一種減小脫模力的分段式模芯的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種減小脫模力的分段式模芯，芯軸(5)設有至少一道軸肩(11)，芯軸(5)的下端連接有底部錐形模芯(1)，芯軸(5)的頂端連接有芯頭(8)，芯頭(8)上設有起吊支撐孔(12)，芯軸(5)上套裝有數量與軸肩(11)的數量相等的中間錐形模芯(3)，每個軸肩(11)對應頂壓作用于一個中間錐形模芯(3)且每個軸肩(11)相對每一個中間錐形模芯(3)具有一段軸向活動間距，芯軸(5)的上端套裝有一個頂部錐形模芯(4)，在芯頭(8)與頂部錐形模芯(4)之間設有彈簧(6)，底部錐形模芯(1)、中間錐形模芯(3)和頂部錐形模芯(4)的錐度均為1:N。本發明是一種使模芯脫出鑄錠時擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，以解決整體式模芯使用時勞動強度大、效率低且安全性差的問題。
【專利說明】一種減小脫模力的分段式模芯
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬冶煉領域的模芯，特別是涉及一種脫出鑄錠時可以節省擊打力的分段式模芯。
【背景技術】
[0002]在金屬澆鑄中，模芯是被熔融態金屬液凝固固定在鑄錠中，用于吊車將鑄錠從鑄模中起吊出的支撐物。將鑄錠從鑄模中起吊出后，要將模芯從鑄錠中脫出，以重復利用。由于金屬凝固時收縮產生壓緊力，因此模芯受到收縮金屬的摩擦力大，要使模芯從鑄錠中脫出就變得很困難。目前，金屬澆鑄時使用的是整體式模芯，即為一整根錐形金屬棒，當人工掄大錘擊打整體式模芯使其與鑄錠脫出時，需要較大的錘擊力，且有時需要多次擊打才能使模芯脫出鑄錠，這種整體式模芯使用時勞動強度大、效率低且安全性差。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種使模芯脫出鑄錠時擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，以解決整體式模芯使用時勞動強度大、效率低且安全性差的問題。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供的減小脫模力的分段式模芯，芯軸為階梯軸，所述的芯軸設有至少一道軸肩，所述的芯軸的下端連接有底部錐形模芯，所述的芯軸的頂端連接有芯頭，所述的芯頭上設有起吊支撐孔，所述的芯軸上套裝有數量與所述的軸肩的數量相等的中間錐形模芯，每個所述的軸肩對應頂壓作用于一個所述的中間錐形模芯且每個所述的軸肩相對每一個所述的中間錐形模芯具有一段軸向活動間距，所述的芯軸的上端套裝有一個頂部錐形模芯，在所述的芯頭與所述的頂部錐形模芯之間設有彈簧，所述的底部錐形模芯、中間錐形模芯和頂部錐形模芯的錐度均為1:N。
[0005]所述的底部錐形模芯的上端面直徑D1，所述的中間錐形模芯的下端面直徑D2，所述的中間錐形模芯的上端面直徑D3，所述的頂部錐形模芯的下端面直徑D4，所述的頂部錐形模芯的上端面直徑D5，所述的芯頭采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4, D5>D6。
[0006]所述的芯軸的兩段均有螺紋，所述的芯頭與所述的芯軸采用螺紋連接，所述的芯軸與所述的底部錐形模芯采用螺紋連接。
[0007]所述的芯頭與所述的芯軸采用焊接連接，所述的芯軸與所述的底部錐形模芯采用焊接連接。
[0008]采用上述技術方案的減小脫模力的分段式模芯，技術解決思路是將模芯受到鑄錠的摩擦力進行分時分段處理，以減小擊打力。將模芯分成多個受力相等的段，即為底部錐形模芯、中間錐形模芯、頂部錐形模芯，配上芯軸、芯頭以及彈簧，完成裝配后得到分段式模
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[0009]分段式模芯利用了熔融態金屬液的快速凝固性，使模芯底部與鑄模之間的接縫、各段端面之間的接縫形成了自我密封的效果，有效防止了分段式模芯內部浸入熔融態金屬液；彈簧使模芯各段端面緊緊貼合，不但對模芯內部起到了防塵作用，而且由于模芯密度和熔融態金屬液的密度很接近，因此彈簧的彈力還能夠平衡熔融態金屬液對中間錐形模芯、頂部錐形模芯產生的浮力，防止各段端面之間出現縫隙；芯軸與模芯各段內部有一定的間隙，防止模芯受熱膨脹，影響使用；考慮芯軸與模芯存在徑向間隙，模芯與芯軸間會產生徑向錯位(如圖8所示)，為了防止錯位后在鑄錠模芯孔中出現臺階、增大芯棒脫出擊打力，模芯采用統一的錐度，但各段之間成階梯分布，即底部錐形模芯的上端面直徑大于中間錐形模芯的下端面直徑，中間錐形模芯的上端面直徑大于頂部錐形模芯的下端面直徑。
