封薄膜2与所述砂箱I的开口紧密贴合，以密封所述开口，所述抽真空单元与所述砂箱I的内部连接，所述浇注单元4与所述泡塑模具3连接，包括浇口杯4a和浇道4b。当铸造工艺确定，泡塑模具3放置位置就确定了，有无死角以及死角位置就可以预见或判断出来，为了提高泡塑模具3埋箱死角处的型砂紧实度，防止涂料层损坏以避免铸件粘砂、夹砂，在泡塑模具3上设置可拆分的活块5，且该活块5的下方为预测的泡塑模具3的埋箱时型砂无法到达的死角，在加入型砂的过程中，取出活块可以形成加入型砂的通道，加入型砂并填实死角后，放回活块5，为了使活块放回后能与泡塑模具之间的配合更好，可以用涂料膏将活块与泡沫模具之间的缝隙封住。图2A是本发明示例性实施例的在泡塑模具上方设置有移动负压管的消失模铸造装置的侧视图，图2B是本发明示例性实施例的在泡塑模具上方设置有移动负压管的消失模铸造装置的主视图，图是2C本发明示例性实施例的在泡塑模具空腔内设置有移动负压管的消失模铸造装置的主视图。如图2A至图2C所示，为了解决泡塑模具3上方及空腔内部的负压不足(真空度不够)问题，避免负压不足而形成死角，可以设置如上所述的活块5，此外为了避免塌箱，除了如现有技术中在砂箱I的底部或侧面设置负压管6外，在需要设置负压管的地方增设移动负压管7，一般地，移动负压管7设置在泡塑模具3的上方或空腔内，该移动负压管7的一端与砂箱外部的真空泵连接，另一端置于砂箱内部，并且移动负压管7可以移除。在密封薄膜2上设有供该移动负压管7穿过的切口。当生产大平面铸件、多面封闭的箱体类铸件或者铸件将底部负压管6遮挡较多的情况下，为了防止负压下浇注时因负压强度低而出现型砂溃散而导致塌箱，如图2A、2B所示，可以将移动负压管7设置在泡塑模具3上方，该移动负压管7包括沿垂直方向设置的负压总管7a和沿水平方向设置的多个负压分管7b，其中，负压分管7b水平设置并同时与负压总管7a连通，负压分管7b的个数根据生产实际需要选取。根据生产现场的经验，为了便于对泡塑模具3上部抽真空彻底，移动负压管7设置在距离泡塑模具3的上表面150 200mm 处。当生产管形铸件时，如图2C所示，可以将移动负压管7设置在泡塑模具的空腔内，以提高泡塑模具3的空腔中的负压。进一步地，移动负压管设置在空腔中部，与所述泡塑模具的内壁四周的吃砂量大于80mm处，若吃砂量小于等于80mm，在烧注过程中，移动负压管很容易受到高温钢水损伤，缩短了移动负压管的寿命。本发明的另一方面，提供了一种消失模的铸造方法，所述铸造方法采用如上述任一项所述的消失模铸造装置进行铸造，包括制作泡塑模具、埋箱造型、抽真空和负压下浇注工序。其中，在所述埋箱造型的工序中，包括以下步骤放置部分型砂，振动紧实；将包括活块的泡塑模具、浇注单元放入砂箱内并置于所述部分型砂上，将泡塑模具的重要面和加工面朝下放置；取出所述活块，继续加入部分型砂、振动紧实以填实泡塑模具埋箱死角，放回所述活块；最后加入部分型砂以覆盖泡塑模具，振动紧实后在砂箱箱体的开口处放置密封薄膜，之后进行抽真空和负压下浇注。 进一步地，所述铸造方法还可以包括，在埋箱造型时，在负压不足处增设移动负压管的步骤，一般地，将移动负压管设置在泡塑模具上方或泡塑模具的空腔内，该移动负压管在铸造完成后可移除。增设移动负压管步骤之后，可以对密封薄膜进行加工以形成能够使移动负压管穿过的切口，移动负压管的一端通过该切口与连接在真空泵上的负压软管连接，其中，移动负压管和该负压软管的连接处距离砂箱顶部大于IOOmm ;在放置密封薄膜的步骤中，可以将密封薄膜的切口提高以贴于移动负压管的外壁，再进行抽真空形成负压使密封薄膜与砂箱箱体、移动负压管的外壁、型砂紧密贴合。图3A是本发明示例性实施例的移动负压管与密封薄膜的连接示意图。图3B是本发明示例性实施例的密封薄膜上设置有湿沙或湿泥的示意图。如图3A、3B所示，为了使密封效果更好，还可以在密封薄膜与移动负压管的外壁、型砂紧密贴合处设置湿沙或湿泥8。此外，为了保护密封薄膜不被损坏，维持负压稳定，可以在密封薄膜上面再加放一层40 50mm后的型砂作为面砂。根据本发明的消失模铸造方法的一个示例性实施例，所述铸造方法采用如IA至1B、图2A至图2C所示出的消失模铸造装置进行铸造。下面结合示例对本发明的消失模铸造方法进行详细描述。示例 I生产一种直径为9. 15m半自磨机的端衬板，尺寸(长X宽X高)为1740mmX1070mmX416mm，砂箱的尺寸(长 X 宽 X 深)为1850mmX 1450mmX 1600mm，在砂
