一种具有保温结构的涡旋类零件铸造模具的制作方法

1.本实用新型属于铸造模具技术领域，具体地涉及一种具有保温结构的涡旋类零件铸造模具。


背景技术：

2.近年来，随着压缩机产业的高速发展，涡旋类零件大量进入铸造市场。其中灰铁动静盘是最具技术含量的重要零部件之一，生活生产中因压缩机动静盘失效裂开，往往会给使用者带来巨大的人身伤害和财产损失。因此，在其硬度、抗冲击性和疲劳性能方面都有着较高的要求，对铸造生产也提出了特殊的要求。
3.目前的铸造模具在浇注时，由于涡旋部分壁薄，该部分的铁水温度下降较快，与其他部位的温度场不一致，导致凝固过程不均匀，从而会有涡旋型线部位冷却过快、硬度过高的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述情况，为了解决空调压缩机静盘等涡旋类零件纵向剖面硬度不合格、硬度分布不均匀的问题，本实用新型提供了一种具有保温结构的涡旋类零件铸造模具，包括正压板和反压板；反压板设有凹陷的第二型腔，正压板在与第二型腔对应的位置设有凹陷的第一型腔，第一型腔内侧底面的居中位置还设有凹陷的保温块型腔；还包括夹设于第二型腔和第一型腔之间的砂芯，砂芯靠近第一型腔的一侧为底板，其形状与第一型腔的保温块型腔以外的部分相匹配并嵌入其中固定，另一侧具有与底板一体成型的突出部并在其与第二型腔之间形成零件型腔；在砂芯的底板的居中位置还设置有一个贯通的出水口，连通保温块型腔和零件型腔；在正压板和反压板上还包括用于在合型后连通外界与零件型腔的浇口及浇道，以及与零件型腔连通的冒口部。
5.优选的，出水口与零件型腔仅有一处重叠。
6.优选的，出水口的形状为类圆台或类棱台形，从保温块型腔至零件型腔的方向上，出水口的横截面积逐渐缩小。
7.优选的，保温块型腔与砂芯所围成的空间形状为类正方体、类长方体或半球体，且在沿着远离砂芯的方向上，其横截面积是逐渐缩小的。
8.优选的，正压板上还设有保温块浇道，形成不经过零件型腔而直接连通保温块型腔与浇口的通道。
9.优选的，在第一型腔内、保温块型腔的旁边，还设置有凹陷的定位槽，在砂芯上与之相应地设置有突出的芯钉；安装砂芯时，芯钉相配合地嵌入定位槽中固定。
10.进一步的，芯钉为截面呈矩形或圆角矩形的块状；定位槽的形状与芯钉相匹配。
11.进一步的，保温块型腔与定位槽并排相邻并连通；安装砂芯后，芯钉位于该连通位置的外侧面形成定位槽位于该连通位置的内侧面。
12.优选的，零件型腔的数量为三个。
13.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：采用本实用新型的模具铸造出的零件产品，涡旋外观不良率和内部加工不良率明显降低，涡旋纵向切面硬度均匀，有效避免硬度超差，产品质量高且稳定。
14.这是因为，在浇注过程中，对于现有技术，由于静盘等涡旋类零件的涡旋壁薄，顶端部分铁水冷却速度较快，会形成晶粒度高的内部组织，宏观表现为硬度高。而本实用新型的方案在零件涡旋部分顶部中心位置设置有保温块，浇注时零件产品与保温块同时充型，由于保温块结构厚大，冷却速度慢，可以为与之相邻的涡旋薄壁部分提供热量，降低涡旋薄壁部分冷却速度，促进晶粒长大，从而起到降低硬度的作用。
15.此外，保温块与零件仅在一处相连，且优选采用压边方式，相连处截面积较小，因此较容易加工去除。
附图说明
16.图1为本实用新型一实施例中合型后局部剖面结构示意图。
17.图2为本实用新型一实施例中砂芯的结构示意图。
18.图3为本实用新型一实施例中正压板的结构示意图。
19.图4为本实用新型一实施例中反压板的结构示意图。
20.图5为本实用新型一实施例浇注后获得的铸件的结构示意图。
21.图号说明：1、正压板；2、反压板；3、第一型腔；4、第二型腔；5、保温块型腔；6、砂芯；7、突出部；8、零件型腔；9、出水口；10、保温块浇道；11、定位槽；12、芯钉；13、冒口部；14、零件；15、保温块。
具体实施方式
22.请参阅图1、图3、图4，本实用新型的一种具有保温结构的涡旋类零件铸造模具，包括正压板1和反压板2。如图4所示，反压板2设有凹陷的第二型腔4。如图3所示，正压板1在与第二型腔4对应的位置设有凹陷的第一型腔3，第一型腔3内侧底面的居中位置还设有凹陷的保温块型腔5。如本领域公知的，浇注时正压板1和反压板2相对地拼合，第一型腔3与第二型腔4亦相对地拼合。
23.还包括夹设于第二型腔4和第一型腔3之间的砂芯6，请参阅图1、图2，砂芯6靠近第一型腔3的一侧为底板，其形状与第一型腔3的保温块型腔5以外的部分相匹配并嵌入其中固定，另一侧具有与底板一体成型的突出部7并在其与第二型腔4之间形成零件型腔8。如本领域公知的，请参阅图2，突出部7为涡旋状，涡旋类零件的涡旋壁部分形状即为突出部7的间隙部分形状。在砂芯6的底板的居中位置还设置有一个贯通其两侧的出水口9，连通保温块型腔5和零件型腔8。
