CN103639370B - 飞轮的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种飞轮的铸造方法，a、制上砂壳:在一台射芯机上制作得到上砂壳；b、制下砂壳：在另一台射芯机上制作得到下砂壳；c、制作浇口；d、合模：先将下砂壳放入下铁壳内，然后在下砂壳顶部盖上上砂壳，上、下砂壳合模后形成铸造飞轮的型腔，其次在上砂壳上部的浇口段套上一个上铁壳，最后用U型卡子将上铁壳和下铁壳压紧；e、放置浇口；f、浇注；g、脱模：取出飞轮铸件毛坯；h、清理浇口。本发明能有效防止传统铸造工艺中存在的夹砂、夹渣、气孔、疏松等铸造缺陷，且本发明高效、成本低，铁水有效利用率高，而且工艺过程中对射芯机在外购的基础上做了改进，改进后能很好地防止覆膜砂因为潮湿板结而堵住射砂嘴的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于铸造领域，具体地说，尤其涉及一种飞轮的铸造方法。
背景技术
飞轮广泛运用在汽车领域，飞轮现在的生产方式多采用铸造，而通常的铸造方式如下所述，即：采用潮沙金属模进行造型，按常规浇铸的补缩系统布置浇口、冒口，这种铸造方式的缺陷是能耗大，废工废时，铁水利用率太低，且铸造缺陷较多，如夹砂、夹渣、气孔、疏松。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效、成本低的飞轮的铸造方法，并解决传统铸造方法存在的气孔、夹渣等铸造缺陷。
本发明的技术方案如下：一种飞轮的铸造方法，其工艺步骤如下：
a、制上砂壳:在一台射芯机上制作，从而得到上砂壳(S)；
b、制下砂壳：在另一台结构相同的射芯机上制作，从而得到下砂壳(X)；每台所述射芯机包括机架(1)和两个芯盒，其中机架(1)顶部固设有一个顶部敞口的储砂仓(2)，该储砂仓的出砂口通过一根软管(3)与射砂仓(4)的进砂口连通，该射砂仓(4)的出砂口固设有两个射砂嘴(5)，且射砂仓(4)可在射砂仓移动控制机构的控制下移动；所述射砂仓(4)的进砂端固设有一根高压气管(6)和一个第一气缸(7)，其中高压气管(6)与射砂仓(4)的内腔相通，所述第一气缸(7)的活塞杆伸到射砂仓(4)内腔中，该伸入端固设有一个能将射砂仓(4)进砂口堵住的堵块；所述两个芯盒可在芯盒移动控制机构的带动下相对移动，这两个芯盒上均设有加热管(8)；
所述储砂仓(2)呈竖直设置，其进砂口朝上，出砂口朝下；所述两个芯盒位于储砂仓(2)下方，这两个芯盒呈左右并排设置，具体为左芯盒(9)和右芯盒(10)，且右芯盒(10)的顶部对应所述射砂嘴(5)开有进砂口；
c、制作浇口：在浇口模具内放入型砂，加热后制得浇口；
d、合模：先将步骤b中制得的下砂壳(X)放入预先制作好的下铁壳(XT)内，该下铁壳内腔的形状与下砂壳(X)外壁的形状相吻合，然后在下砂壳(X)的顶部盖上所述步骤a中制得的上砂壳(S)，该上砂壳下部圆盘部的底面与下砂壳(X)的顶面贴合，这两个砂壳的轴心线在同一条直线上，且上、下砂壳合模后形成铸造飞轮的型腔；其次在所述上砂壳(S)上部的浇口段套上一个预先制作好的上铁壳(ST)，该上铁壳内腔的底面与上砂壳(S)下部圆盘部的顶面贴紧，最后用U型卡子卡住上铁壳(ST)顶面和下铁壳(XT)的底面，从而将上铁壳(ST)和下铁壳(XT)压紧；
e、放置浇口：将步骤c中制得的浇口放入所述上砂壳(S)的浇口段中，并在浇口周围的上铁壳(ST)顶面上覆盖起压紧作用的潮沙；
f、浇注：将加热后的铁水从浇口处进行浇注，浇注时间为30s—1min，固化时间为15min—30min；
g、脱模：取出飞轮铸件毛坯；
h、清理浇口：将飞轮铸件毛坯上的浇冒口清理干净。
在以上所述的工艺步骤中，浇注时铁水从浇口处进入铸造飞轮的型腔中，并从底部向上充满整个型腔，覆膜砂产生的气体和铁水产生的气体随型腔上升，并从浇口处排出，从而解决排气问题。
