三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造装置及铸造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁模覆砂铸造技术领域，具体地说是一种三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造装置及铸造工艺。
【背景技术】
[0002]铁模覆砂铸造工艺技术以它独特的优点而备受关注，这项技术也被逐步的推广。但其前期对铸造装置的高成本投入，以及在使用过程中由于长期受到反复的热胀冷缩和铸造环境影响导致铸造变形、开裂等诸多问题，也让很多人不敢轻易涉足。
[0003]铁模覆砂铸造工艺技术在盘类、杆类、轴类铸件等较小尺寸尤其有利，基本上也都是两开箱。而针对环类、三开箱的铸件，铁模覆砂铸造工艺研究及铸造装置还是一片空白。
[0004]环类铸件中间部位呈凹状，不能顺利出模，若是两开箱铸造，解决上述问题只能靠中间下砂芯的方法，但如果下砂芯，一方面增加了制芯、下芯等工装和工序，另外更重要的是砂芯外型尺寸大，壁厚较大，不方便操作，也失去了铁模覆砂工艺的优点。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造装置及铸造工艺，该铸造装置及铸造工艺实现了利用铁模覆砂铸造工艺生产环类、三开箱的铸件，广品质量可靠稳定，出品率尚，尺寸精度尚。
[0006]本发明解决其技术问题所采取的技术方案包括:三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造装置，包括上砂箱、形成上砂箱型腔的上模、下砂箱和形成下砂箱型腔的下模，上模上设有浇注系统，其特征是，还包括中砂箱和形成中砂箱型腔的中模，中砂箱位于上砂箱和下砂箱之间；中模上设置有柱状的中模活块，中模活块的背面设有中模镶块，中模活块和中模镶块紧靠在一起；所述中砂箱与上砂箱和下砂箱之间分别配合设置有定位装置。
[0007]在中模活块和中模镶块之间设置有定位销和定向套，使中模活块与中模镶块的配合准确牢固，在中模活块的上表面还设置有吊环镶块以便于起模。
[0008]中砂箱设有射砂衬套，方便拆卸更换，一旦衬套受损，拆掉旧衬套更换，砂箱即可继续使用。
[0009]进一步的技术方案为:所述上模位于上模模底板上，所述的中模、中模活块和中模镶块均位于中模模底板上，所述下模位于下模模底板上；上模模底板、中模模底板和下模模底板的内部均设置有水平布置的电加热棒。上模、中模和下模均采用电热模，便于对模具加热时的操作，也提高了生产效率。
[0010]进一步的技术方案为:所述中模模底板上还设置有竖直布置的电加热棒，竖直布置的电加热棒位于中模模底板和中模镶块相配合的面上并插入中模镶块的内部。设置竖直布置的电加热棒，提高加热效率，能够使中模镶块保持较高的温度，中模镶块可作为热源为中模活块提供热量。
[0011]进一步的技术方案为:所述的上砂箱、中砂箱和下砂箱上均设置有加强筋；所述上砂箱和下砂箱上的加强筋在其端面上呈发散状均匀分布，所述中砂箱上的加强筋分布在其侧壁外表面上。设置加强筋，保证了铸造装置的强度，加强筋均匀布置，减少了应力集中。
[0012]进一步的技术方案为:所述浇注系统为封闭式浇注系统，所述浇注系统包括内浇道、横浇道和直浇道，所述直浇道与横浇道连通，横浇道与内浇道连通，横浇道与上模的内环相连接。采用封闭式浇注系统，保证良好充型且易清理，具有良好的挡渣能力。
[0013]进一步的技术方案为:所述的定位装置包括定位销和定位套，定位套套置在定位销的外侧，采用销套配合来限制砂箱合箱后的横向变动。因为铸造装置长时间在高温、冷却反复变化的恶劣环境下工作，所以在设计制作时要充分考虑它们的强度、变形及配合精度等问题。为消除铸造装置在温度变化的环境下尺寸发生改变造成的影响，砂箱与砂箱、砂箱与外模采用定位和定向方式固定；而外模活块则采用四个不同方向的定向方式来实现定位。
[0014]上砂箱、中砂箱和下砂箱的两侧均设有吊把。
[0015]本发明解决其技术问题的技术方案还包括:三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造工艺，包括以下步骤:
[0016]步骤1:铸造前准备工作，对铸造装置及设备状况进行检查；
[0017]步骤2:对模具和砂箱进行加热；
[0018]步骤3:生产砂型，完成下砂型、中砂型和上砂型的装配；
[0019]步骤4:合箱后在直浇道口放入浇口杯，等待浇注；
[0020]步骤5:熔炼金属至液态，进行浇注；
[0021]步骤6:浇注完成后，经过冷却、开箱和清理，得到铸件产品。
[0022]铸造前的准备工作包括:
[0023]步骤(1-1):检查铸造装置，包括砂箱、模具、活块等所有件，检查原材料准备是否齐全，检查设备状况，保证基础设备能够安全、顺利生产；
