专利名称：铸型结构的构成方法
本方法属于型体造型方法型体的结构的构成方法。多数情况下，是铸造用的铸型结构的构成方法、或是叠片造型的型体的构成方法。
因铸型用于高温金属液体的浇铸，必须经历一个高温的过程。除了金属模等铸型外，已知的大多数铸型需要由耐高温又能透气的砂类材料，经过模具的翻造而成的。由于受到造型设备的限制，翻砂时，在型箱内除了模具外的空腔，都必须充满型砂，所使用的造型材料(型砂)的量难以进一步的减少。而且，为防止造型材料在高温时被烧结，并最终能从铸件上清除造型材料。现行工艺大多数采用耐高温(不烧结)的砂类材料，难以利用更为廉价的(易烧结的)黏土类等材料。
本方法的目的在于，利用场(静电)造型设备的逐层布置的优点，基本上使用更为廉价的黏土粉等类的材料，来构成壳型的铸型，同时又减少造型材料的量。
本方法的目的是这样实现的，利用最新颖的逐层布置薄片的场造型工艺，基本上用黏土粉等更廉价的材料布置壳型的铸型，在壳型的铸型上，设置最终解体用的解体缝或节点，布置少量的砂类材料连接壳型，构成完整的铸型。
优点和积极效果逐层布置成型的场造型工艺，在填空材料的铺垫下，可以布置出壳型的铸型，壳型铸型所用的造型材料很少，大大节省了造型用的材料。设置了解体缝(或节点)，使黏土等材料为主的铸型虽然会经过高温而烧结，铸型最终完全可通过解体缝(或节点)而得以被解体，(及最终被清除)。有了少量耐高温的砂类材料，连接整个铸型，可使铸型完整和牢固，不必由易烧结的材料来连接铸型。由于整个铸型基本上都是由最廉价的黏土、水泥等等类的材料构成，大大降低了铸型的材料成本。
图1．长方体型腔的铸型。
图2．圆柱体型腔的铸型。
图3．球体型腔的铸型。
图4．壳型和解体缝。
图5、图6．弧片与端片。
图7、图8、图9．解体缝与搭接头。
图10．加强筋(及解体点)和加强条[及解体(连接)点]与壳型。
实施例根据本申请人的专利申请93106719.7的“形体造型工艺”以及相关的95109600.1的“图形薄片的制备方法”等的技术构思。利用场造型设备，是有可能在一层层填空材料的铺垫下，可将粉末状的造型材料一层层地布置成任意形状的很薄的壳体。这种壳体同样也可以用于铸型。
作为一个铸型，除了要考虑到铸型本身的强度等很多因素外，还要考虑造型材料的耐高温性，及铸造后造型材料的可清除性-解体和清理。本方法是想利用最廉价的黏土或水泥等类材料，来作为铸型的主要用材料。因此，要考虑到该铸型在经过浇铸炙热的金属液体后，由于黏土经高温会被烧结，主要采用黏土等的铸型本身难以从铸件上清除。为了清除会被烧结的壳型，在铸型上设计出整个铸型的解体缝。这些缝隙隔开各个壳片，避免在高温时壳片间相互烧结。因而，整个铸型即使经过了高温，各个壳片各自独立，互不连接。最终，可以从这些解体缝处分解铸型，就能方便地将造型材料从铸件上清除掉。
实施例1如图1所示。薄片1、2，解体缝5。
制作一个长方体的型腔的铸型。立体几何学上，一个长方体形的空腔可由六个平面合围而成(或六块薄板围成)。
先将壳型材料按长方体的六个表面的形状和尺寸，分别制作出六片各个相同的壳片1、2。每一片壳片与其相对应的表面，形状相同、尺寸略为小些。将这六片壳片1、2拼装成所需要的长方体的型腔，在壳片与壳片之间留出很小的缝隙--解体缝5；或在这些缝隙-解体缝5--内都填入另外一种造型材料。
