棒類鑄件砂芯芯盒及制芯方法與流程

本發明涉及砂型鑄造用芯盒技術領域，尤其涉及一種棒類鑄件砂芯芯盒及制芯方法。

背景技術：

大型棒類鑄件的內腔成型用的砂芯是一種圓柱體，如圖11。

用于大型球磨機的球磨機耳軸就是一種大型棒類鑄件，大型球磨機的進料端和出料端，通常由盆狀端蓋和相連的筒狀耳軸兩部份組成，其材質通常為球墨鑄鐵或者鑄鋼，使用砂型鑄造的工藝方法生產耳軸是一種常用的方法。然而由于耳軸的壁厚很大，砂型型腔的激冷能力不足，用砂型鑄造的方法生產球墨鑄鐵或鑄鋼耳軸的縮松傾向很大。在砂型鑄造生產球磨機耳軸的過程中，為了保證產品的內部質量，需要使用一些提高型腔激冷能力的工藝方法。

現有技術中提高砂型型腔激冷能力的最常用方法是通過在砂芯和鑄型中放置大量的外冷鐵，冷鐵材質通常為鑄鐵、鑄鋼，石墨，限于大型鑄件是使用手工造型的技術條件，冷鐵重量不能過大，而為了較好的激冷效果，冷鐵間距又不能過大。

在耳軸的實際生產過程中，大多數耳軸的用于形成內腔的砂芯都需要擺放數百塊冷鐵（例如：內腔直徑2000mm、內腔高1000mm的耳軸，砂芯擺滿尺寸為100mm*100mm*100mm、間距為20mm的冷鐵，需要冷鐵約220塊）。

在芯盒中擺放冷鐵操作難度高，擺放困難，由于擺放大量冷鐵的操作，砂芯需要分層流砂，對于目前生產大型鑄件應用最廣泛的自硬樹脂砂工藝來說，由于型砂可使用時間通常不超過10分鐘，長時間的制芯操作不利于生產高質量的砂芯，很容易造成砂芯分層，大量的冷鐵也會造成砂芯表面質量差，最終鑄件表面凸凹不平，且大量的冷鐵間的砂層不易緊實，極易造成鑄件夾砂等質量問題。

技術實現要素：

有必要提出一種即具有冷鐵作用的、又用作芯盒使用的棒類鑄件砂芯芯盒。

還有必要提出一種棒類鑄件砂芯的制芯方法。

一種棒類鑄件砂芯芯盒，包括定位底板、定位頂板、拼接式定位側壁，所述定位底板的上表面設置下定位槽，所述定位頂板的下表面設置上定位槽，所述拼接式定位側壁為空心圓柱體，所述拼接式定位側壁的頂部嵌入所述定位頂板的上定位槽內，所述拼接式定位側壁的底部嵌入所述定位底板的下定位槽內，所述拼接式定位側壁包括若干芯鐵，所述芯鐵具有弧形本體，若干芯鐵沿著圓周方向排列形成所述拼接式定位側壁，相鄰芯鐵之間不接觸，以形成退讓間隙。

一種棒類鑄件砂芯的制芯方法，包括以下步驟：

將定位底板水平放置在地面上，將若干芯鐵沿著圓周方向排列在定位底板上，形成拼接式定位側壁，將定位頂板放置在拼接式定位側壁的上方，以形成芯盒；

將退讓塊放置在拼接式定位側壁的內部，保持退讓塊與相鄰芯鐵之間的退讓縫隙正對；

向芯盒內流砂、緊實，并使用刮砂板將芯盒頂部的芯砂刮平，在將拼接式定位側壁外壁上的芯砂刮平；

待芯砂硬化后，取出定位底板和定位頂板，并在成型的砂芯及冷鐵表面涂覆快干型鑄造用涂料，完成制芯。

本發明的芯盒，通過制作分塊的、單獨的芯鐵，簡化了芯盒結構，避免了制芯過程中大量冷鐵的擺放，提高了制芯效率。若干芯鐵既具有冷鐵的作用，又組成了芯盒的側壁，一舉兩得。

附圖說明

圖1為所述棒類鑄件砂芯芯盒的結構示意圖。

圖2為所述第一芯鐵的結構示意圖。

圖3為所述第二芯鐵的結構示意圖。

圖4為所述定位底板的結構示意圖。

圖5為所述定位頂板的結構示意圖。

圖6為所述刮砂板的結構示意圖。

圖7為所述棒類鑄件砂芯芯盒的主視圖。

圖8為圖7沿著d-d的截面圖。

圖9為圖7沿著e-e的截面圖。

圖10為圖9中去除退讓塊后，表達退讓間隙的局部放大圖。

圖11為使用本發明的芯盒制備的砂芯的結構示意圖。

圖中：定位底板10、底板11、凸臺12、定位錐13、下定位槽14、定位頂板20、上定位槽21、拼接式定位側壁30、芯鐵31、弧形本體311、穩定支架312、橫向短臂3121、豎向長臂3122、水平支座3123、第一芯鐵32、第二芯鐵33、第一吊耳34、第二吊耳35、退讓間隙32、退讓塊40、刮砂板50、中間刮板51、搭接短板52、芯盒100、砂芯200。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