铁水的热量传递很快，并很快传递至上、下铁壳处，由于热量快速转移出铁水的内部，产品冷却加快，这样就从根本上解决了产品的疏松、缩孔等铸造缺陷。另外，由于整个上、下铁壳被U型卡子压紧，铁水凝固时产生的强大膨胀力被锁住，产品组织更紧密，且铁水基本用于形成飞轮的铸件，因此铁水的有效利用率非常高。最后，我们可以事先制作很多套的上铁壳、下铁壳和U型卡子等，并各自分别制作上砂壳、下砂壳和浇口，最后进行浇注，这样就能大幅提高铸造效率。
需要特别指出的是，步骤a和b中所用到的射芯机在外购的基础上，进行了很大改变，具体为：将射芯机由外购的立式结构调整为本发明中的卧式结构，即：所述两个芯盒位于储砂仓(2)的下方，这两个芯盒呈左右并排设置，具体为左芯盒(9)和右芯盒(10)，且右芯盒(10)的顶部对应所述射砂嘴(5)开有进砂口，这样就从顶部进砂进行进砂，这种进砂方式与原来的从侧面进砂有根本的区别，采用这种结构即使覆膜砂因为潮湿板结，但覆膜砂在高压气体的吹动下松动，并在重力作用下从所述射砂嘴(5)处落出，这样就能克服现有射芯机易堵住射砂嘴(5)的缺陷。
综上所述，本发明能有效防止传统铸造工艺中存在的夹砂、夹渣、气孔、疏松等铸造缺陷，且本发明高效、成本低，铁水有效利用率高，对工人的劳动技能要求低，而且工艺过程中对射芯机在外购的基础上做了改进，改进后能很好地防止覆膜砂因为潮湿板结而堵住射砂嘴的缺陷，最终使本飞轮的铸造工艺具有创造性，具备很好的技术及经济价值，并适于推广运用至铸造其他圆盘类部件或形状规则部件。
在本发明中，所述步骤e中，在浇口内放置有一层起过滤作用的铁丝网，并在浇口外套有一个环形的铸铁圈，该铸铁圈的厚度为80mm，其直径为220mm，且铸铁圈支撑在潮沙上。
采用以上工艺，所述铁丝网起过滤作用，能过滤掉铁水中的杂质，从而很好地避免铸造缺陷。所述铸铁圈的作用是加固浇口。
作为优选，所述步骤f中铁水的温度为1400℃—1600℃。
作为优化设计，所述射砂仓移动控制机构包括7字型板(11)和第三气缸(18)，其中7字型板(11)的水平段顶面竖直设有一个第二气缸(12)，该第二气缸的活塞杆下端与所述射砂仓(4)顶部固定，且7字型板(11)竖直段的左板面竖直固定有导轨(13)，在导轨上活套有滑块(14)，该滑块同时通过一块连接板(15)与所述射砂仓(4)的外壁固定；
所述7字型板(11)水平段的顶面前后并排有两个导向滑块(16)，这两个导向滑块分别套装在对应的一根导向杆(17)上，这两根导向杆(17)水平安装在所述机架(1)顶部，且7字型板(11)竖直段的右板面与所述第三气缸(18)的活塞杆左端固定，该第三气缸水平固定在机架(1)的顶部。
采用以上结构，本射砂仓移动控制机构能让射砂仓(4)左右和上下移动，从而对准所述右芯盒(10)，以便进砂，且本射砂仓移动控制机构的结构简单，易于实施，具有很好的实用性。
作为优选，所述芯盒移动控制机构包括左芯盒安装板(19)和右芯盒安装板(22)，其中左芯盒安装板(19)的右板面与所述左芯盒(9)左表面固定，该左芯盒安装板上穿设有四根水平导柱(20)，而左芯盒安装板(19)左板面与第四气缸(21)的活塞杆右端固定，且所述四根水平导柱(20)和该第四气缸(21)均固定在所述机架(1)的下部；所述右芯盒安装板(22)的左板面与右芯盒(10)右板面固定，该右芯盒安装板同时与一块连接板固定，该连接板固定不动，且所述四根水平导柱(20)分别穿过这块连接板上对应的安装孔。
采用以上结构，本芯盒移动控制机构能让左芯盒(9)左右移动，而右芯盒(10)固定不动，且本芯盒移动控制机构的结构简单，易于实施，具有很好的实用性。
在本案中，所述连接板右边并排设有一块压板(24)，该压板的左边板面固设有四根呈矩形布置水平推杆(25)，这四根水平推杆(25)均插入所述右芯盒(10)的型腔中；所述压板(24)上穿设有四根呈矩形布置的水平螺杆(26)，这四根水平螺杆的左端均与所述连接板右板面固定，且每根水平螺杆(26)位于压板(24)右边的杆部套装有一根压簧(27)和一个螺母(28)，而螺母(28)设在压簧(27)的右边。
