减少铸件冷却时间的通气结构制造技术

一种减少铸件冷却时间的通气结构，应用于铸铁、铸钢等大型铸件的铸造技术领域，用来解决铸件生产过程中浇铸后的冷却（压箱）工序时间长造成的生产效率低的问题，所述通气结构是在砂芯和/或砂型上距离铸件型腔一定距离的砂芯和/或在砂型实体上开设的一定尺寸的通道，所述通道在型芯装配后，能够直接与外界大气连通，从而将高温金属液的热量通过砂芯和/或砂型上设置的通道释放到大气中，有效减速了铸件浇注后的冷却时间，所述通道为长宽比为2:1的矩形，且矩形长边所在的面朝向铸件型腔，以增大散热接触面，提升散热效率，提升降温速率，缩短冷却时间。

Ventilation structure for reducing casting cooling time

A ventilation structure for reducing the cooling time of castings is used in the field of casting technology for large castings such as cast iron and steel. It is used to solve the problem of low production efficiency caused by long cooling (pressing) process time after casting in the production process of castings. The ventilation structure is a certain distance from the casting cavity on the sand core and/or sand mold. A detached sand core and/or a certain size channel on a sand mold entity that, after assembling the core, can be directly connected with the outside atmosphere, thereby releasing the heat of the high temperature liquid metal into the atmosphere through the sand core and/or a channel set on the sand mold, effectively reducing the cooling time after casting. The channel is as follows: The length-width ratio of the rectangle is 2:1, and the long side of the rectangle faces the cavity of the castings, so as to increase the heat dissipation contact surface, improve the heat dissipation efficiency, enhance the cooling rate and shorten the cooling time.

