专利名称：热电偶保护管的铸造工艺、方法及其砂芯、芯撑的设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造领域，特别是一种热电偶保护管的铸造工艺方法及其砂芯、芯撑的设计。
热电偶是高温测量中的传感部分，主要用于金属冶炼，工业炉窑测温。在进行热电偶测温时，必须采用保护管以保证热电偶的一对偶丝不受损伤，在目前，热电偶的保护管大致有三种，一种是采用陶瓷或石英陶瓷管，但这种保护管存在有易碎及寿命短等问题；另外一种是不锈钢管，存在着价格昂贵、寿命短等问题，以上两者由于上述问题在国外已逐渐被淘汰；还有一种就是目前被国外采用的耐热铸铁管，这种铸铁管由耐热铸铁合金铸成，具有成本低，使用寿命长等优点，我国曾于七十年代开始研制这种保护管，但未见投放市场及用于生产的报导。国外对该产品已进入生产使用阶段，但仍然存在以下问题1.由于孔小，深且不通，故其生产的许多产品排气十分困难，铸件容易形成气孔及多孔；2.砂芯只能在一端可靠地定位，多数产品往往形成另一端偏心。由于上述两点原因，常常使得铸铁保护管的成品率较低；另外，国外在生产铸铁管时采用松香砂芯，该砂芯存在的主要问题是需要专用设备生产，且造价昂贵，芯子很长时，形状的稳定性及强度存在一定问题。
本发明的目的在于提出一种能够使成品率大大提高的热电偶保护管的铸造系统，同时对这种系统设计砂芯和芯撑，所设计的砂芯不仅具有强度高、稳定性好、排气性好的特点，而且生产成本低；所设计的芯撑能够对砂芯准确定位，进而使得铸造出的保护管基本不存在偏心等问题，使成品率大为提高。
实现本发明的基本方案如下
首先，设计了合理的浇注系统，本发明采有了中心横浇道，小断面内浇道的方案，这样，它不仅可以保证产品完满地浇注成型；而且可以合理地阻挡熔渣，不因浇注产生过热、疏松、冷隔等问题；其次，本发明还设计了专门的芯撑以保证浇注过程中砂芯处于砂型的中间位置，该芯撑由镀锌铁丝制成中心弯曲的上芯撑和下芯撑，上、下芯撑放置在浇注设备中可以有效地将砂芯固定在砂型的中心部位，以保证所铸的保护管不存在偏心现象。另外，为了保证砂芯的强度及形状稳定，本发明设计了一种带有芯骨的砂芯，即采用一种空心薄壁钢管作为芯骨，且在管壁交错排列有多个小孔，保证了砂芯的透气性。在芯骨的外部采用呋喃树脂砂或聚丙烯酸钠树脂砂，作为芯砂，由芯盒成形，烘干后即制成强度高、稳定性和排气性较为理想的砂芯。
由于本发明设计了合理的浇注系统，在系统中采用了中心横浇道及小断面内浇道的设计方案，使得设备在铸造过程中能合理的阻挡熔渣，且不产生疏松、冷隔等问题，而且还针对本设备，设计了专门的芯撑，良好地保证了将砂芯固定在砂型的中心部位，使得浇注过程中不会存在偏心现象；同时本发明所设计的砂芯，不仅具有强度高，稳定性好，排气性好等优点，而且可以重复使用，从而使得产品的成本大为降低，实践表明，采用上述方案后，产品的良品率可达到95％。
以下结合附图和实施对本发明作更进一步的描述
图1为本发明浇注系统的总体图；图2为本发明浇注系统的剖面图；图3为本发明所设计的砂芯结构剖面示意图；图4为本发明所设计的芯撑示意图；图5为本发明所设计的另一种芯撑示意图；图6为本发明芯撑和系统在砂型中的布置情况示意图；图7为图6的A—A剖面图。
图1、图2中，1.上砂箱；2.下砂箱；3.直浇道；4.砂箱垫；5.横浇道；6.内浇道；7.冒口；8.管子型腔。
熔化的铁水由直浇道3注入砂型中，然后通过横浇道5至内浇道6进入保护管的型腔8中，在管子型腔8中由于设置有芯撑和砂芯，铁水形成热电偶保护管的形状经冷却、清砂、割浇口冒口、退火后即可形成普通的铸铁热电偶保护管。本系统可以一次形成两个完全相同的保护管，工作效率得到提高，同时设计的中心横浇道和小断面内浇道，可以避免浇注过程中产生的过热、疏松、冷隔等问题，又能起到合理阻挡熔渣的作用。