这样，一个完整的长方形铸型的型腔，就是由这六片壳片与缝隙拼合而成。
实施例2如图2所示。弧片6，端片7，解体缝5。
制作一个圆柱形型腔的铸型。如图6所示。这里圆柱的直径为d。制作一个内径为d的薄壁圆筒，将圆筒均匀地分割为三个圆弧形的壳片(弧片)6。将圆弧片的各个边都削去一点点。将三片圆弧片6围成一个圆筒(直径为d)，圆弧片之间都留有极小的间隙-解体缝5。为圆筒的两端各做一个很薄的端片7，设在圆筒的两端。端片与圆筒之间也留有极小的间隙-解体缝5。
这样，三个圆弧片6和两个端片7构成了一个铸型，其内部即成为一个直径为d的圆柱形的型腔。
圆弧片或端片都是构成一个壳型铸型的各个小的、局部的薄片，可统称为壳片。
实施例3如图3所示。球形壳片3、4，解体缝5。
制作一个有圆球体型腔的铸型。在这个圆球的表面分割成很多块小曲面，按每个小曲面的形状和尺寸，制作出每个曲面形的壳片3、4，(尺寸略小一些)。将各个曲面形的壳片拼合成这个球体相近的薄壁的空心圆球，但在各壳片之间都留出很窄的缝隙5。
最后，是由这些壳片拼合成一个薄壁的、有缝隙的球形型腔。
将拼合成一个型腔的各片壳片，用另外一种造型材料连接；或者在壳片与壳片之间的解体缝5中，用另外的造型材料填塞及连接。完成一个完整的球形铸型。
实施例4如图4所示，构成一个中空的圆柱体的壳型的铸型。解体缝5，内弧片8，端片9，外弧片10，搭接头11，解体节点12，加强条13和15，加强筋(片)14等等。
如图4所示，制作一个中空的圆筒的铸型。由三个外圆弧片10构成很薄的壳型状的外圆筒。(三个弧片形状和长春相同，圆弧片10的厚度可以在2毫米左右)。在圆周上，三片圆弧片10相互之间留有很窄的缝隙-可称为解体缝5，(缝隙的宽度可以在1-3毫米左右或更小)。在缝隙中另外布置石英砂(粉末)类的砂料，该砂料中拌有黏结剂。由含有黏结剂的砂料将三个外弧片连接成一个完整的坚固的外圆筒。图中的解体缝5被涂黑，即表示填有该种砂料。以下类同。
同理，可用三个内弧片8布置成相同的很薄的内圆筒。
圆筒的端部，布置出圆环状的薄片-端片9。端片9与圆筒之间留有很小的间隙作为解体缝5，同样也用含有黏结剂的砂料连接(联结)。如图5或6所示。
整个壳型由内外弧片与两个端片构成了壳型的基本壳体。
总之，本方法中，一个铸型正是由很多这样的壳片拼装后，由连接材料连接而成。
有解体缝5的壳形的壳体的几个壳片，除了可在解体缝5中，用黏结用的砂料连接(联结)壳片外。还可以用搭接头11来连接(黏结)，搭接头11的结构是短小略为粗的块体或板体，成分也是由含有黏结剂的砂料，用以黏连壳体的各个壳片。在壳体上，沿着解体缝按一定的间隔设置几个搭接头11，黏结壳片。此时，壳型的解体缝5是不封闭的，但是解体缝的缝隙应当尽量地细小，(如可以是0.1毫米左右或更小)。通常液态的金属的内聚力是较大的，可能不会从如此细小的缝隙中渗漏，这将在具体的实践中确定和掌握。如图7、8、9所示，是搭接头11连接壳片的方法，以及搭接头与壳片的尺寸比例。
另外，考虑到薄壳型铸型，强度上可能存在的薄弱性，有必要在整个结构上加强铸型的强度。为了加强整个薄壳型的铸型的强度，在内外圆筒上设置几个也是很薄的加强筋14，以支撑壳体。加强筋在布置壳型过程中，同时布置而成。加强筋14也由黏土粉布置而成。如图10所示分布。
