CN102335723B - 薄壁结构负压铸造成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明的“薄壁结构负压铸造成型方法”涉及有复杂内腔结构的壳体零件负压铸造成型，将与铸件实物几何型状相同的泡沫塑料零件包覆在内置空壳结构砂芯外表面型成基本铸型简化造型工艺，采用内置空壳结构砂芯与独立真空源、压缩气体源接通，可以根据需要通过内置空壳结构砂芯可靠真空排气、保持正压、通入有益气体，调节内置空壳结构砂芯压力，温度、气体物理化学特性，能够维持砂型稳定保证铸型完整提高内在质量，内置空壳结构砂芯通入压缩空气能够压碎砂芯实现自动清砂，可以简化50％以上造型清砂工艺流程，减少一半以上生产作业厂房面积，节约投资及生产成本。

Description

薄壁结构负压铸造成型方法

一、涉及技术领域：

本发明的一种“薄壁结构负压铸造成型方法”涉及薄壁结构负压铸造成型。成熟的负压铸造成型方法是V法及消失模法，其优点是对铸造砂料抽真空形成压差，砂料在负压下挤压成型，简化了成型及清砂工序，减少有害气体损害铸件质量。V法负压铸造是这样实现的：预制实物模型，模型实型表面有真空气连通孔与真空系统接通，实型表面真空吸力范围内安放塑料薄膜，薄膜背面有加热装置将薄膜加热软化，在真空吸附下薄膜覆盖实物模型，冷却后形成薄膜实型，薄膜实型放在与真空系统连通的砂箱内，抽真空后砂型在压差下形成与薄膜实型相同的型状，保持真空状态，两个砂箱对位合箱后浇注，工件冷却成型后释放真空，砂型自动溃散，消失模法负压铸造先制作一个塑料泡沫实型，将塑料泡沫实型放入与真空系统连通的砂箱内，抽真空后砂型在压差下挤压成有一定刚度的砂芯，在保持真空状态下完成浇铸，可以看出V法与消失模法都是都是对砂箱抽真空形成压差挤压砂型形成有一定刚度的铸造型腔，保持铸型表面压差均衡是零件几何形状完整成型的关键，目前对外部表面成型还是可靠的，但是有封闭、半封闭空腔壳体结构的零件铸造成型仍需采用内部下砂芯办法，传统内部砂芯排气无法解决，内部砂芯需人工清砂，改进方向是：铸造有封闭、半封闭空腔壳体结构的零件需要设置内置砂芯时，内部砂芯能够实现真空排气、气体调质及加压、内部砂芯能够实现自动清砂。

二、发明的目的：

将与铸件实物几何型状相同的泡沫塑料零件包覆在内置空壳结构砂芯外表面形成基本铸型简化造型工艺，采用内置空壳结构砂芯与独立真空源压缩气体源接通，可以根据需要通过内置空壳结构砂芯可靠真空排气保持正压通入有益气体调节内置空壳结构砂芯压力温度气体物理化学变化特性，能够维持砂型稳定保持铸型完整提高内在质量。内置空壳结构砂芯通入压缩气体能够压碎砂芯实现自动清砂。