箱的底部设置有负压管。首先根据上述尺寸制成泡沫模具，由于该端衬板需要倾斜设置，所以在泡沫模具下部的筋板处会形成埋箱死角，故将预测的泡塑模具埋箱死角的上方切开，形成可拆分的活块；将制成的泡沫模具倾斜地放入砂箱内，并在泡沫模具的周围留有吃砂量；加入型砂，当型砂达到一定高度时，由于埋箱死角的存在，需要将预先切开的活块取出以形成加入型砂的通道，从该通道加入型砂并进行微震和人工紧实，填实死角后放回活块，并用涂料膏将活块与泡沫模具之间的缝隙封住；最后再加入部分型砂以覆盖泡沫模具，振动紧实后在砂箱箱体的开口处放置密封薄膜，之后进行抽真空和负压下浇注。采用该方法生产的半自磨机的端衬板产品质量良好，达到要求。示例 2生产一种直径为9. 15m半自磨机的筒体衬板，尺寸(长X宽X高)为1994mmX686_X270mm，砂箱的尺寸(长 X 宽 X 高)为2300_X 1100_X 1300_，在砂箱
的底部设置有负压管。首先根据上述尺寸制成泡沫模具；将制成的泡沫模具水平地放入砂箱内，并在泡沫模具的周围留有吃砂量；加入型砂，当型砂达到一定高度时，取出活块5，继续加入部分型砂、振动紧实以填实泡塑模具埋箱死角，放回所述活块5，继续加型砂至需要放置移动负压管时停止加型砂，进行震动使型砂紧实并且平整后放入如图2A和图2B移动负压管，该移动负压管的一端通过密封薄膜上的切口与连接在真空泵上的负压软管连接，其中，移动负压管和该负压软管的连接处距离砂箱顶部110mm，然后将密封薄膜的切口提高以贴于移动负压管的外壁，再进行抽真空形成负压使密封薄膜与砂箱箱体、移动负压管的外壁、型砂紧密贴合；接着在密封薄膜与移动负压管的外壁、型砂紧密贴合处敷一圈湿泥；放上浇口杯，并加放面砂；之后进行抽真空和负压下浇注；浇注完成后保持一定时间至负压停止作用，将移动负压管取出用于其他的埋箱造型过程。采用该方法生产的半自磨机的筒体衬板产品质量良好，达到要求，并且7个砂箱配置2个移动负压管即可以满足半自磨机的筒体衬板的生产。示例3生产一种拢矿圈,尺寸(夕卜直径X内直径X高)为650_X 500_X 1050mm,属于圆环形深筒状铸件，砂箱的尺寸(长X宽X深)为I IOOmmX 1450mmX 1600mm,在砂箱的底
部设置有负压管。首先根据上述尺寸制成泡沫模具；将制成的塑料模具放入砂箱内，并在泡沫模具的周围留有吃砂量；由于该泡沫模具的横截面为圆环形，且高度较高，故在泡沫模具的内部的真空度较低，特别是在内上部位置负压小，因此，加入型砂至泡沫模具上半部停止加型砂，进行震动使型砂紧实并且平整后放入如图2C所示的倒L型移动负压管，该移动负压管的一端通过密封薄膜上的切口与连接在真空泵上的负压软管连接，其中，移动负压管和该负压软管的连接处距离砂箱顶部110mm，然后将密封薄膜的切口提高以贴于移动负压管的外壁，再进行抽真空形成负压使密封薄膜与砂箱箱体、移动负压管的外壁、型砂紧密贴合；接着在密封薄膜与移动负压管的外壁、型砂紧密贴合处敷一圈湿泥；放上浇口杯，并加放面砂；之后进行抽真空和负压下浇注；；浇注完成后保持一定时间至负压停止作用，将移动负压管取出用于其他的埋箱造型过程。采用该方法生产了 20件拢矿圈，产品质量良好，达到要求。本发明的消失模的铸造方法通过设置可拆分的活块，有利于提高死角处的真空度，增强死角处的型砂紧实度，防止铸件粘砂，提高了铸件质量；另一方面，在埋箱造型的过程中，在塑料模具上方或空腔内等负压不足的地方增设移动负压管，在浇注时，将移动负压管与真空泵相连，解决了泡塑模具型腔上方或空腔内部负压不足的问题，并且铸造完成后，该移动负压管可以移除，用于其它砂箱生产，一般2 3个移动负压管就可以完成和多个砂箱轮流投入使用。本发明的消失模铸造装置可以增设活块或移动负压管，也可以同时增设活块和移动负压管，具体地，可以根据生产实际需要选择。综上所述，本发明的消失模铸造装置及铸造方法具有如下优点(1)解决泡塑模具的埋箱死角，提高死角处的真空度，增强型砂紧实度，防止铸件粘砂、夹砂，提高铸件质量；(2)提高大平面铸件及多面封闭的箱体类铸件砂箱内的真空度,解决由于浇注时砂箱内真空度的急剧下降造成铸型塌箱使产品报废的问题；(3)避免针对不同产品特点制作多种型号的砂箱，减少了专用砂箱的高制作成本和场地占用面积；(4)操作简单，容易控制。