參見圖1至圖10，本發明實施例提供了一種棒類鑄件砂芯芯盒100，包括定位底板10、定位頂板20、拼接式定位側壁30，定位底板10的上表面設置下定位槽14，定位頂板20的下表面設置上定位槽21，拼接式定位側壁30為空心圓柱體，拼接式定位側壁30的頂部嵌入定位頂板20的上定位槽21內，拼接式定位側壁30的底部嵌入定位底板10的下定位槽14內，拼接式定位側壁30包括若干芯鐵31，芯鐵31具有弧形本體311，若干芯鐵31沿著圓周方向排列形成拼接式定位側壁30，相鄰芯鐵31之間不接觸，以形成退讓間隙32。

本發明的芯盒100，通過制作分塊的、單獨的芯鐵31，簡化了芯盒100結構，避免了制芯過程中大量冷鐵的擺放，提高了制芯效率。若干芯鐵31既具有冷鐵的作用，又組成了芯盒100的側壁，一舉兩得。

制芯時，將芯砂填充在由拼接式定位側壁30圍成的空心圓柱體的中間空腔內，在退讓間隙32內也填充形成砂芯的一部分，如此在澆注時，芯鐵31冷卻的同時，芯鐵31的溫度也迅速升高，由于熱脹冷縮，芯鐵31溫度的升高，芯鐵31自身的體積會膨脹，為了避免芯鐵31膨脹時芯鐵31的體積向型腔內膨脹，進而占據型腔的形狀，使得澆注成型的鑄件的內腔內徑變大，此技術方案中預留了退讓間隙32，退讓間隙32內的芯砂的硬度小于芯鐵31的硬度，在芯鐵31的碰撞擠壓下，芯砂被壓縮或向砂芯內部退讓，即向砂芯的軸心方向退讓，這樣芯鐵31膨脹時，先向退讓間隙32內膨脹，進而避免占據型腔的形狀，影響鑄件的內徑尺寸。

退讓間隙32的設置，還可以避免在澆注和冷卻過程中芯鐵由于熱脹冷縮作用導致的相鄰芯鐵之間卡緊在鑄件內腔中無法取出的問題。

進一步，芯鐵31包括弧形本體311、穩定支架312，弧形本體311的外表面為冷卻鐵水的工作面，穩定支架312與芯鐵31的內表面固定連接，穩定支架312的底部與弧形本體311的底面在同一平面內，以通過穩定支架312的支撐，使弧形本體311豎直設置。如此，若干芯鐵31沿著圓周方向排列形成的拼接式定位側壁30為等徑圓柱體。

進一步，弧形本體311的側壁為傾斜側壁，傾斜側壁從與外表面連接的一側向與內表面連接的一側傾斜，以使相鄰的芯鐵31之間形成的退讓間隙32為內寬外窄的間隙。

如圖10中，b為退讓間隙32，退讓間隙32的最小寬度為f，f優選為20mm-30mm，由圖可知，退讓間隙32為內寬外窄的間隙，這樣，芯鐵31受熱膨脹時，相鄰芯鐵31擠壓退讓間隙32內的芯砂，內寬外窄的退讓間隙32有助于芯砂向軸心方向退讓，避免芯砂被擠壓時向型腔內移動，而造型鑄件夾砂的問題。

參見圖2、圖3，進一步，芯鐵31包括第一芯鐵32和第二芯鐵33，第一芯鐵32的傾斜側壁從與弧形本體311的頂部連接的一側向與弧形本體311的底部連接的一側傾斜，以使弧形本體311底部的寬度小于頂部的寬度，第二芯鐵33傾斜側壁從與弧形本體311的底部連接的一側向與弧形本體311的頂部連接的一側傾斜，以使弧形本體311頂部的寬度小于底部的寬度，第一芯鐵32和第二芯鐵33間隔設置，以形成拼接式定位側壁30。

第一芯鐵32的弧形本體311底部的寬度小于頂部的寬度時，第一芯鐵32為上端大、下端小的形狀，第二芯鐵33的弧形本體311底部的寬度小于頂部的寬度時，第二芯鐵33為上端大、下端小的形狀，相鄰的兩個芯鐵31為第一芯鐵32和第二芯鐵33，這樣在澆注冷卻形狀鑄件以后，第一芯鐵32從鑄件內腔的頂部抽出，第二芯鐵33從鑄件內腔的底部抽出，也就是將第一芯鐵32和第二芯鐵33分別沿著小端方向向大端方向抽出，這樣由于傾斜側壁的設置，便于抽出芯鐵31。