三、实现发明的方法：

本发明的“薄壁结构负压铸造成型方法”是这样实现的：将与铸件实物几何型状相同的实型泡沫塑料实型零件包覆在外形与铸件实物内腔几何型状相同的内置空壳结构砂芯与外表面形成基本铸型，内置空壳结构砂芯壁面的内芯排气接头通过耐高温软管经控制阀门与独立真空源压缩气体源接通形成内腔气体压力调节系统，将与内腔气体压力调节系统接通的基本铸型置入与真空源连接的砂箱内构成薄壁结构负压铸造系统，薄壁结构负压铸造系统采取实现通过内腔气体压力调节系统实现调节内置空壳结构砂芯压力、温度、气体物理化学特性的措施保证铸造几何成型完整，减少有害气体对内在质量不良影响，这些功能措施是：内置砂芯外表面几何性状与铸件实物内腔形状重合，内置砂芯是有贯通内部空间的空壳结构，内置空壳结构砂芯壁面均布内芯真空抽气孔，真空抽气孔真径0.5-10MM，内置空壳结构砂芯壁面有内芯排气接头可以与外部独立真空源及压缩气体源连接，与铸件实物几何型状相同的泡沫塑料零件其内在表面几何型状与内置空壳结构砂芯外壁面重合，将泡沫塑料零件剖为两个以上半型零件，形状对称泡沫塑料零件对剖分型面采用镜向分型面，泡沫塑料零件内外表面敷高温隔热涂料，将剖成的半型泡沫塑料零件包覆在内置空壳结构砂芯外表面形成基本铸型后，内置空壳结构砂芯壁面的内芯排气接头通过耐高温软管经控制阀门同时与独立真空源，压缩气体源接通型成内腔气体压力调节系统，可以根据需要通过内腔气体压力调节系统可靠真空排气保持正压，通入有益气体，调节内置空壳结构砂芯压力温度气体物理化学特性，能够维持砂型稳定保证铸型完整完整提高内在质量，内置空壳结构砂芯通入压缩空气能够压碎砂芯实现自动清砂。开启与真空源接通控制阀门在内置空壳结构砂芯壁面产生真空吸附、真空排气，通过等静压原理保持浇注通道及砂型真空，开启与压缩气体源接通阀门在内置空壳结构砂芯壁面产生正压，加大正压可以产生压力破坏作用，通入有益气体可以调节内置空壳结构砂芯压力温度气体物理化学特性提高铸型质量，将基本铸型置入与真空源连接的的砂箱，先启动砂箱真空源让铸造砂料在基本铸型外表面形成压差挤压成型，然后启动内腔排气系统，内腔排气系统负压通过阀门调节排气流量保持平衡，需要将产生的有害气体可靠排出铸型空间，一种措施在浇注前通过浇道送入氧化剂与泡沫塑料零件接触燃烧产生烟气依序通过高温隔热涂料，内置空壳结构砂芯真空抽气孔内腔排气系统排入砂箱外部，泡沫塑料消失后其表面的高温隔离涂料膜被吸附在贴合在外部砂型及内部砂芯表面形成铸造材料浇道空腔，在保持真空下开始浇注，另一种措施在浇注同时，让高温浇注材料气化消蚀泡沫塑料，产生烟气依序通过高温隔离涂料，内置空壳结构砂芯真空抽气孔，内腔排气系统排入砂箱外部，在保持真空下开始浇注，浇注时通过内置空壳结构砂芯内腔气体压力调节系统送入保护性气体对提高铸件质量有利，通过内置空壳结构砂芯内腔气体压力调节系统送入高温保护性气体对提高铸件质量有利，待工件冷却成型后释放真空，外部砂型溃散。内置空壳结构砂芯输入压缩气体，气体压力将内置空壳结构压碎实现自动清砂。

四、实施发明的积极意义：

V法及消失模法具有依靠抽真空对砂料产生压差挤压成型作用，可以释放真空实现砂型自动溃散清砂，可以通过砂型实现排气的优点，砂型具有弹性可以减少铸件热胀冷缩应力造成的铸造缺陷，但容易出现真空波动造成的压差挤压效应消失砂型自行溃散造成铸型几何缺陷，砂型排气阻力大难以将气体排出于净，用于有复杂内部空腔结构铸型难以保证内在及外在质量，安装内部砂芯仍需人工清砂。本发明在保持V法及消失模法优点基础上，内置空壳结构砂芯壁面的内芯排气接头通过耐高温软管接头经控制阀门分别与独立真空源；压缩气体源接通，形成内腔气体压力调节系统，可以根据需要通过内置空壳结构砂芯可靠真空排气，保持正压，通入有益气体，调节内置空壳结构砂芯压力，温度，气体物理化学特性，能够维持砂型稳定保证铸型完整提高内在质量，内置空壳结构砂芯输入压缩气体能够压碎砂芯实现自动清砂，可以简化50％以上造型清砂工艺流程，减少一半以上生产作业厂房面积，节约投资及生产成本。

