一种铁砂壳型铸造方法与流程

本发明涉及一种铸造方法，具体的说是一种铁砂和壳型相结合的铸造方法。

背景技术：

铸造是一种古老的成型方法，造型一个需要形状的空腔，浇注金属液，冷却后形成铸件。除传统的粘土砂外，还有树脂砂、水玻璃砂等，这些造型方法需要粘土、树脂、水玻璃等粘接剂，随着科学技术的发展，造型出现了没有粘接剂的V法造型，真空消失模等采用真空固定型砂的工艺。上述造型工艺均使用石英砂类的耐火材料作为造型的主材。

近年来出现了铁型覆砂工艺，在余热的铁型上涂覆一层覆膜砂，合箱后浇注。该工艺有利于细化铸态组织，尤其对于高硬度的耐磨铸件而言，可以通过细化晶粒提高其冲击韧性。本工艺适合于工业化大生产，以便与利用高温金属液的传热保持铁型的温度。对于小批量生产，铸件形状不同，由于更换不同的模型，需要对铁型预热，不利于生产组织。

铁砂壳型在上世纪90年代出现，近年虽然得到发展，但由于覆膜砂成本问题，没有得到很好的推广，只有在高端产品上使用该工艺方案。主要原因是壳型需要一定的强度，以抵抗铁砂的侧压力，防止损坏，所以厚度较厚。覆膜砂是一次性使用，较厚的壳型覆膜砂成本较高，限制了其发展。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：提供了一种减少壳型厚度的铁砂壳型铸造方法。

本发明所采用的技术方案是：用覆膜砂在壳型机上制作壳型；将壳型组装成组合壳型；将组合壳型定位在随形砂箱中，在组合壳型与随形砂箱的间隙用铁砂填实，安装浇口杯；浇注；工件冷却后打开或翻转随形砂箱落砂，取出工件；铁砂经回收后重复利用。

进一步，组合壳型与随形砂箱的间隙不大于100mm。

组合壳型定位可采用随形砂箱结构定位、或工装定位或底层铁砂定位。

铁砂填实可以采用砂箱震动填实、或真空紧实、或敲击随形砂箱震实等方式。

进一步，随形砂箱可组合装配方式或焊接为一体，为加快工件冷却速度，随形砂箱也可通水冷却。

铁砂回收可采用磁选方法或滤网筛分方法将铁砂和覆膜砂分开，铁砂回收重复利用，覆膜砂经砂处理可作为树脂砂的原料砂。

本发明取得的技术进步是：

1、采用了随形砂箱技术方案，铁砂厚度均匀，减轻了铁砂对壳型的侧压力，使得壳型厚度减小，降低了覆膜砂的用量和成本；

2、随形砂箱的铁砂厚度小，减少了铁砂的应用量，也降低了铁砂的使用成本和处理成本；

3、 覆膜砂壳型厚度减小，铸件冷却较快，可以获得更加细化的铸态组织，对于耐磨材料而言，提高了其冲击韧性，对于一般材质的铸件而言，提高了其综合机械性能；

4、 砂箱同冷却水，进一步提高了铸件的冷却速度，从而提高了生产节奏和效率，同时杜绝了烫伤事故。

附图说明

图1篦条铸件组合壳型铁砂造型俯视剖面示意图；

图2篦条铸件组合壳型铁砂造型右视剖面结构定位示意图；

图3篦条铸件组合壳型铁砂造型右视剖面定位块定位示意图；

其中，1-随形砂箱、 2-铁砂、 3-组合壳型、4-内浇道、 5-直浇道、6-铸件空腔 、7-浇口杯 、8-定位块、9-冷却水空腔。

具体实施方式

实施例1

烧结机篦条结构简单，中心线对称，用壳型成型机分别制作两个型壳，型壳带有浇注系统，组装后形成图1和图2所示的篦条组合壳型3、内浇道4、直浇道5、铸件空腔6。

将组合壳型3的突起和直浇道5放置在随形砂箱1底部的定位槽内，逐渐向随形砂箱1内均布加入铁砂2。添加铁砂2时，采用震动的方式紧实铁砂，铁砂逐层添加，逐层紧实。铁砂填满后，在直浇道5上端放置浇口杯7等待浇注。

随形砂箱可以焊接为一体，也可以制作成装配开合式。随形砂箱的设计与篦条的壳型设计同时进行，考虑好组合壳型3的固定位置、随形等因素，篦条组合壳型3的外表面距随形砂箱1的内表面间隙控制在100mm范围内。篦条组合壳型为了保证具有足够的强度，一般设计不小于5mm。考虑直浇道5的补缩作用，直浇道的壳型厚度比篦条的壳型厚度要厚，一般为10-30mm。

篦条高铬铸铁浇注温度1450-1600℃，铁水浇注完凝固后，将随形砂箱1移到落砂处，翻转或打开砂箱，铁砂和经高温烧结松散的石英砂落入砂斗，篦条铸件则吊走到清理打磨车间。

铁砂和石英砂经震动输送到电磁分离装置或震动筛分装置，将铁砂和石英砂分离，铁砂回收重新利用，石英砂通过皮带输送到树脂砂再生生产线，作为树脂砂造型的补充砂。

实施例2

上述的篦条组合壳型3也可采用定位工装定位，见图3。随形砂箱1底部没有定位槽，组合壳型3放置进随形砂箱后，采用定位块8定位，然后加入铁砂2。定位块8最好采用铁质材料，在随后的铁砂添加过程中无需取出，若采用木质或其他传热性能不好的材质，需要在加铁砂的过程中取出。

为了提高篦条的冷却速度，在随形砂箱1接近篦条位置设计冷却水空腔9，通过冷却水加快篦条的凝固，同时符合顺序凝固原则，可获得致密无疏松的篦条产品。

实施例3

上述的篦条组合壳型3也可以不采用任何定位方式，将篦条组合壳型3放置在随形砂箱1的中间部位，缓慢加入底层铁砂，敲击随形砂箱1震实底部铁砂2将篦条组合壳型3定位，随后逐层添加铁砂，逐层敲击紧实，直至随形砂箱内铁砂全部填充完毕，在直浇道5上端放置浇口杯7等待浇注。浇注后的后续处理同实施例1。

可以在随形砂箱设计有抽真空接口，用大于铁砂目数的高目数滤网将铁砂与真空管分隔开，铁砂填充完，用农膜覆盖随形砂箱上沿，抽真空紧实铁砂，然后破真空，在直浇道5上端放置浇口杯7等待浇注。浇注后的后续处理同实施例1。

使用上述方法，采用随形砂箱，铁砂厚度不大于100mm，铁砂使用量降低约一半，铁砂分离的生产时间缩短近一半。壳型厚度有原来的8-12mm减小到6-10mm，减少了覆膜砂使用量近1/3，节约了覆膜砂成本。壳型厚度的减少提高了高铬篦条的冷却速度，晶粒度细化，在篦条热处理后硬度不变的情况下，韧性增强到原来的1.5-2倍，使用寿命是原来的1.5-3倍。尤其是砂箱增加水冷，更加提高了篦条的冷却速度，可实现不用热处理铸态满足性能的要求，节约了热处理工序成本，同时，砂箱使用过程中一直处于室温，杜绝了烫伤事故。