[0010]彈簧能使模芯各段端面緊緊貼合，對模芯內部起到了防塵作用，彈簧的彈力還能夠平衡熔融態金屬液對中間錐形模芯、頂部錐形模芯產生的浮力，防止各段端面之間出現縫隙。
[0011]分段式模芯在擊打脫出鑄錠時，大錘的擊打力作用在芯頭，通過芯軸直接將擊打力傳遞到底部錐形模芯，待底部錐形模芯松動并與芯軸一同下移一段位移后，通過芯軸的軸肩將擊打力作用在中間錐形模芯，待中間錐形模芯松動后，芯軸與底部錐形模芯、中間錐形模芯一同下移一段位移后，芯頭直接作用于頂部錐形模芯，待頂部錐形模芯松動后，整個分段式模芯即被擊打出鑄錠。整個擊打過程一氣呵成，由此擊打力由時間先后順序分別作用在模芯的不同段，每次作用的擊打力僅為模芯所受總摩擦力的三分之一左右，即分段式模芯所需的擊打力僅為整體式模芯的三分之一左右，擊打力大幅度減小，可一次用較小的擊打力脫出模芯，同時提高了效率與安全性。
[0012]分段式模芯技術解決方案步驟是:
[0013](I)確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑；
[0014](2)模芯的整體結構；
[0015](3)模芯零件的熱處理及焊接。
[0016]分段式模芯技術解決方案步驟具體實施如下:
[0017]步驟1:確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑。
[0018]根據所鑄金屬的特性選擇不會影響金屬冶煉質量且具有一定強度的模芯材料，根據鑄模底部到澆注口的高度設計模芯的整體高度，根據鑄錠的重量以及模芯材料的強度設計模芯的錐度，根據鑄錠搬運的便捷性設計最大圓錐外徑。
[0019]步驟2:模芯的整體結構。
[0020]模芯的結構包括底部錐形模芯、中間錐形模芯、頂部錐形模芯、芯頭以及芯軸。每一段的機構設計中，都是采用統一的錐度，其中底部錐形模芯的上端面直徑大于中間錐形模芯的下端面直徑，中間錐形模芯的上端面直徑大于頂部錐形模芯的下端面直徑，芯頭采用圓柱外形，直徑小于頂部錐形模芯的上端面；芯軸為階梯軸，兩段均有螺紋；芯頭上有螺紋孔和起吊支撐孔；芯軸的一端穿過中間錐形模芯，通過端部螺紋與底部錐形模芯螺紋孔連接在一起，芯軸的另一端穿過頂部錐形模芯，通過端部螺紋與芯頭螺紋孔連接在一起；芯頭下端面與頂部錐形模芯上端面之間裝配了具有一定剛度的彈簧。
[0021]步驟3:模芯零件的熱處理及焊接。
[0022]模芯的所用零部件均進行熱處理，以提高模芯的強度，增加其承載能力；模芯的螺紋連接處進行焊接處理，防止螺紋因長時間使用而松動。
[0023]綜上所述，本發明能將大錘作用在芯頭上的擊打力分時分段作用在模芯上，減小擊打力，是一種使模芯脫出鑄錠時擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，解決了整體式模芯使用時勞動強度大、效率低且安全性差的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是整體式模芯結構示意圖。
[0025]圖2是分段式模芯結構示意圖。
[0026]圖3是芯頭結構示意圖。
[0027]圖4是頂部錐形模芯結構示意圖。
[0028]圖5是中間錐形模芯結構示意圖。
[0029]圖6是底部維形|旲芯結構不意圖。
[0030]圖7是芯軸結構示意圖。
[0031]圖8是無階梯模芯的錯位圖及局部放大圖。
[0032]圖9是模芯工作圖。
[0033]圖10是模芯工作階段一示意圖。
[0034]圖11是模芯工作階段二示意圖。
[0035]圖12是模芯工作階段二不意圖。
[0036]圖中:1_底部錐形模芯、2-芯軸下端與底部錐形模芯焊縫、3-中間錐形模芯、4-頂部錐形模芯、5-芯軸、6-彈簧、7-芯軸上端與芯頭焊縫、8-芯頭、9-鑄錠、10-大錘。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0038]如圖1所示，金屬冶煉工業中使用的整體式模芯。
[0039]如圖2所示，本發明分段式模芯，其技術解決方案步驟是:
[0040](I)確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑；
[0041](2)模芯的整體結構；
[0042](3)模芯零件的熱處理及焊接。
[0043]具體實施如下:
[0044]步驟1:確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑。
[0045]根據所鑄金屬的特性，本例選擇45鋼作為模芯材料，根據鑄模底部到澆注口的高度本例設計模芯高度為H，根據鑄錠的重量以及模芯材料的強度本例設計模芯錐度為1:N，根據鑄錠搬運的便捷性設計最大圓錐外徑為D0。
[0046]步驟2:模芯的整體結構。
