一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置及其使用方法与流程

1.本发明属于消失模铸造领域，尤其涉及一种预防汽车模具钢裂纹的铸造方法及其模型。


背景技术：

2.在消失模铸造过程中，受汽车模具钢结构特点及树脂砂性质特点等多方因素影响，往往使铸件容易产生铸造应力从而产生裂纹，铸造应力即铸件在凝固、冷却过程中，由于受阻收缩、热作用和相变诸因素引起的应力。由于汽车模具的结构特点，顶面使用面厚度与内部网格状加强筋厚度差较大，两部分的冷却速度差距较大，以至在同一时刻，铸件各部位收缩不一致进而产生较大应力，并且采用树脂砂工艺，砂型强度高，砂型不易退让，在铸件的固态收缩受到铸型的机械阻碍而产生应力等多方因素，而最后形成应力集中产生裂纹。有些裂纹在可修复标准范围内，各厂家最后采取的措施为挖取缺陷、补焊修复。有些铸件裂纹过大直接造成报废，给铸造厂家带来很大的经济损失，长期以来，这种铸造裂纹问题困扰着许多铸造厂家。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置及其使用方法，以解决汽车模具钢结构在凝固、冷却过程中，由于同一时刻，铸件各部位收缩不一致进而产生较大应力，最后形成应力集中产生裂纹的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明的一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置及其使用方法的具体技术方案如下：
5.一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置，包括钢结构汽车模具，钢结构汽车模具一侧设置至少一个凹槽，凹槽内铺设凹槽高度的1/5
‑
1/2的第一树脂砂层；
6.凹槽正中央，第一树脂砂层顶端放置退让模块，退让模块形状与凹槽的形状相同，且退让模块的高度与凹槽齐平；
7.退让模块的周侧与凹槽内壁周侧保持一定距离的间隙，且间隙内填充第二树脂砂层。
8.进一步，退让模块的周侧与凹槽内壁周侧保持50
‑
80mm的间隙。
9.进一步，钢结构汽车模具一侧对称设置至少两个凹槽，且两个凹槽通过立筋隔断开。
10.进一步，退让模块的周侧与凹槽内壁周侧保持相同的间隙。
11.进一步，退让模块采用软质材料，如有聚氨酯、软质聚氯乙烯泡沫塑料、炉渣等。
12.本发明还提供了一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置的使用方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
13.步骤s1、通过运用铸造模拟仿真软件计算钢结构汽车模具应力集中部位；
14.步骤s2、根据铸造模拟仿真软件提示应力集中部位形状设计出随型的退让块，并
预先制作好合适尺寸的退让模块；
15.步骤s3、造型埋砂过程中，凹槽底面先放凹槽高度的1/5
‑
1/2厚度的第一树脂砂层，捯实的第一树脂砂层；
16.步骤s4、再将退让模块放入第一树脂砂层顶端，与凹槽持平，并与凹槽内壁四周间距均匀；
17.步骤s5、退让模块与凹槽内壁的间隙中填入第二树脂砂层，放满后采用振动紧实台微振紧实将退让模块与钢结构汽车模具一同紧实，保证第一/二树脂砂的紧实度，将退让块留在砂型中。
18.进一步，所述步骤s2中采用数控加工中心及热电阻丝切割加工出随形的退让模块。
19.进一步，所述步骤s3中的应力集中部位指钢结构汽车模具凹槽的底面与立筋交接位置，和立筋与立筋交接位置。
20.进一步，在埋砂造型时，将预先制作好的退让模块埋入应力集中部位，并与凹槽内壁间的隔砂量在50mm
‑
80mm之间。
