大型铸件冷硬砂壳型(壳芯)的缝隙式喷射造型法及造型辅具制造技术

本发明专利技术提出一种大型铸件冷硬砂壳型（壳芯）的制做工艺及造型辅具，具体地说是砂气流喷射方向平行于模型表面或平行于芯盒的内表面，造型前先在工装上安装好“造型辅具”，并使之与模型表面或芯盒内表面构成“缝隙式型腔”再以小口径喷栓插入其中进行喷射造型。本发明专利技术既采用呋喃树脂砂，提高铸件质量，降低劳动强度，同时又降低生产成本。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大型冷硬砂壳型(壳芯)的制做工艺及其造型辅具。大型铸件是重大技术装备研制中的关键技术之一。正如《九十年代机械工业关键技术》一书指出的那样大型工件制造是重大技术装备研制中的关键。“三峡工程”、“亚临界和超临界火电发电机组”、“宝钢三期工程”、“900MW级核电站”等重大技术装备，对关键大型工件的制造技术和质量提出了更高的要求，因而，大型工件制造技术必须予先研究，先行一步。由于我国大件制造技术落后，造成生产效率低，能源和原材料消耗大。如大型铸钢件毛坯肥头大耳是普遍现象，百吨以上的大型铸钢件毛胚加工余量可达100毫米以上，如果报废一根200吨钢锭的锻件，其直接经济损失要在150万元以上，因此提高大型工件制造技术水平，降低消耗，是提高我国机械产品市场竞争力的重要途径。出现于70年代的有机化学自硬砂，如呋喃树脂砂以其能显著改善铸件质量，降低劳动强度，投资费用较低，在国外大量取代了早期的粘土砂、油砂、水坭砂、水玻璃砂和热芯盒树脂砂，使造型和制芯工艺面貌为之一新。国外的大型铸件质量之所以能比我国的高出一筹，其主要原因之一就在于此。这一点早已为我国有关部委所熟知，因而在80年代曾一再号召大型铸件生产厂家采用呋喃树脂砂，中华全国总工会也成立了以王崇伦同志为首的推广小组。然而，推广的效果并不理想，时至今日我国采用呋喃树脂砂生产大型铸件的厂家仍如风毛麟角，究其原因，主要是因为我国化学工业技术水平较低，国产呋喃树脂价格昂贵，使采用呋喃树脂砂生产大型铸件的厂家经济效益下降。所以我国大型铸件生产厂家正处在两难的矛盾之中；要么采用呋喃树脂砂铸件质量得到提高经济效益下降；要么不采用而铸件质量不高，使我国重大技术装备质量受影响。两者必居其一。国内外喷射造型法研究者甚少，在国内可能只有本人在坚持。在日本、德国80年代申请了一些专利，据本人了解，全是属于垂直喷射法的，即喷射的砂气流与模型表面是垂直的。这根本不是喷射造型法的最佳工作状态，造成砂型紧实度不高，劳动环境不好，同时也难取得较大的经济效益。此外，我国大型铸件生产，多以水坭砂或水玻璃砂造型制芯，劳动条件极其艰苦。打箱时脂砂型坚硬如石，很难击溃。国外用在水玻璃里面加溃散剂的方法解决此问题，我国在此课题上虽投入很大人力物力但仍未解决。研制大型砂型及砂芯的机械化生产设备，历来是铸造行业的老大难课题。本专利技术目的是提出一种大型铸件冷硬砂壳型(壳芯)的缝隙式喷射造型法及造型辅具。以达到既采用冷硬呋喃树脂砂或其它化学自硬砂，改善铸件质量，同时又降低砂型成本及能源消耗。下面详细阐述本
技术实现思路
，本专利技术主要特征是砂气流喷射方向平行于模型表面或平行于芯盒的内表面。为了实现这种喷射造型方法，在造型之前必须根据模型与芯盒的特点制做“造型辅具”，然后把它们安装在砂箱内，型板上或芯盒内，使之与模型表面或芯盒内表面构成“缝隙式型腔”，再以小口径喷枪插入其中进行喷射填充。造型辅具可以有多种形式，但主要是以下三种第一种形式是“特制背砂层”。一般的背砂层是为了节约昂贵的面砂层而设置的，即把砂型分为较昂贵的面砂层及较便宜的背砂层两部分，从而降低砂型价格，提高经济效益。本专利技术的背砂层是为了与模型表面构成缝隙式型腔，以备喷射薄壳型面砂层而设置的，同时也是为了大量节约背砂层而设置的。其特点是它是多次使用的，即所谓“永久性的”，因而其造型混合料中含有较多的粘结剂，以便具有较高的强度，保证多次应用。另外在此背砂层及砂箱间安装有可折卸式箱带，以免背砂层在多次使用时脱落。可拆式箱带根据背砂层的形状而有多种形式，其最主要的特点是其一端伸入背砂层内部与背砂层牢固的结合在一起，另一端上有螺帽(或螺栓)，通过在砂箱之外的螺栓(或螺帽)与砂箱紧固在一起。当铸件生产任务完工后，背砂层需要打下时，在砂箱之外卸下螺栓(或螺帽)该箱带即失去紧固效能。第二种形式是“特制芯骨”，这种芯骨其外表面形状与芯盒内表面形状是相似的，是用铸铁铸成或钢板焊成的，其特点在于当把它定位在芯盒内时，它与芯盒内表面构成一个缝隙式型腔。