進一步，芯鐵31還包括第一吊耳34和第二吊耳35，第一吊耳34設置在穩定支架312的頂部，第二吊耳35設置在弧形本體311的頂部，第一吊耳34為明吊耳，第二吊耳35為暗吊耳。

本技術方案中設置了兩個吊耳，在將芯鐵31放置在定位底板10上時，通過吊車或吊具同時勾住兩個吊耳，例如通過一根軟繩將吊車或吊具與第一吊耳34和第二吊耳35同時連接，通過調整軟繩，將芯鐵31調整在豎直方向內，這樣可以將芯鐵31水平平穩的放置在定位底板10的下定位槽14內，避免了放置偏移的問題。

進一步，在穩定支架312的頂部焊接金屬環，以形成第一吊耳34，在弧形本體311的頂部開設通孔，以形成第二吊耳35。

進一步，穩定支架312包括橫向短臂3121、豎向長臂3122、水平支座3123，橫向短臂3121的一端與芯鐵31的內表面連接，橫向短臂3121的另一端與豎向長臂3122的一端連接，豎向長臂3122的另一端與水平支座3123連接，水平支座3123的底面與與弧形本體311的底面在同一平面內，以通過穩定支架312的支撐，使弧形本體311豎直設置，豎向長臂3122的高度為芯鐵31的高度的一半。

上述呈“7”字型設置的穩定支架312，不僅將芯鐵31穩定支撐，而且豎向長臂3122的高度為芯鐵31的高度的一半，使得橫向短臂3121位于砂芯的中心位置，進而使得該穩定支架312還可以作為砂芯的芯骨使用，增加砂芯的強度。

參見圖4，進一步，定位底板10包括底板11、凸臺12、定位錐13，凸臺12為設置在底板11的上表面的邊緣的圓環形凸臺12，以使凸臺12與底板11之間形成下定位槽14，定位錐13設置在底板11的中心位置，定位錐13為圓錐形。定位錐13為空心結構，從而可以在型芯裝配過程中作為耳軸鑄件砂芯的定位點，與砂型上相應部位預留的錐形凸臺12配合，實現球磨機耳軸砂芯的準確裝配。其中凸臺12與底板11一體成型，或凸臺12與底板11之間采用粘接或螺釘固定連接。

參見圖5，進一步，定位頂板20為圓環形結構，在定位頂板20的下表面上開設上定位槽21。

進一步，棒類鑄件砂芯芯盒100還包括若干退讓塊40，退讓塊40設置在拼接式定位側壁30的空心圓柱體的內部空腔內，退讓塊40與芯鐵31的內表面接觸，且退讓塊40與退讓間隙32相正對，退讓塊40為由柔性材料制成的長條形塊體，退讓塊40的高度與芯鐵31的高度相同。

例如，退讓塊40由含煤粉等蓬松物的型砂制成，或由鑄造用退讓性好的煤粉等制成，在芯鐵31受熱膨脹時，退讓間隙32內的芯砂向軸心方向退讓，而退讓塊40是柔性的，體積是可變化的，在受到芯砂退讓間隙32內的芯砂退讓擠壓時，反作用與芯砂的力較小，便于芯砂向軸心方向退讓。

參見圖6，進一步，棒類鑄件砂芯芯盒100還包括刮砂板50，刮砂板50設置在定位頂板20的頂板，掛砂板包括中間刮板51和設置在中間刮板51兩個端頭的搭接短板52，中間刮板51的長度不大于定位頂板20的內徑，搭接短板52與定位頂板20的頂部搭接。

本發明還提出一種棒類鑄件砂芯的制芯方法，包括以下步驟：

將定位底板10水平放置在地面上，將若干芯鐵31沿著圓周方向排列在定位底板10上，形成拼接式定位側壁30，將定位頂板20放置在拼接式定位側壁30的上方，以形成芯盒100；

將退讓塊40放置在拼接式定位側壁30的內部，保持退讓塊40與相鄰芯鐵31之間的退讓縫隙正對；

向芯盒100內流砂、緊實，并使用刮砂板50將芯盒100頂部的芯砂刮平，在將拼接式定位側壁30外壁上的芯砂刮平；

待芯砂硬化后，取出定位底板10和定位頂板20，并在成型的砂芯及冷鐵表面涂覆快干型鑄造用涂料，完成制芯。

本發明實施例方法中的步驟可以根據實際需要進行順序調整、合并和刪減。

本發明實施例裝置中的模塊或單元可以根據實際需要進行合并、劃分和刪減。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。