铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具的制作方法
【专利摘要】铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，由从上至下依次设置的盖模、至少一个中间模和底模组成，相临的模与模之间开设有铸造型腔，在盖模、中间模和底模内设有相连通的竖浇道，竖浇道的一端在盖模上设在浇铸口，其另一端封堵在底模上，在竖浇道上连通有横浇道，横浇道通过副浇道与铸造型腔连通，在铸造型腔上连通有排气孔。本实用新型可以铸造2?3mm厚的不锈钢铸件，铸造成的铸件不易裂纹，成品率高。
【专利说明】
铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具
技术领域
[0001]本实用新型涉及覆膜砂模具，具体说的是铸造不锈钢2-3_薄壁件的覆膜砂模具。
【背景技术】
[0002]目前薄壁铸件多采用熔模铸造。熔模铸造先要制做金属模具，在射蜡机上用金属模具压制出蜡模，将单个的蜡模组合到浇铸系统上形成一棵棵蜡树，在蜡树上涂敷多层耐火材料，干燥硬化后形成型壳，然后将型壳内的蜡熔化使之流出，再将型壳焙烧使之坚固，最后再将熔化的液态金属浇铸入型壳中，液态金属在型壳中冷却凝固后即成为所需要的铸件。
[0003]熔模铸造优点:熔模铸造采用热壳浇铸，可以生产出薄壁铸件，铸件的最小壁厚已经可以做到2毫米，铸件有着比较高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量不必机械加工即可使用。
[0004]熔模铸造缺点:熔模铸造的工序多生产流程复杂，需要消耗较多的辅助材料、燃料和动力，生产成本比较高。熔模铸造的制壳干燥时间比较长生产周期也比较长。
[0005]薄壁不锈钢铸件容易出现的问题:薄壁不锈钢;铸钢件在生产过程中容易出现裂纹;冷隔缩孔;皱皮;浇不足以及砂气孔缺陷。
[0006]通常解决办法:熔模浇铸
[0007]1、铸造工艺设计必须保证快速浇铸，避免浇铸时充型速度过慢。
[0008]2、铸型浇铸前烘烤加热，提高铸型温度。
[0009]3、适当提高浇铸温度
[0010]4、采用排出低温钢液的措施，前期进入铸型的钢液通过引流通道排出铸型。【实用新型内容】
[0011]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，可以铸造2-3mm厚的不镑钢铸件，铸造成的铸件不易裂纹，成品率尚。
[0012]为实现上述技术目的，所采用的技术方案是:铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，由从上至下依次设置的盖模、至少一个中间模和底模组成，相临的模与模之间开设有铸造型腔，在盖模、中间模和底模内设有相连通的竖浇道，竖浇道的一端在盖模上设在浇铸口，其另一端封堵在底模上，在竖浇道上连通有横浇道，横浇道通过副浇道与铸造型腔连通，在铸造型腔上连通有排气孔。
[0013]本实用新型所述的横浇道开设在盖模与中间模之间、中间模与中间模之间或中间模与底模之间。
[0014]本实用新型所述的横浇道开设在相临的模上，位于上方模的底面开设有上横浇道，位于下方模的顶面开设有下横浇道，上横浇道与下横浇道相匹配。
[0015]本实用新型所述的上横浇道的纵截面高度大于下横浇道的纵截面高度，上横浇道的纵截面高度与下横浇道的纵截面高度的比大于2。
[0016]本实用新型所述的竖浇道的封堵端的端面低于最下方横浇道的底面。
[0017]本实用新型所述的副浇道设有多条，多条副浇道分别对称设置在横浇道的两侧。
[0018]本实用新型所述的副浇道的纵截面为矩形或梯形。
[0019]本实用新型所述的副浇道开设在相临模的上方模的底面上。
[0020]本实用新型所述的副浇道与横浇道的连通端口的大小大于副浇道与铸造型腔的连通端口的大小。
[0021]本实用新型所述的副浇道的纵截面高度与横浇道的纵截面高度比大于2。
[0022]本实用新型所述的排气孔为Z字型孔。
[0023]本实用新型的有益效果是:
[0024]1、采用覆膜砂壳芯模浇铸，该砂种由于其具有高温溃散性较好，退让性优于树脂砂很多，铸件表面质量好，易成形等等优点，适合大批量生产。但该砂种发气量较大，发气速度比普通型砂快很多，过程操作容易吸湿，整个制作过程要严格执行好工艺，可根据需要加设多层中间模，利用竖浇道-横浇道-副浇道的浇铸过程，净代钢水，实现不锈钢薄壁件的铸造。
[0025]2、横浇道结构工艺:横浇道分型设置;上横浇道位于上模，下横浇道位于下模，副浇道开口在上横浇道上再与工件型腔相通。该种结构有利于提高钢水纯净度，且不影响钢水的铸入;钢水重力有利于钢渣气孔上浮，砂粒下沉至下横浇道上，使纯净的钢水铸入铸造型腔，从而提尚工件质量。
[0026]3、竖浇道结构位置:遵循原则大小适中，避免和工件浇口直通、正对，不利于钢水净化，竖浇道的封堵端低于最下方横浇道的底面，可对流下的钢水进行沉渣，净化钢水。