24.优选的一实施方式中，如图1所示，出水口9的形状为类圆台或类棱台形，从保温块型腔5至零件型腔8的方向上，出水口9的横截面积逐渐缩小。进一步的，出水口9与零件型腔8仅有一处重叠，重叠部分的宽度小于突出部7的涡旋壁间的空隙的宽度。
25.请参阅图5，得到的铸件中包含零件部分的形状即为图1中零件型腔8的形状，保温块型腔5中形成保温块15，保温块15下方具有由出水口9形成的连接部，该连接部下端逐渐缩小，与涡旋类零件14(例如空调压缩机静盘)的涡旋形壁的顶端于面积较小的一点相连，
且采用压边的方式，偏移错开一段距离，进一步缩小连接处面积，这样便于后续加工去除保温块15及连接部，从而获得所要的零件毛坯。
26.保温块型腔5与砂芯6所围成的空间形状为类正方体、类长方体或半球体，且在沿着远离砂芯6的方向上，其横截面积是逐渐缩小的。图1、图3、图5所示为类正方体或类长方体的实施例，可以理解的是，保温块型腔5决定保温块15的形状，保温块15大体为此种方体，同时具有拔模斜度及倒角，便于铸件脱模。对于保温块15为半球体的情况，该半球体是扣放在零件14上的，半球体的平面一侧靠近零件14。保温块15采用此类模数较大的形状，结构厚大，冷却速度慢，从而为与之相邻的涡旋薄壁部分提供热量，降低涡旋薄壁部分冷却速度，促进晶粒长大，起到降低硬度的作用，防止该部分形成晶粒度高的内部组织，导致硬度过高、零件硬度不均匀。
27.优选的一实施方式中，如图3所示，正压板1上还设有保温块浇道10，形成不经过零件型腔8而直接连通保温块型腔5与浇口的通道。需要说明的是，对于不具有保温块浇道10的实施例，浇注的铁水依然可以通过砂芯6上的出水口9溢流将保温块型腔5充型，但是此时溢出的铁水温度相对低，保温效果不佳。具有保温块浇道10可以改善这种情况，铁水从浇口注入，一部分通过下方的浇道进入零件型腔8，另一部分同时通过保温块浇道10进入保温块型腔5，这样保证充入保温块型腔5的铁水温度较高，可延缓保温块15冷却时间，保温效果更好。
28.再一实施方式中，如图1、图3所示，在第一型腔3内、保温块型腔5的旁边，还设置有凹陷的定位槽11，在砂芯6上与之相应地设置有突出的芯钉12，芯钉12为截面呈矩形或圆角矩形的块状。安装砂芯6时，芯钉12相配合地嵌入定位槽11中固定，具有芯钉12结构更加有助于砂芯6的定位和固定。
29.进一步的，如图1所示，保温块型腔5与定位槽11并排相邻并连通；安装砂芯6后，芯钉12位于连通位置的外侧面形成定位槽11相应位置的内侧面。即，保温块型腔5缺少的一侧面被芯钉12挡住，从而形成完整的保温块型腔。这样无需单独开设较深的定位槽，结构更简单。
30.另一种具体实施方式中，零件型腔8的数量为三个，排布方式如图2-4所示，这样尽可能地充分利用面积，一次浇注出三个零件毛坯。
31.在正压板1和反压板2上还包括用于在合型后连通外界与零件型腔8的浇口及浇道，以及与零件型腔8连通的冒口部13。可以理解的是，本实用新型的铸造模具中未详述的其他结构，例如砂箱、浇口、浇道、冒口部13、排气孔等，均为现有技术，能够实现该功能的具体结构均可，也可参阅图3、图4，本领域技术人员能够根据专业常识进行相应的设置，从而实现本实用新型的方案及其效果，故本文不再赘述。
32.采用本实用新型的方案可以批量生产强度高、纵向剖面硬度合格且均匀的涡旋类零件，例如铸铁类涡旋压缩机静盘系列产品。配合采用预处理方式、净化铁水，以及对生产各个环节严加把控等，最终产品可实现抗拉强度≧250n/mm2、珠光体≧90％、涡旋纵向切面硬度197-255hb。对于之前采用的现有技术方案，铸件产品涡旋外观不良率高(16-20％)、内部加工不良率高(4-6％)，且涡旋纵向切面硬度不均匀、存在硬度超差问题(一般是部分区域硬度过高，进而导致容易失效断裂)；采用本实用新型方案，铸件产品涡旋外观不良率降至4-5％，内部加工不良率降至1-1.5％，且涡旋纵向切面硬度均匀合格。综上所述，本实用
新型的方案灵活使用保温块工艺，控制铸件各部分冷却过程，生产的产品质量更高且稳定，更能够满足相关标准及使用需要；产生不合格产品的概率低，从而提高了生产效率。
33.以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细说明，但本实用新于上述实施例，本领域的技术人员根据本实用新型的发明构思在没有做出创造性劳动的前提下加以等同替换或改变等所得到的技术方案，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。