对于用本法制做的大型型芯，可能因呋喃砂层太薄，内部钢铁芯骨又是一个“刚体”，而限制铸件的收缩，可能导致大型铸件产生热裂。在这种情况下可把此芯骨制成弹性的。现以大型钢锭模弹性芯骨说明之其结构如附图说明图1所示，由芯骨体(1)、弹性层(2)以及外表壳体(3)组成。芯骨体(1)可以是铸铁件或钢板焊成。弹性层(2)是废旧钢板重叠而成，外表壳体(3)由厚钢板制成。三者是通过螺栓安装在一起的，其中螺栓(4)、活块(5)、长孔(6)。制芯时在此芯骨外喷射一层呋喃树脂砂，浇铸后当铸件收缩时，呋喃砂层及芯骨同时受到收缩的压力，砂层及芯骨中的弹性层(2)均可“退让”。从而减少了铸件形成热裂纹的可能性。第三种形式是“靠板辅具”。对某些形状复杂的大型铸件，若采用第二种形式的“特制芯骨”，则打箱时芯骨难以取出，可以采用第三种形式造型辅具——“靠板辅具”，它与芯盒及喷枪结合在一起可生产出无钢铁芯骨的空心砂芯。靠板辅具是用钉子、木块、不干胶带等把5～10层胶合板组成一个空心的盒体，它的外表面形状与芯盒内表面形状相似，当把它定位在芯盒中时它能与芯盒之内表面构成四面缝隙式型腔，见图2。图中制芯板(7)，芯盒(8)，靠板辅具(9)。当用喷枪把这些缝隙式型腔填满时，再如图3所示安装水平靠板辅具(10)，其中制芯板(11)，芯盒(12)，靠板辅具(13)，呋喃砂芯垂直壁(14)，垫块(15)，垫块(16)。在水平靠板辅具上垂直的喷射呋喃树脂砂芯的水平壁后，便得到空心呋喃砂芯。本专利技术的积极效果是比现有技术节约型砂60～80％，铸型不用烘烤，可节约大量能源及大型烘烤设备，打箱工序变得简单易行，节约了工时，缩短生产周期，同时使铸件表面光洁度及精确度得到大幅度提高。图1为本专利技术中特制芯骨的原理结构2为本专利技术中靠板辅具的原理结构3为本专利技术工作原理示意4为现有水轮机叶片卧式造型法的工作示意5为现有水轮机叶片立式造型法的工作示意6为本专利技术实施例1中所述水轮机叶片的工作原理示意7为图6的A-A剖面8为本专利技术实施例2的下砂型模型结构9为本专利技术实施例2的上砂型模型结构10为本专利技术实施例2下砂型的造型过程示意11为本专利技术实施例2上砂型的造型过程示意12为本专利技术实施例2砂型组装13为本专利技术实施例3芯骨和芯盒的组装结构14为本专利技术实施例4芯盒和芯骨的组装示意图实施例1大型卡普兰水轮机叶片呋喃树脂砂壳型的缝隙式喷射造型法，原工艺采用水玻璃砂手工造型，有两种形式即卧式及立式，如图4及图5所示。用人力把型砂逐层填充紧实在砂箱中，两种工艺型砂用量相等，假设为50吨，(最大卡普兰水轮机叶片为葛洲坝水轮机叶片，其型砂用量为165吨)。图4上面型板(17)、模型(18)、砂型(19)，图5上面型板(20)、模型(21)、砂型(22)。若采用本专利技术的缝隙式喷射造型法生产卡普兰水轮机叶片时，不必更新工装，仍可采用原工装。其“造型辅具”为事先造好的背砂层，如图6所示。在模型(23)、背砂层(24)之间有“缝隙式型腔”(25)。造型时用小口径喷枪(26)插入其中进行喷射填充，待填满后造型即告完成。[背砂层(24)的制做过程如下在喷射造型之前，在模型(23)的表面上安装有一定厚度的附加层例如可采用厚橡胶板等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型铸件冷硬砂壳型（壳芯）的缝隙式喷射造型法，其特征在于：在造型之前根据模型与芯盒的特点制做造型辅具，然后把造型辅具安装在砂箱内或芯盒内，使之与模型表面或芯盒内表面构成“缝隙式型腔”，再以小口径喷枪插入其中进行喷射填充。

【技术特征摘要】
1.一种大型铸件冷硬砂壳型(壳芯)的缝隙式喷射造型法，其特征在于在造型之前根据模型与芯盒的特点制做造型辅具，然后把造型辅具安装在砂箱内或芯盒内，使之与模型表面或芯盒内表面构成“缝隙式型腔″，再以小口径喷枪插入其中进行喷射填充。2.一种适用于大型铸件冷硬砂壳型(壳芯)的缝隙式喷射造型的造型辅具，其特征在于造型辅具有三种形式，①背砂层处在砂箱内，通过箱带和辅助箱带与砂箱牢固地结合在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠炎，
申请(专利权)人：李忠炎，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]