[0027]4、副浇道的结构:副浇道均匀设置在横浇道的两侧，实现两侧均匀浇铸，同时，将副浇道设置为副浇道与横浇道的连通端口的大小大于副浇道与铸造型腔的连通端口的大小，加速铸入钢水的流动，防止钢水因铸入慢出现浇不足及变形。
[0028]5、横浇道与副浇道的高度比:副浇道的纵截面高度与横浇道的纵截面高度比大于2，改变铸入口的大小，副浇道与横浇道连通口为冒口，冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹；冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对工件宜切割相对最薄处，现有的的流向为厚处流向薄处，本实用新型钢水从薄处流向厚处有利于工件成型，避免钢水温度降低浇不足出现冷隔缩孔皱皮等，凝固相对均衡，达到提高工件成品率。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型的结构不意图；
[0030]图2为本实用新型的盖模的结构示意图；
[0031]图3为本实用新型的中间模的结构示意图；
[0032]图4为本实用新型的底模的结构示意图；
[0033]图5为本实用新型的盖模的仰视立体结构示意图；
[0034]图6为本实用新型的中间模的立体结构示意图；
[0035]图7为本实用新型的底模的立体结构示意图；
[0036]图8为本实用新型的浇道的透视图；
[0037]图9为本实用新型的副浇道的结构示意图；
[0038]图中:1、盖模，2、中间模，3、底模，4、铸造型腔，5、竖浇道，501、封堵端，6、横浇道，601、上横浇道，602、下横浇道，7、副浇道，701、冒口，8、排气孔，9、浇口杯，10、螺杆。
【具体实施方式】
[0039]如图所示，根据铸件图纸制作覆膜砂壳型模型，分底模；中间模;盖模。盖模、中间模和底模从上至下依次设置，在盖模、中间模、底模壳型中部设有垂直贯穿覆膜砂壳型竖浇道;该竖浇道为圆柱形，连通三个模，盖模内的竖浇道与盖模顶部的浇口杯连接，底模内的竖浇道尾端封堵。铸件型腔分布于横浇道两侧，对称分布，且在上下相临的两个模各开一部分模腔，组成完整铸件型腔，铸件型腔为4个、8个、12个、16个矩形分布于竖直浇道两侧，竖浇道避免和铸件型腔副浇道直通，底模、中间模、盖模的四周连接有阴阳子口密封相连；中间模壳可叠多层。各层叠加密封完成后用螺杆压紧模壳。浇口杯连接于盖模竖浇道处，子口连接，浇铸高温的液态不锈钢材料即得铸件。
[0040]竖浇道垂直设置在各模层中心，呈圆柱型，横浇道水平设置并与竖浇道垂直，竖浇道与横浇道的连通处为平滑过渡，横浇道设置在各模层之间，在横浇道上连通有副浇道，副浇道再与铸造型腔连通，副浇道与铸造型腔的连通端口位于铸造型腔上部，采用覆膜砂壳芯模浇铸，该砂种由于其具有高温溃散性较好，退让性优于树脂砂很多，铸件表面质量好，易成形等等优点，适合大批量生产。但该砂种发气量较大，发气速度比普通型砂快很多，过程操作容易吸湿，通过该种连通方式将钢水杂质净化。
[0041]副浇道的最优设置形式为，以4条、8条12条、16条的形式对称设置在横浇道的两侧，即，即保证竖浇道两侧的副浇道为偶数，又要保证副浇道总数为偶数，防止不对称，在浇铸时出现问题。
[0042]横浇道可开设在盖模与中间模之间、中间模与中间模之间或中间模与底模之间。可单独开设在盖模底面、中间模顶面，中间模底面或底模顶面上。
[0043]横浇道另一种开设形式为，开设在相临的模上，位于上方模的底面开设有上横浇道，位于下方模的顶面开设有下横浇道，上横浇道与下横浇道相匹配，上横浇道与下横浇道拼合在一起，组成梯形腔道即为横浇道，梯形腔道上窄下宽，横浇道四角开圆弧倒角。上横浇道的纵截面高度大于下横浇道的纵截面高度，上横浇道的纵截面高度与下横浇道的纵截面高度的比大于2。两者的纵截面高度比优选为3、3.5、4、4.5、5。该种结构有利于提高钢水纯净度;钢水重力有利于钢渣气孔上浮，砂粒下沉从而提高工件质量。
[0044]副浇道开设在相临模的上方模的底面上，以盖模与中间模为例，盖模底面上开设上横浇道，中间模顶面开设下横浇道，在上横浇道上开设多条副浇道，副浇道与铸造型腔连通端口为冒口。副浇道的纵截面高度与横浇道的纵截面高度比大于2，两者的纵截面高度比优选为 3、3.5、4、4.5、5。
[0045]副浇道选用结构为长方体或锲形，副浇道与横浇道口的连通端口为矩形，副浇道与横浇道的连通端口的大小大于副浇道与铸造型腔的连通端口的大小，连通端口大小的改变为一个渐变过程，属于平滑变化，在副浇道的四个边开设圆弧倒角，使钢水的注入更为流畅，最优设置形式为，副浇道与横浇道的连接端为倾斜过度，与倾斜端连通的一端为长方体。
[0046]薄壁件其凝固过程复杂，铸造过程影响因素很多，质量控制难度大，常易出现裂纹、变形、浇不足以及砂气孔问题。因此，对于薄壁铸钢件的工艺设计方法和思路与一般的铸件的设计有着较大的不同。其工艺设计更注重要求合理的地开设浇冒口。