采用以上结构，当所述左芯盒(9)右移时推动所述水平推杆(25)向右移动，并压缩所述压簧(27)；制好砂壳后，所述左芯盒(9)左移复位，此时水平推杆(25)在压簧(27)的弹力作用下左移复位，并将制得的砂壳推出右芯盒(10)。
有益效果：本发明能有效防止传统铸造工艺中存在的夹砂、夹渣、气孔、疏松等铸造缺陷，且本发明高效、成本低，铁水有效利用率高，对工人的劳动技能要求低，而且工艺过程中对射芯机在外购的基础上做了改进，改进后能很好地防止覆膜砂因为潮湿板结而堵住射砂嘴的缺陷，最终使本飞轮的铸造工艺具有创造性，具备很好的技术及经济价值，并适于推广运用至铸造其他圆盘类部件或形状规则部件。
附图说明
图1为本发明工艺的流程图；
图2为本发明的铸造加工示意图；
图3为本发明步骤a和b中所用射芯机的结构示意图；
图4为图3的立体图；
图5为图3中射砂仓移动控制机构的结构示意图；
图6为图5的立体图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、2所示，一种飞轮的铸造方法，其工艺步骤如下：
a、制上砂壳:在一台射芯机上制作，从而得到上砂壳S。在这个步骤中，所述上砂壳S为回转体结构，该上砂壳S的上部为浇口段，其下部为圆盘部。
b、制下砂壳：在另一台结构相同的射芯机上制作，从而得到下砂壳X。在这个步骤中，所述下砂壳X为回转体结构，该下砂壳X中部具有环形的内腔。
c、制作浇口：在浇口模具内放入型砂，加热后制得浇口。这个步骤为常规步骤，即：先加热浇口模具，加热温度为200℃—350℃；其次放入金属内芯，然后加入型砂，加热200℃—500℃，固化30s—2min后形成飞轮浇口；最后脱模。
d、合模：先将步骤b中制得的下砂壳X放入预先制作好的下铁壳XT内，该下铁壳为回转体结构，且下铁壳XT内腔的形状与下砂壳X外壁的形状相吻合，然后在下砂壳X的顶部盖上所述步骤a中制得的上砂壳S，该上砂壳下部圆盘部的底面与下砂壳X的顶面贴合，这两个砂壳的轴心线在同一条直线上，且上、下砂壳合模后形成铸造飞轮的型腔。其次，在所述上砂壳S上部的浇口段套上一个预先制作好的上铁壳ST，该上铁壳ST为回转体结构。所述上铁壳ST内腔的底面与上砂壳S下部圆盘部的顶面贴紧，最后用多个U型卡子卡住上铁壳ST顶面和下铁壳XT的底面，从而将上铁壳ST和下铁壳XT压紧，且上铁壳ST和下铁壳XT的轴心线在同一条直线上，且这两个铁壳的轴心线与两个砂壳的轴心线在同一条直线上。
e、放置浇口：将步骤c中制得的浇口放入所述上砂壳S的浇口段中，并在浇口周围的上铁壳ST顶面上覆盖起压紧作用的潮沙。在这个步骤中，在浇口内还放置有一层起过滤作用的铁丝网，并在浇口外套有一个环形的铸铁圈，该铸铁圈的厚度为80mm，其直径为220mm，且铸铁圈支撑在潮沙上。
f、浇注：将加热后的铁水从浇口处进行浇注，浇注时间为30s—1min，固化时间为15min—30min。在这个步骤中，所述铁水的温度为1400℃—1600℃。
g、脱模：取出图2中所述的飞轮铸件毛坯G。
h、清理浇口：将飞轮铸件毛坯上的浇冒口清理干净。
如图2、3、4、5及6所示，上述步骤a和b中所用到的射芯机，主要由机架1、储砂仓2、软管3、射砂仓4、射砂嘴5、高压气管6、第一气缸7、加热管8、左芯盒9、右芯盒10、射砂仓移动控制机构、芯盒移动控制机构、压板24、水平推杆25、水平螺杆26、压簧27和螺母28等构成。其中，所述机架1为框架结构，并由角铁焊接而成。上述机架1的顶部固设有一个储砂仓2，该储砂仓2的顶部敞口，并从此处进砂，且储砂仓2的出砂口通过一根软管3与射砂仓4的进砂口连通，并在射砂仓4的出砂口固设有两个射砂嘴5。同时，所述射砂仓4可在射砂仓移动控制机构的控制下上下和左右移动。