尽管上面结合实施例示出并描述了本发明的消失模的铸造装置及方法，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种消失模的铸造装置，包括砂箱、密封薄膜、泡塑模具、浇注单元和抽真空单元，其中，所述砂箱内部形成容纳空间并且上部具有开口，所述容纳空间内填充有型砂，泡塑模具放置在所述型砂中，密封薄膜密封所述开口，抽真空单元与所述砂箱内部连接，浇注单元与所述泡塑模具连接，其特征在于，所述泡塑模具上设有可拆分的活块且所述活块的下方为预测的泡塑模具埋箱时型砂无法到达的死角。
2.根据权利要求I所述的消失模的铸造装置，其特征在于，所述抽真空单元包括可移除地设置在所述泡塑模具的上方的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部。
3.根据权利要求2所述的消失模的铸造装置，其特征在于，所述移动负压管包括沿垂直方向设置的负压总管和沿水平方向设置的多个负压分管，其中，所述负压分管平行设置并与所述负压总管连通。
4.根据权利要求3所述的消失模铸造装置，其特征在于，所述移动负压管设置在距离所述泡塑模具的上表面150 200mm处。
5.根据权利要求I所述的消失模的铸造装置，其特征在于，所述抽真空单元包括设置在所述泡塑模具的空腔内的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部的所述泡塑模具空腔内。
6.根据权利要求5所述的消失模的铸造装置，其特征在于，所述移动负压管设置在与所述泡塑模具的内壁四周的吃砂量大于80mm处。
7.一种消失模的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法采用如权利要求I至6中任一项所述的消失模铸造装置进行铸造。
8.根据权利要求7所述的消失模的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括制作泡塑模具、埋箱造型、抽真空和负压下浇注，其中，在所述埋箱造型的工序中，包括以下步骤放置部分型砂，振动紧实；将包括活块的泡塑模具、浇注单元放入砂箱内并置于所述部分型砂上，将泡塑模具的重要面和加工面朝下放置；取出所述活块，继续加入部分型砂、振动紧实以填实泡塑模具埋箱死角，放回所述活块；最后加入部分型砂以覆盖泡塑模具，振动紧实后在砂箱箱体的开口处放置密封薄膜， 之后进行抽真空和负压下浇注。
9.根据权利要求8所述的消失模的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法还包括在埋箱造型时在所述泡塑模具的上方或空腔内增设移动负压管的步骤，所述移动负压管在铸造完成后可移除。
10.一种消失模的铸造装置，包括砂箱、密封薄膜、泡塑模具、浇注单元和抽真空单元， 其中，所述砂箱内部形成容纳空间并且上部具有开口，所述容纳空间内填充有型砂，泡塑模具放置在所述型砂中，密封薄膜密封所述开口，抽真空单元与所述砂箱内部连接，浇注单元与所述泡塑模具连接，其特征在于，所述抽真空单元包括可移除地设置在所述泡塑模具上方或泡塑模具空腔内的移动负压管，所述移动负压管的一端与砂箱外部的真空泵连接，所述移动负压管的另一端置于砂箱内部。
全文摘要
本发明公开了一种消失模铸造装置及铸造方法，所述铸造装置包括砂箱、密封薄膜、泡塑模具、浇注单元和抽真空单元，其中，泡塑模具上设有可拆分的活块且活块的下方为预测的泡塑模具埋箱时型砂无法到达的死角，另外还可以有独立地设置的移动负压管。所述铸造方法包括制作泡塑模具、埋箱造型、抽真空和负压下浇注工序，其中，在埋箱造型的工序中，取出位于泡塑模具死角上方的活块，以填实泡塑模具埋箱死角，还可以包括增设移动负压管的步骤。本发明的消失模铸造装置及铸造方法，能够消除死角，解决由于泡塑模具上方或空腔内部真空度不足造成的塌陷问题，提高了铸件质量。
文档编号B22C9/04GK102974760SQ201210478749
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者杨洪涛, 黄满生, 郑全 申请人:攀钢集团矿业有限公司