[0047]冒口位置选择原则:冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹；冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对工件宜切割相对最薄处(最大不同)。钢水从薄处流向厚处有利于工件成型，避免钢水温度降低浇不足出现冷隔缩孔皱皮等，凝固相对均衡，达到提尚工件成品率。
[0048]铸造不锈钢薄壁件的铸造方法:
[0049]步骤一、根据铸件图纸制作覆膜砂壳型模型，制成底模、中间模和盖模，将底模、中间模、盖模以从下至上的方式，依次叠箱压紧。
[0050]步骤二、将饶铸温度为1650-1700 °C的钢水由盖模上的竖饶道注入，钢水依次通过竖浇道、横浇道、副浇道注入铸造型腔，在1-3分钟内浇铸完成。
[0051 ]步骤三、自然冷却至室温，完成铸造。
[0052]叠箱浇铸:叠箱浇铸提高钢水浇铸重力能更好成型。大批量生产降低成本提高效率。
[0053]通过大量实践新工艺结构适合各种薄壁件成品率;高钢水利用率大大提高质量稳定成本低；充型能力强;可以生产出薄壁铸件和细微的文字图案如商标、规格型号等，铸件的最小壁厚已经可以做到2.5—3毫米，新工艺采用覆膜砂同样达到熔模特点有着比较高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量不必机械加工即可使用，基本上可以代替熔模铸造精密件。
[0054]排气孔与铸造型腔连通，设置在模与模接触面之间，将排气孔开设为Z字型孔，该种结构的排气孔可以在浇铸时将模具内的多余气死排出，直至浇铸完成，同时，该结构可以防止铸造型腔内的钢水注出，因覆膜砂自身具有一定的排气功能，只需要该种小口式排气孔即可完成排气工作。
[0055]铸造过程采用自然冷却，覆膜砂受钢水加热后吸热，在自然冷却内起到保温作用，通过保温实现的冷却，使不锈钢成型内部结晶更细腻，内部应力小，不易变形、裂纹，工件成品率高，而不需要另外的保温工作实现，结构更简单。
[0056]为更一步合理利用覆膜砂内的空间，可在副浇道上开分支，将铸造型腔开设在副浇道四周，实现同时浇注，可开设不同形状的铸造型腔，适合于小型件的铸造。
【主权项】
1.铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:由从上至下依次设置的盖模(1)、至少一个中间模(2)和底模(3)组成，相临的模与模之间开设有铸造型腔(4)，在盖模(1)、中间模(2)和底模(3)内设有相连通的竖浇道(5)，竖浇道(5)的一端在盖模(I)为开口，其另一端封堵在底模(3)上，在竖浇道(5)上连通有横浇道(6)，横浇道(6)通过副浇道(7)与铸造型腔(4)连通，在铸造型腔(4)上连通有排气孔(8)。2.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的横浇道(6)开设在盖模(I)与中间模(2)之间、中间模(2)与中间模(2)之间或中间模(2)与底模(3)之间。3.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的横浇道(6)开设在相临的模上，位于上方模的底面开设有上横浇道(601)，位于下方模的顶面开设有下横浇道(602)，上横浇道(601)与下横浇道(602)相匹配。4.如权利要求3所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的上横浇道(601)的纵截面高度大于下横浇道(602)的纵截面高度，上横浇道(601)的纵截面高度与下横浇道(602)的纵截面高度的比大于2。5.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的竖浇道(5)的封堵端(501)的端面低于最下方横饶道(6)的底面。6.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的副浇道(7)设有多条，多条副浇道(7)分别对称设置在横浇道(6)的两侧。7.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的副浇道(7)的纵截面为矩形或梯形。8.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的副浇道(7)开设在相临模的上方模的底面上。9.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的副浇道(7)与横浇道(6)的连通端口的大小大于副浇道(7)与铸造型腔(4)的连通端口的大小。10.如权利要求1所述的铸造不锈钢薄壁件的覆膜砂模具，其特征在于:所述的副浇道(7)的纵截面高度与横浇道(6)的纵截面高度比大于2。
【文档编号】B22C9/02GK205587613SQ201620357097
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】张建
【申请人】张建