五、结合附图及实施例对本发明“薄壁结构负压铸造成型方法”说明如下：

图1是采用“薄壁结构负压铸造成型方法”铸造生产铁路机车转向架侧架实施例示意图

图1中：压缩气体源，2独立真空源，3实型泡沫塑料零件，4内置空壳结构砂芯，5内芯真空抽气孔，6内芯排气接头。

接合实施例对本发明作进一步说明：铁路机车转向架是典型的具有半封闭空腔结构的铸钢结构件，采用本发明方法生产侧架是这样实现的：按照侧架实型内腔表面型状制作内置空壳结构砂芯，内置空壳结构砂芯外表面几何型状与铸件实物内腔型状重合，内置空壳结构砂芯壁面均布真空抽气孔，真空抽气孔直径0.5-10MM，内置空壳结构砂芯壁面有内芯排气接头与外部独立真空系统及压缩气体系统连接，同时制作与侧架铸件实型相同的泡沫塑料零件，其内表面几何型状与内置空壳结构砂芯外壁面重合，将泡沫塑料零件对剖为两个半型零件，泡沫塑料零件内外表面敷高温隔离涂料，将两个半型泡沫塑料零件包覆在内置空壳结构砂芯外表面形成基本铸型，固定在内置空壳结构砂芯壁面的内芯排气接头通过耐高温软管经控制阀门与外部独立真空源及压缩气体源接通形成内腔气体压力调节系统，将基本铸型置入与独立真空系统连接的的砂箱，先启动砂箱真空系统实现铸造砂料在基本铸型外表面压差挤压成型，然后启动内腔排气系统，内腔排气系统的负压与基本铸型表面负压通过阀门调节排气流量保持平衡，送入氧化剂与泡沫塑料零件接触燃烧，产生烟气依序通过高温隔离涂料、内置空壳结构砂芯真空抽气孔、内芯排气接头，经过排气管排入砂箱外部，烧掉泡沫塑料后其表面的高温隔离隔离涂料膜被吸附贴合在外部砂型及内部砂芯外表面形成铸造材料浇道空腔，在保持真空下开始浇注侧架，浇注时通过内置空壳结构砂芯内腔气体压力调节系统送入保护性气体对提高铸件质量有利，待侧架工件冷却成型后释放真空，外部砂型溃散，向内置空壳结构砂芯通入压缩空气，气体压力将内置空壳结构砂芯压碎，实现自动清砂。

Claims (8)

1.一种薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于将与铸件实物几何形状相同的实型泡沫塑料实型零件包覆在外形与铸件实物内腔几何 形状相同的内置空壳结构砂芯与外表面形成基本铸型，内置空壳结构砂芯壁面的内芯排气接头通过耐高温软管经控制阀门与独立真空源压缩气体源接通形成内腔气体压力调节系统，将与内腔气体压力调节系统接通的基本铸型置入与真空源连接的砂箱内构成薄壁结构负压铸造系统，薄壁结构负压铸造系统采取实现通过内腔气体压力调节系统实现调节内置空壳结构砂芯压力、温度、气体物理化学特性的措施保证铸造几何成型完整减少有害气体对内在质量不良影响，内置空壳结构砂芯输入压缩空气，能够压碎砂芯实现自动清砂。

2.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：与铸件实物几何形状相同的实物泡沫塑料零件其内表面几何形状与内置空壳结构砂芯外壁重合，将泡沫塑料零件对剖为两个以上半型零件，形状对称泡沫塑料零件对剖分型面采用镜向分型面，泡沫塑料零件内外表面敷高温隔热涂料。

3.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：内置空壳结构砂芯外表面几何形状与铸件内腔形状重合，内置砂芯是有贯通内部空间的空壳结构，内置空壳结构砂芯壁面均布内芯真空抽气口，真空抽气口直径0.5-10毫米，内置空壳结构砂芯壁面有内芯排气接头与外部独立真空源与压缩气体源连接。

4.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：内腔气体压力调节系统开启与真空源接通控制阀门在内置空壳结构砂芯壁面产生真空吸附、真空排气，通过等净压原理保持浇铸流道及砂形真空维持砂形稳定，开启与压缩气体源接通阀门在内置空壳结构砂芯壁面产生正压，加大正压对内置空壳结构砂芯产生压力破坏作用，通入有益气体实现调节内置空壳结构砂芯压力、温度、气体物理化学特性。

5.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：减少有害气体对内在质量不良影响，一种措施在浇注前通过浇道送入氧化剂与泡沫塑料零件接触燃烧产生烟气依序通过高温隔热涂料、内置空壳结构砂芯真空抽气孔、内腔排气系统排入砂箱外部，泡沫塑料消失后其表面的高温隔离涂料膜被吸附贴合在外部砂型及内部砂芯表面形成铸造材料浇道空腔，在保持真空下开始浇注，另一种措施在浇注同时让高温浇注材料气化消失泡沫塑料，产生烟气依序通过高温隔离涂料，内置空壳结构砂芯真空抽气孔，内腔排气系统排入砂箱外部，在保持真空下开始浇注。

6.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：通过内腔气体压力调节系统实现调节内置空壳结构砂芯气体物理化学特性的措施是浇铸时通过内置空壳结构砂芯内腔气体压力调节系统送入保护性气体。

7.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：通过内腔气体压力调节系统实现调节内置空壳结构结构砂芯气体温度的措施是送入高温保护性气体。

8.根据权利要求1所述的薄壁结构负压铸造成型方法，其特征在于：保护铸造几何成型完整的措施是将基本铸型置入与真空源连接的砂箱，先启动砂箱真空源让铸造砂料在基本铸型外表面形成压差挤压成型，然后启动内腔排气系统，内腔排气系统的负压与基本铸型表面负压通过阀门调节排气流量保持平衡。