[0047]參見圖2，芯軸5為階梯軸，芯軸5設有一道軸肩11，芯軸5的下端連接有底部錐形模芯1，芯軸5的頂端連接有芯頭8，芯頭8上設有起吊支撐孔12，芯軸5上套裝有數量與軸肩11的數量相等的中間錐形模芯3，每個軸肩11對應頂壓作用于一個中間錐形模芯3且每個軸肩11相對每一個中間錐形模芯3具有一段軸向活動間距，芯軸5的上端套裝有一個頂部錐形模芯4，在芯頭8與頂部錐形模芯4之間裝配了具有一定剛度的彈簧6，底部錐形模芯1、中間錐形模芯3和頂部錐形模芯4的錐度統一均為1:N。
[0048]芯軸5的兩段均有螺紋，芯頭8與芯軸5采用螺紋連接，芯軸5與底部錐形模芯I采用螺紋連接；或[0049]芯頭8與芯軸5采用芯軸上端與芯頭焊縫7連接，芯軸5與底部錐形模芯I采用芯軸下端與底部錐形模芯焊縫2焊接連接。
[0050]考慮芯軸5與模芯存在徑向間隙，模芯與芯軸5間會產生徑向錯位(如圖8所示)，為了防止錯位后在鑄錠模芯孔中出現臺階、增大芯棒脫出擊打力，模芯采用統一的錐度，但各段之間成階梯分布，即底部錐形模芯I的上端面直徑大于中間錐形模芯3的下端面直徑，中間錐形模芯3的上端面直徑大于頂部錐形模芯4的下端面直徑。其中底部錐形模芯I的上端面直徑Dl，中間錐形模芯3的下端面直徑D2，中間錐形模芯3的上端面直徑D3，頂部錐形模芯4的下端面直徑D4，頂部錐形模芯4上端面直徑D5，芯頭8采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4，D5>D6。
[0051]步驟3:模芯零件的熱處理及焊接
[0052]模芯的所用零部件均進行調質處理，以提高模芯的強度，增加其承載能力；模芯的螺紋連接處進行焊接處理，防止螺紋因長時間使用而松動。
[0053]參見圖2，分段式模芯在擊打脫出鑄錠9時，大錘10的擊打力作用在芯頭8，通過芯軸5直接將擊打力傳遞到底部錐形模芯I (如圖9所示)，待底部錐形模芯I松動并與芯軸5—同下移一段位移后，通過芯軸5的軸肩11將擊打力作用在中間錐形模芯3(如圖10所示)，待中間錐形模芯3松動后，芯軸5與底部錐形模芯1、中間錐形模芯3 —同下移一段位移后，芯頭8直接作用于頂部錐形模芯4 (如圖11所示)，待頂部錐形模芯4松動后，整個分段式模芯即被擊打出鑄錠9 (如圖12所示)。整個擊打過程一氣呵成，由此擊打力由時間先后順序分別作用在模芯的不同段，每次作用的擊打力僅為模芯所受總摩擦力的三分之一左右，即分段式模芯所需的擊打力僅為整體式模芯的三分之一左右，擊打力大幅度減小，可一次用較小的擊打力脫出模芯，同時提高了效率與安全性。
【權利要求】
1.一種減小脫模力的分段式模芯，其特征是:芯軸(5)為階梯軸，所述的芯軸(5)設有至少一道軸肩(11)，所述的芯軸(5)的下端連接有底部錐形模芯(I)，所述的芯軸(5)的頂端連接有芯頭(8)，所述的芯頭(8)上設有起吊支撐孔(12)，所述的芯軸(5)上套裝有數量與所述的軸肩(11)的數量相等的中間錐形模芯(3)，每個所述的軸肩(11)對應頂壓作用于一個所述的中間錐形模芯(3)且每個所述的軸肩(11)相對每一個所述的中間錐形模芯(3)具有一段軸向活動間距，所述的芯軸(5)的上端套裝有一個頂部錐形模芯(4)，在所述的芯頭(8)與所述的頂部錐形模芯(4)之間設有彈簧(6)，所述的底部錐形模芯(I)、中間錐形模芯(3)和頂部錐形模芯(4)的錐度均為1:N。
2.根據權利要求1所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的底部錐形模芯(I)的上端面直徑D1，所述的中間錐形模芯(3)的下端面直徑D2，所述的中間錐形模芯(3)的上端面直徑D3，所述的頂部錐形模芯(4)的下端面直徑D4，所述的頂部錐形模芯(4)的上端面直徑D5，所述的芯頭(8)采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4，D5>D6。
3.根據權利要求1或2所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的芯軸(5)的兩段均有螺紋，所述的芯頭(8)與所述的芯軸(5)采用螺紋連接，所述的芯軸(5)與所述的底部錐形模芯(I)采用螺紋連接。
4.根據權利要求1或2所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的芯頭(8)與所述的芯軸(5)采 用焊接連接，所述的芯軸(5)與所述的底部錐形模芯(I)采用焊接連接。
【文檔編號】B22D7/06GK104014751SQ201410279293
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】嚴宏志, 周騰飛, 葉輝 申請人:中南大學