对于加强筋，也要考虑其解体。在外圆弧片上沿三个解体缝的射线方向，留出射线状的解体缝，也在解体缝中布置含有黏结剂的石英砂(或粉末)类材料，以连接加强筋14。或在加强筋14与外圆弧片10之间留出解体缝，也用含黏结剂的砂料黏结。如图10所示。
加强壳型的结构，除了加强筋14外，也可以设计成各种各样条状的网络状的加强条13和15，连接和支撑整个壳型。加强条的断面尺寸较细。为了加强条的解体，可在各加强条中的各个相应位置处，设置几个断开的头，相对的两个断头用含黏结剂的石英砂(或粉末)料黏连，成为连接点(段)[或称为解体点(段)12]。如图10所示。加强条与壳型之间，最好也设置解体缝或解体点(段)。
上述的各种壳型、及有加强筋或加强条连接和支撑的整个壳型的铸型。在经历高温的过程后，虽然其主体材料-黏土等-会被烧结，但是整个壳型铸型完全可以从各个解体缝或解体点(段)处解体。
除了黏土外，还有水泥、石膏等等的廉价材料，也可以在本方法中，用作造型的主要用的壳型材料。
上述的黏土等材料，可以是用水或黏结剂黏结，可参见专利ZL88105593.x。但如何使黏土、水泥、石膏等材料中，含有水等黏结剂，本文中不再提及(或参见本人的专利申请97106524.1)。
上述连接用的砂料，是指混合有黏结剂的石英砂、石英粉、硅砂、硅粉等，造型工艺中通常采用的造型材料。本方法中是利用其仅仅来连接壳型或加强筋或加强条。石英类材料本身能耐高温，不会烧结。其中混有的黏结剂经过高温后，会被烧毁，而砂料就可松散开。
至此，本型体结构的构成方法，是将两种及两种以上的不同材料，经过叠加的方式构成了整个完整的牢固的铸型(壳型式的铸型)。
上述的技术术语的初步定义和补充说明型体--有形状的物体，包括零件、模型、铸型、艺术形体等等。本说明书中主要是指铸型。
构成--是指型体的各个组成部分，以组合或装配或连接等等方式，形成或组成型体及其过程。
壳型--很薄的薄壳形的型体，或称为壳体。
壳片--是指构成壳体(或壳型)的各种各样很薄的、壳形的片状的组成部分，上述各例中的小的薄片，如弧片、球形薄片、平薄片、端片等等。
解体缝--型体中为解体所设置的各种很窄的缝隙，用含有黏结剂的砂(粉)料，或填入缝隙、或制成搭接头的结构，连接缝隙两边的壳片，使整个型体连接成整体。也可称为连接缝。浇铸后拆除型体时，该缝隙会先于其它部分粉碎、松散。本文中，与此相同用途特征的点(段)状结构的解体(连接)结构，可称为解体点(段)、或连接点(段)。
连接--用含有黏结剂的材料，黏结各个壳片，使所有的壳片黏结成一个完整和牢固的壳型型体(铸型)。也可称为联结、联接、固接、黏结等等。
加强筋或条--(壳型)型体内外起支撑、加强壳型型体(铸型)作用的筋或条。
权利要求
一种由造型材料逐层布置型体的工艺中，型体结构的构成方法，其特征在于在型体中布置解体蜂或解体点，布置另外一类的材料连接整个型体，以此构成一个便于解体的完整的型体。
全文摘要
本方法属于型体(铸型)结构的构成方法。已知的型体(铸型)构成方法是由模具将砂类材料翻造成型腔。本方法是以薄片状的黏土类等材料叠片构成型体(铸型),在型体(铸型)的某些需要解体的位置处,设置便于解体的解体缝或解体节点的结构,使型体(铸型)易于解体。
文档编号B22C9/00GK1301605SQ99127018
公开日2001年7月4日 申请日期1999年12月28日 优先权日1999年12月28日
发明者高波 申请人:高波