【技术实现步骤摘要】
减少铸件冷却时间的通气结构
本专利技术涉及铸造
，特别涉及铸件浇铸冷却工序的冷却结构。
技术介绍
铸造是将液体技术能手浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，砂型铸造多用于生产钢、铁和大多数有色合金铸件。砂型铸造是先生产出带有铸件形状结构的砂芯和砂型，再进行型芯装配、合箱、浇铸、冷却（压箱）、打箱和清理等各个工序。近些年在砂型3D打印技术的不断成熟下，制芯、造型的砂芯和砂型的制作过程得到了有效的发展，但砂芯铸造的其他工序，依然没有改变，而在型芯装配、合箱、浇铸、冷却、打箱和清理这些工序中，冷却工序是单纯的等待工序，是整个铸件生产工序中的瓶颈，如何缩短冷却工序的时间，是提升铸件生产效率、提升生产节拍的关键，尤其是对于大型铸件，冷却时间很长。而冷却工序的时间，又不能一味的缩短，否则会影响后续打箱工序铸件的质量。为了防止铸件打箱温度过高、骤冷、应力释放不均导致铸件冷裂，铸件在型内温度降至300°C后方可打箱。有研究表明，铸件在型内冷却到700℃以下后，其冷却曲线基本上为一条直线，铸件各部位冷却的速率基本相同，降温速率非常慢，降温速率为小于10°C/h，而型内时效要求的降温速度是≤30°C/h，此降温速率大大延迟了铸件的打箱时间，使得生产周期变长，严重影响了铸件的生产效率。
技术实现思路
有鉴于以上冷却工序降温速率低造成的铸件生产周期拉长、生产效率低下的问题，有必要提出一种减少铸件冷却时间的通气结构，所述减少铸件冷却时间的通气结构通过在砂芯和砂型上设置冷却通道，来提升降温速率以达到缩短降温时间的目的。一种减少铸件冷却时间的通气结构是在砂芯和/或砂型上距离铸件型腔一定距离的砂芯和/或在砂型实体上开设的一定尺寸的通道，所述通道在型芯装配后，能够直接与外界大气连通，从而将高温金属液的热量通过砂芯和/或砂型上设置的通道释放到大气中，有效减速了铸件浇注后的冷却时间。作为本专利技术的进一步限定，所述通道的位置可以设置在铸件厚大部位型腔对应的砂芯和/或砂型的实体部位上，为了能够有效提升降温速率、缩短冷却时间，砂芯和/或砂型不会被金属液的膨胀力压溃或者有金属液渗透到所述通道中造成的铸件粘砂缺陷，给后续清理工序造成不必要的工作量，所述通道与铸件型腔的距离至少为20mm~30mm。作为本专利技术的进一步限定，所述通道的横截面可以设置为矩形，且所述矩形通道的长宽比为2:1，此时所述矩形通道的应力集中系数最小，且所述矩形通道的长度方向应与铸件型腔平行，即矩形通道的走势与铸件厚大部分型腔的走势相同。更优地，所述矩形通道的棱角处设置R5的倒圆角，以进一步降低矩形通道的应力集中系数，避免矩形通道在骤热的情况下发生边角的裂损。作为本专利技术的进一步限定，所述通道的横截面面积为800mm~1800mm，或者说通道矩形的长*宽为20mm~30mm*40mm~60mm，散热用通道的横截面面积太大会影响砂芯和/或砂型的强度，太小的话则影响热交换效果。更优地，所述通道的横截面长边对应的矩形通道的面朝向铸件厚大部位的型腔，从而实现将最多的热量传递到通道，以加快冷却的速率，缩短冷却时间。作为本专利技术的进一步限定，所述通道可以设有若干条，且每个通道间的间距为40mm~60mm，由于在砂芯和/或砂型实体部分开始了通道，空心结构会降低砂芯和/或砂型的强度，因此各个通道间需要留有足够的间距，以保证砂型和/或砂芯的强度，从而保证铸件的尺寸不会因砂芯和/或砂型强度不足造成的尺寸超差。作为本专利技术的进一步限定，所述通道在型芯装配后，通道的出口位于型包的顶面，也即所述通道与外界接触的口设置朝上，从而避免进入通道的金属液发生跑火造成安全事故。作为本专利技术的进一步限定，所述通道的开设应避免穿过砂芯和/或砂型的披缝位置，以防止金属液从砂芯和/或砂型的披缝位置进入通道，造成铸件粘砂或者跑火。作为本专利技术的进一步限定，所述设置于型包顶面的通道出口处设有防护圈，以防止从冒口溢出的金属液倒灌如通道中阻塞通道，影响通道的散热效果。本专利技术所述的减少铸件冷却时间的工艺方法的有益效果：通过在铸件厚大部位型腔对应的砂芯和/砂型上开设通道，使得厚大部位型腔的金属液不仅能够通过砂芯和/或砂型导热，还可以通过专门设置的通道散热，且所述通道在型芯装配过程中一直沿伸至型包顶面，并与大气接通，从而可以将高温金属液的热量直接导入大气中，加速了金属液的降温速度。通过设置多个通道和使通道的长边面朝向铸件厚大部位型腔，使得通道能够最大效果的接收来自型腔的金属液的热量，从而发挥了所述通道的最大小。附图说明图1是机床用滑鞍三维结构示意图；图2是机床用滑鞍上砂型结构示意图；图3是机床用滑鞍下砂型结构示意图；图4是机床用滑鞍型包结构示意图；图中，1-基底；2-导轨；3-通道；3A-横向通道一；3B-横向通道二；3C-横向通道三；3D-横向通道四；3E-竖向通道一；3F-竖向通道二；3G-竖向通道三；3H-竖向通道四；3J-横向通道五；3K-竖向通道五；4-基底型腔；5-导轨型腔；6-型包；6A-上砂型；6B-下砂型；7-防护圈；8-冒口；9-封堵粘芯。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本实施例以机床用滑鞍铸件为例，按照本专利技术所述的工艺方法进行生产，制芯、造型工艺采用3D打印技术直接打印生产，且分型面设置在滑鞍导轨面上，也即滑鞍的所有结构均设置在上型中，下型只涉及横浇道和内浇道的部分结构。如图1所示为机床用滑鞍铸件的三维结构示意图，其中滑鞍基底1为滑鞍的厚大部位，且滑鞍基底1衬托着滑鞍导轨2，而滑鞍导轨2为滑鞍的工作面，需要满足设计需要的平面度和强度，故需要在滑鞍基底1对应的上砂型6A上设置通道3。如图2所示为机床用滑鞍的上砂型，在距离导轨型腔5有25mm的位置处、沿与导轨型腔5的走势方向上设置25mm*50mm的矩形横向通道一3A，且50mm的长边对应的面朝向导轨型腔5。如图3所示为机床用滑鞍的下砂型，在距离基座型腔4有27mm的位置处、沿基座型腔4的走势方向上设置30mm*60mm的横向通道二3B，且所述60mm长边对应的面朝向基座型腔4。所述横向通道一3A和所述横向通道二3B在空间上的上下距离为53mm；由于所述机床用滑鞍为对称结构，则相应的在另一边还设有横向通道三3C和横向通道四3D；且在基底型腔4的实体部分还设有横向通道五3J，所述横向通道五3J距离基底型腔4为25mm、沿基座型腔4的走势方向设置，长*宽为30mm*60mm，且60mm长边所在的面朝向基底型腔4。每个横向通道的两端还分别设有一个竖向通道，即竖向通道一3E、竖向通道二3F、竖向通道三3G、竖向通道四3H和竖向通道五3K。为了方便上砂型6A打印后的清砂，所述横向通道贯通所述上砂型6A和下砂型6B，且贯通部分采用圆形结构，在将横向通道和竖向通道中的散砂均清理干净后，采用封堵粘芯9将横向通道的两端封堵，避免在浇注过程中有金属液渗透到通道后，从此处跑火造成生产安全隐患。如图4所示为机床用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少铸件冷却时间的通气结构，其特征在于，所述通气结构是在砂芯和/或砂型实体部位上距离铸件型腔一定距离处开设的一定尺寸的通道（3），通道（3）在型芯装配后直接与外界大气连通。

【技术特征摘要】
1.一种减少铸件冷却时间的通气结构，其特征在于，所述通气结构是在砂芯和/或砂型实体部位上距离铸件型腔一定距离处开设的一定尺寸的通道（3），通道（3）在型芯装配后直接与外界大气连通。2.如权利要求1所述的减少铸件冷却时间的通气结构，其特征在于，所述通道（3）设置在铸件厚大部位型腔砂芯和/或砂型的实体上，所述通道（3）设有横向通道和竖向通道，竖向通道一端连接于横向通道上，竖向通道另一端引出到型包（6）顶面。3.如权利要求1所述的减少铸件冷却时间的通气结构，其特征在于，所述通道（3）距离铸件型腔的距离为20mm~30mm。4.如权利要求1所述的减少铸件冷却时间的通气结构，其特征在于，所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗润青，张龙江，孟庆文，
申请(专利权)人：共享装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64