所述射砂仓4的进砂端固设有一根高压气管6和一个第一气缸7，其中高压气管6与射砂仓4的内腔相通，所述第一气缸7的活塞杆伸到射砂仓4内腔中，该伸入端固设有一个能将射砂仓4进砂口堵住的堵块。所述两个芯盒可在芯盒移动控制机构的带动下相对移动，这两个芯盒上均设有加热管8。
如图2至6所示，本发明所述射芯机与传统外购射芯机的主要不同之处如下，所述储砂仓2呈竖直设置，该储砂仓2的进砂口朝上，且储砂仓2的出砂口朝下。所述两个芯盒位于储砂仓2下方，这两个芯盒呈左右并排设置，具体为左芯盒9和右芯盒10，且右芯盒10的顶部对应所述射砂嘴5开有进砂口。
同时，所述射砂仓移动控制机构包括7字型板11和第三气缸15，其中7字型板11的水平段顶面竖直设有一个第二气缸12，该第二气缸12的活塞杆下端与所述射砂仓4顶部固定，且7字型板11竖直段的左板面竖直固定有导轨13，在导轨上活套有滑块14，该滑块同时通过一块连接板15与所述射砂仓4的外壁固定。
所述7字型板11水平段的顶面前后并排有两个导向滑块16，这两个导向滑块16分别套装在对应的一根导向杆17上，这两根导向杆17水平安装在所述机架1顶部，且7字型板11竖直段的右板面与所述第三气缸18的活塞杆左端固定，该第三气缸水平固定在机架1的顶部。采用以上结构，就能通过第三气缸15带动7字型板11左右移动，并通过所述第二气缸12带动射砂仓4上下移动，从而最终带动射砂仓4左右和上下移动。
从图2至6可看出，所述芯盒移动控制机构包括左芯盒安装板19和右芯盒安装板22，其中左芯盒安装板19的右板面与所述左芯盒9左表面固定，该左芯盒安装板19上穿设有四根水平导柱20，这四根水平导柱20呈矩形布置。所述左芯盒安装板19左板面与第四气缸21的活塞杆右端固定，且所述四根水平导柱20和该第四气缸21均固定在所述机架1的下部。所述右芯盒安装板22的左板面与右芯盒10右板面固定，该右芯盒安装板同时与一块连接板固定，该连接板固定不动，且所述四根水平导柱20分别穿过这块连接板上对应的安装孔。采用上述结构，就能使左芯盒9左右移动，而右芯盒10固定不动。
另外，所述连接板右边并排设有一块压板24，该压板24的左边板面固设有四根呈矩形布置水平推杆25，这四根水平推杆25均插入所述右芯盒10的型腔中。所述压板24上穿设有四根呈矩形布置的水平螺杆26，这四根水平螺杆26的左端均与所述连接板右板面固定，且每根水平螺杆26位于压板24右边的杆部套装有一根压簧27和一个螺母28，而螺母28设在压簧27的右边。
本射芯机的工作原理如下：
从所述储砂仓2顶部的敞口端进砂，储砂仓2内的覆膜砂通过所述软管3注入射砂仓4的内腔，且是否进砂由所述第一气缸7控制，而射砂仓4内腔中的覆膜砂在高压气管6中高压气体的吹动及自身的重力作用下落到射砂嘴5外，且储砂仓2可在移动控制机构的控制下左右及上下移动；所述左芯盒9能相对右芯盒10向右移动，这两个芯盒合模后，通过射砂嘴5出射出的覆膜砂向两个芯盒内注砂，注入的覆膜砂在加热管8的加热作用下升温固化，加热温度为200℃—500℃，固化时间为30s—2min，最终得到需要的所述上砂壳S。当需要制造所述下砂壳X时，需要更换对应的左芯盒9和右芯盒10。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种飞轮的铸造方法，其工艺步骤如下：
a、制上砂壳:在一台射芯机上制作，从而得到上砂壳(S)；
b、制下砂壳：在另一台结构相同的射芯机上制作，从而得到下砂壳(X)；每台所述射芯机包括机架(1)和两个芯盒，其中机架(1)顶部固设有一个顶部敞口的储砂仓(2)，该储砂仓的出砂口通过一根软管(3)与射砂仓(4)的进砂口连通，该射砂仓(4)的出砂口固设有两个射砂嘴(5)，且射砂仓(4)可在射砂仓移动控制机构的控制下移动；所述射砂仓(4)的进砂端固设有一根高压气管(6)和一个第一气缸(7)，其中高压气管(6)与射砂仓(4)的内腔相通，所述第一气缸(7)的活塞杆伸到射砂仓(4)内腔中，该伸入端固设有一个能将射砂仓(4)进砂口堵住的堵块；所述两个芯盒可在芯盒移动控制机构的带动下相对移动，这两个芯盒上均设有加热管(8)；