21.本发明的一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置及其使用方法具有以下优点：本发明是消失模铸造汽车模具钢的一种工艺方法，即将预先制作好的退让模块在砂型造型时埋入铸件结构应力集中部位，当铸件在冷却，收缩受砂型阻碍时退让模块将起到吸收应力作用，将铸件结构应力转移给砂型，最后被退让模块吸收，解决了因为收缩应力导致的铸件裂纹及铸件应力裂纹补焊报废的问题，提升了铸件的整体品质，并且在实际过程中，加入了退让模块，占用了一定比例的空间，节省了用砂量及树脂固化剂量，减少了砂再生成本，降低砂铁比。
附图说明
22.图1为本发明的一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置的俯视图(图中未带标号的箭头表示钢结构汽车模具应力的分别情况)。
23.图2为图1在a
‑
a方向上的剖视图。
24.图3为本发明的任意一种钢结构汽车模具与退让模块相配合的结构示意图。
25.图中标记说明：1钢结构汽车模具；2、凹槽；3、第一树脂砂层；4、退让模块；5、第二树脂砂层。
具体实施方式
26.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置及其使用方法做进一步详细的描述。
27.如图1
‑
图3所示，本发明一种预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置，包括钢结构汽车模具1，钢结构汽车模具1一侧设置至少一个凹槽2，凹槽2内铺设凹槽2高度的1/5
‑
1/2的第一树脂砂层3；
28.凹槽2正中央，第一树脂砂层3顶端放置退让模块4，退让模块4形状与凹槽2的形状相同，且退让模块4的高度与凹槽2齐平；
29.退让模块4的周侧与凹槽2内壁周侧保持一定距离的间隙，且间隙内填充第二树脂
砂层5。
30.在本实施方式中，退让模块4的周侧与凹槽2内壁周侧保持50
‑
80mm的间隙。
31.在本实施方式中，钢结构汽车模具1一侧对称设置至少两个凹槽2，且两个凹槽2通过立筋隔断开。
32.在本实施方式中，退让模块4的周侧与凹槽2内壁周侧保持相同的间隙。
33.在本实施方式中，退让模块4采用软质材料，如有聚氨酯、软质聚氯乙烯泡沫塑料、炉渣等。
34.一种使用预防汽车模具钢铸造裂纹的模型装置的方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
35.步骤s1、通过运用铸造模拟仿真软件计算钢结构汽车模具1应力集中部位；
36.步骤s2、根据铸造模拟仿真软件提示应力集中部位形状设计出随型的退让块，并预先制作好合适尺寸的退让模块4；
37.步骤s3、造型埋砂过程中，凹槽2底面先放凹槽2高度的1/5
‑
1/2厚度的第一树脂砂层3，捯实的第一树脂砂层3；
38.步骤s4、再将退让模块4放入第一树脂砂层3顶端，与凹槽2持平，并与凹槽2内壁四周间距均匀；
39.步骤s5、退让模块4与凹槽2内壁的间隙中填入第二树脂砂层5，放满后采用振动紧实台微振紧实将退让模块4与钢结构汽车模具1一同紧实，保证第一/二树脂砂的紧实度，将退让块留在砂型中。
40.在本实施方式中，所述步骤s2中采用数控加工中心及热电阻丝切割加工出随形的退让模块4。
41.在本实施方式中，所述步骤s3中的应力集中部位指钢结构汽车模具1凹槽2的底面与立筋交接位置，和立筋与立筋交接位置。
42.在本实施方式中，在埋砂造型时，将预先制作好的退让模块4埋入应力集中部位，并与凹槽2内壁间的隔砂量在50mm
‑
80mm之间。
43.使用时：
44.本发明是根据汽车模具钢结构特点如图1，设计出随型的退让模块4，在造型埋砂过程中，凹槽2内底面先放80mm厚度树脂砂，捯实第一树脂砂层3，再将退让模块4放入中间，周边第二树脂砂层5壁厚根据铸件大小及壁厚，留出50mm
‑
80mm砂厚度，再将周边第二树脂砂层5捯实，退让模块4留在第二树脂砂层5中；
45.当铸件在冷却，收缩受砂型阻碍时退让模块将起到吸收应力作用，将铸件结构应力转移给第一树脂砂层3和，第二树脂砂层5最后被退让模块吸收，解决了因为收缩应力导致的铸件裂纹及铸件应力裂纹补焊报废的问题，提升了铸件的整体品质。
46.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。