[0024]步骤(1-2):把铸造装置准确的放置到设备上，与设备连接牢固，并试验顶箱、射砂、合模、翻转等动作。
[0025]对模具和砂箱进行加热时，模具和砂箱的温度升至180°C?230°C。
[0026]模具包括上模、中模和下模三件，上模和下模按一般铁模覆砂造型工艺生产即可，而中模比较特殊，在其中部有一件中模活块，上述步骤3中，保持中模活块的温度在180°C?230°C。为便于中模活块保持较高的温度，设置了与其相配合的凹槽状加热器，并且在中模活块的上表面中心位置设计了吊环。造型前把中模活块放到中模上，起模前，先把中模活块吊出，并将其放到加热器中，保持中模活块的温度，如此反复。
[0027]生产砂型时注意生产节拍及顺序，先生产下砂型，起模后翻转下砂型，下砂型朝上把下砂型放到轨道上，检查修补下砂型；然后是中砂型，中砂型起模后不需要翻转，检查修补中砂型，需要下砂芯时在此时下砂芯，砂芯固定牢固，然后将中砂型与下砂型装配；最后是上砂型，上砂型也不需要翻箱，检查砂型后就将上砂型与中砂型装配。在整个造型、下芯、装配过程中，每一步都要细心检查，出现异常状况及时处理，并且踏好生产节拍，使每一个生产节点能顺利工作，避免生产杂乱无章，造成质量隐患。
[0028]合箱后在直浇道口放入浇口杯，通过直浇道口察看型腔内是否有异常，如果没有异常，就用盖板盖上浇口，等待浇注。
[0029]合箱后要尽快浇注，因为此时砂型具有一定温度，且温度越高，对铁水流动性越有利。如果砂型温度太高或变化太大，都会影响铸件的冷却环境，从而影响它的力学性能。所以尽可能的把砂型温度稳定在变化幅度比较小的范围内。
[0030]虽然浇注系统有一定的挡渣能力，但为了确保铸件的质量，也绝不能对铁液的质量疏于控制。熔炼浇注是铸件能否成功的关键步骤之一。借鉴高温出炉低温浇注的理论来指导实际操作。出炉温度一般在1550°C左右，浇注温度设定在1330°C -1360°C。浇注时，注意控制浇包与浇口杯之间的距离，浇包与浇口杯之间的距离一般控制在300?500mm，保证一定的压头，并且保证浇口杯处于满而不溢的状态。
[0031]本发明的有益效果是:
[0032]1、本发明提供的铸造装置和铸造工艺，实现了环类铸件的三开箱铁模覆砂铸造，为铁模覆砂的应用拓展了更大的空间，为今后对较大型、复杂件、三开箱生产工艺的产品开发提供了宝贵的经验。
[0033]2、运用此铸造装置和工艺方法铸出产品与传统砂型铸造方式相比较，所铸产品外观质量好，工艺出品率高，尺寸精度高。
[0034]3、实现设备化生产和原材料标准化生产，尺寸精度高、效率高，人为影响因素大大减少，质量稳定性好，整个生产过程粉尘少，工作环境好。
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例合箱后的俯视结构示意图；
[0036]图2为图1的A-A剖视图；
[0037]图3为图2的左视图；
[0038]图4为本发明实施例中模的俯视结构示意图；
[0039]图5为图4的B-B剖视图；
[0040]图6为本发明实施例的铸造工艺表达不意图；
[0041]图7为图6的C-C剖视图；
[0042]图8为本发明实施例中中模活块加热器的结构示意图。
[0043]图中:1吊把，2上砂箱，3加强筋，4浇口杯，5中砂箱，6下砂箱，7直浇道砂壳，8排气孔，9小砂箱，10排气槽，11铸件砂壳，12铸件型腔，13定位销，14定位套，15中模活块，16吊环镶块，17中模模底板，18电加热棒，19铸件，20砂芯，21横浇道，22内浇道，23直浇道，24中模活块加热器。
【具体实施方式】
[0044]下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述:
[0045]如图1、图2及图3所示，三开箱环类铸件的铁模覆砂铸造装置，包括上砂箱2、形成上砂箱型腔的上模、下砂箱6和形成下砂箱型腔的下模，上模上设有浇注系统，还包括中砂箱5和形成中砂箱型腔的中模，中砂箱5位于上砂箱2和下砂箱6之间；中模上设置有柱状的中模活块15，中模活块15的背面设有中模镶块，中模活块15和中模镶块紧靠在一起；所述中砂箱5与上砂箱2和下砂箱6之间分别配合设置有定位装置。
[0046]如图4、图5，在中模活块15和中模镶块之间设置有定位销和定向套，使中模活块15与中模镶块的配合准确牢固，在中模活块15的上表面还设置有吊环镶块16以便于起模。
[0047]中砂箱5设有射砂衬套，方便拆卸更换，一旦衬套受损，拆掉旧衬套更换，砂箱即可继续使用。
[0048]为便于对模具进行加热，上模、中模和下模均采用电热模，具体结构为:所述上模位于上模模底板上，所述的中模、中模活块15和中模镶块均位于中模模底板17上，所述下模位于下模模底板上；上模模底板、中模模底板17和下模模底板的内部均设置有水平布置的电加热棒18。
[0049]中模模底板17上还设置有竖直布置的电加热棒，竖直布置的电加热棒位于中模模底板17和中模镶块相配合的面上并插入中模镶块的内部。
[0050]上电热模和下电热模按