图3中，9.芯砂；10.芯骨；11.芯骨孔。芯骨10的管壁上交错排列有孔径小于芯骨10直径的小孔11，以保证浇注过程中大量气体能够排出，在芯骨10的外层，用芯盒使芯砂9固化在芯骨10的外层，形成一柱体，其中一端为球型封闭，芯砂9采用呋喃树脂砂或聚炳烯酸钠树脂砂，当采用聚炳烯酸钠树脂砂时，可采用二氧化碳气固化，效率较高，其配方比例为聚炳烯酸钠树脂4～5％，固化剂1～1.5％，成型固化后，垂直吊入烘干箱以100～150℃烘干，直至使用。
图4中，芯撑采用镀锌铁丝弯曲成中部呈弧型的半园弧状，其半径应为砂芯的半径或略大，使用时，采用上、下芯撑交错排列支撑砂芯，以保证砂芯处于砂型的中间位置，使其在浇注过程中不被液体金属的浮力作用而向上漂移，芯撑由于采用了上述结构和材料，不仅可以牢固地将砂芯固定在中心位置，而且在浇注过程中能与基体金属牢固地熔合在一起，不形成裂纹和未熔合现象。
图5中，12.镀锌铁板；13.铆接点；14.镀锌铁丝。采用一定厚度的镀锌铁板压制成半径等于或略大于砂芯半径的半园孤型，将一定长度的镀锌铁丝14铆入半园弧型的中心部位形成“Y”字型，同样可以达到图4中芯撑的全部效果。
参见图6、图7，15.上芯撑，16.下芯撑，17.砂芯。浇注时，砂芯17由上芯撑15和下芯撑16固定于管子型腔8的中央，其中上芯撑15和下芯撑16两两互相靠近，根据保护管的长度，可适当选用相应数量的上、下芯撑以保证浇注过程中不被液体金属的浮力作用而向上漂移。
以下对本明的生产过程简要描述如下
1.生产准备阶段这一段主要包括准备芯撑、准备芯骨、制造芯盒及制造砂箱；2.生产工艺过程对砂箱造型分为上、下砂箱，在砂箱中放置芯撑对砂芯进行定位后合箱，将熔化的铁水进行浇注，浇注完毕后，冷却并开箱检查，最后进行清砂，割浇口和胃口及退火，即可形成普通的铸铁热电偶保护管。
权利要求
1.一种热电偶保护管的铸造系统，包括由上砂箱1、下砂箱2和直浇道3组成，其特征在于，在上、下砂箱中分别设有横浇道5和内浇道6，与横浇道5和直浇道6相连的有两个管子型腔8。
2.根据权利要求1所述的铸造系统，其特征在于管子型腔11的一端设有冒口7。
3.一种用于权利要求1或权利要求2所述铸造系统的砂芯，由一端球形封闭的空心柱体组成，其特征在于在柱体内设有芯骨10。
4.根据权利要求3所述的芯骨，其特征在于芯骨10由空心薄壁钢管制成，且在管壁上有交错排列的孔径小于芯骨直径的芯骨孔11。
5.一种用于权利要求1或权利要求2所述铸造系统的芯撑，其特征在于它是由一段长度的镀锌铁丝中部弯曲成半径等用或大于砂芯半径的半园孤型。
6.一种用于权利要求1或权利要求2所述铸造系统的芯撑，其特征在于它是将镀锌铁板皮压成半径等于或大于砂芯半径的半园弧型，在半园弧型的中部铆入长度小于管子型腔8直径的一段镀锌铁丝14。
7.一种热电偶保护管的铸造方法，其特征在于它是在浇注过程中采用上芯撑15和下芯撑16以保证砂芯17处于管子型腔的中心位置。
全文摘要
本发明涉及一种热电偶保护管的铸造工艺、方法及其砂芯，芯撑的设计，其特征在于在铸造系统中合理地设计横浇道和内浇道，与横浇道和直浇道相连的有两个管子型腔；同时，在铸造过程中，设计了一种带有芯骨的砂芯和能够准确对砂芯定位的芯撑，它克服了在铸造热电偶保护管过程中容易形成气孔、偏心和成品率低等问题，特别适用于对较长的热电保护管的铸造中使用。
文档编号B22C9/10GK1131066SQ9511370
公开日1996年9月18日 申请日期1995年7月10日 优先权日1995年7月10日
发明者王志军, 张心本 申请人:西安市健达实业有限公司