所述储砂仓(2)呈竖直设置，其进砂口朝上，出砂口朝下；所述两个芯盒位于储砂仓(2)下方，这两个芯盒呈左右并排设置，具体为左芯盒(9)和右芯盒(10)，且右芯盒(10)的顶部对应所述射砂嘴(5)开有进砂口；
c、制作浇口：在浇口模具内放入型砂，加热后制得浇口；
d、合模：先将步骤b中制得的下砂壳(X)放入预先制作好的下铁壳(XT)内，该下铁壳内腔的形状与下砂壳(X)外壁的形状相吻合，然后在下砂壳(X)的顶部盖上所述步骤a中制得的上砂壳(S)，该上砂壳下部圆盘部的底面与下砂壳(X)的顶面贴合，这两个砂壳的轴心线在同一条直线上，且上、下砂壳合模后形成铸造飞轮的型腔；其次在所述上砂壳(S)上部的浇口段套上一个预先制作好的上铁壳(ST)，该上铁壳内腔的底面与上砂壳(S)下部圆盘部的顶面贴紧，最后用U型卡子卡住上铁壳(ST)顶面和下铁壳(XT)的底面，从而将上铁壳(ST)和下铁壳(XT)压紧；
e、放置浇口：将步骤c中制得的浇口放入所述上砂壳(S)的浇口段中，并在浇口周围的上铁壳(ST)顶面上覆盖起压紧作用的潮沙；
f、浇注：将加热后的铁水从浇口处进行浇注，浇注时间为30s—1min，固化时间为15min—30min；
g、脱模：取出飞轮铸件毛坯；
h、清理浇口：将飞轮铸件毛坯上的浇冒口清理干净。
2.根据权利要求1所述飞轮的铸造方法，其特征在于：所述步骤e中，在浇口内放置有一层起过滤作用的铁丝网，并在浇口外套有一个环形的铸铁圈，该铸铁圈的厚度为80mm，其直径为220mm，且铸铁圈支撑在潮沙上。
3.根据权利要求1所述飞轮的铸造方法，其特征在于：所述步骤f中铁水的温度为1400℃—1600℃。
4.根据权利要求1所述飞轮的铸造方法，其特征在于：所述射砂仓移动控制机构包括7字型板(11)和第三气缸(18)，其中7字型板(11)的水平段顶面竖直设有一个第二气缸(12)，该第二气缸的活塞杆下端与所述射砂仓(4)顶部固定，且7字型板(11)竖直段的左板面竖直固定有导轨(13)，在导轨上活套有滑块(14)，该滑块同时通过一块连接板(15)与所述射砂仓(4)的外壁固定；
所述7字型板(11)水平段的顶面前后并排有两个导向滑块(16)，这两个导向滑块分别套装在对应的一根导向杆(17)上，这两根导向杆(17)水平安装在所述机架(1)顶部，且7字型板(11)竖直段的右板面与所述第三气缸(18)的活塞杆左端固定，该第三气缸水平固定在机架(1)的顶部。
5.根据权利要求3所述飞轮的铸造方法，其特征在于：所述芯盒移动控制机构包括左芯盒安装板(19)和右芯盒安装板(22)，其中左芯盒安装板(19)的右板面与所述左芯盒(9)左表面固定，该左芯盒安装板上穿设有四根水平导柱(20)，而左芯盒安装板(19)左板面与第四气缸(21)的活塞杆右端固定，且所述四根水平导柱(20)和该第四气缸(21)均固定在所述机架(1)的下部；所述右芯盒安装板(22)的左板面与右芯盒(10)右板面固定，该右芯盒安装板同时与一块连接板固定，该连接板固定不动，且所述四根水平导柱(20)分别穿过这块连接板上对应的安装孔。
6.根据权利要求5所述飞轮的铸造方法，其特征在于：所述连接板右边并排设有一块压板(24)，该压板的左边板面固设有四根呈矩形布置水平推杆(25)，这四根水平推杆(25)均插入所述右芯盒(10)的型腔中；所述压板(24)上穿设有四根呈矩形布置的水平螺杆(26)，这四根水平螺杆的左端均与所述连接板右板面固定，且每根水平螺杆(26)位于压板(24)右边的杆部套装有一根压簧(27)和一个螺母(28)，而螺母(28)设在压簧(27)的右边。
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