一种暗冒口砂芯结构及铸件砂芯结构的制作方法

1.本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种暗冒口砂芯结构及铸件砂芯结构。


背景技术：

2.近年来，3d打印增材技术快速发展，为铸造行业带来了极大的便利，尤其适用于生产吨位小、结构复杂的铸件；随着3d打印技术的不断推广应用，采用该技术所面临的新的问题也逐渐增多，其中某些采用3d打印技术生产铸件，由于该类铸件的特殊结构需要设计暗冒口进行补缩，暗冒口绝大多数为保温冒口。
3.采用3d打印制作砂芯不同于采用传统式手工制作砂芯，传统手工制作砂芯可以在流砂过程中将保温冒口套铺设完成，采用3d打印制作砂芯则是将砂芯整体打印完成后再铺设保温冒口套，同时由于3d打印砂芯受打印机可打印尺寸限制，一般单个砂芯高度不能超过1000mmm，因此需要将铸件整体砂芯从高度方向分割，会存在一个完整的暗冒口腔分割为两部分的情况，这样使得上半部分砂芯的暗冒口保温冒口套铺设比较困难，现有技术中将上半部分砂芯的暗冒口保温冒口套用胶粘接在暗冒口腔中，或者使用螺钉将保温冒口套固定在暗冒口腔中，采用这些方式固定的保温冒口套稳定性差，钢水浇注过程中容易将保温冒口套冲掉造成风险，基于目前3d打印砂芯暗冒口保温冒口套铺设困难的问题丞待解决。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中设置暗冒口保温冒口套困难，暗冒口保温冒口套铺设不稳固及铺设后需要二次填砂的问题，本发明提供一种暗冒口砂芯结构及铸件砂芯结构，也即提供主要应用于3d打印砂芯暗冒口保温冒口套的铺设的砂芯结构，且特别涉及采用3d方式制作砂芯时将整体砂芯划分为若干砂芯后造成暗冒口一分为二的情况。
5.一种暗冒口砂芯结构，包括第一砂芯、第二砂芯和暗冒口砂芯；所述第一砂芯上设置有与所述暗冒口砂芯匹配的第一暗冒口砂芯腔，且设置有与第一暗冒口砂芯腔连通的出气孔；所述出气孔与外界连通；所述第二砂芯上设置有与所述暗冒口砂芯匹配的第二暗冒口砂芯腔，且设置有与第二暗冒口砂芯腔连通的铸件型腔；将所述暗冒口砂芯置于所述第二暗冒口砂芯腔内，组合所述第一砂芯和所述第二砂芯，并使得所述暗冒口砂芯置于所述第一暗冒口砂芯腔内；所述暗冒口砂芯设置有空腔，且分别与所述铸件型腔和所述出气孔连通。
6.作为本发明进一步的方案，所述暗冒口砂芯设置为环形结构。
7.作为本发明进一步的方案，所述暗冒口砂芯包括第一端部和第二端部，所述第二端部嵌入保温冒口套，所述第一端部嵌入保温冒口套盖板，所述保温冒口套与所述保温冒口盖板抵接；所述第二端部置于所述第二暗冒口砂芯腔内；所述第一端部置于所述第一暗冒口砂芯腔内；所述保温冒口盖板上设置有通孔，用于与所述出气孔连通。
8.作为本发明进一步的方案，所述保温冒口套由若干保温冒口块组合围成，保温冒口块优选为保温砖，也即保温冒口套由多个矩形保温砖组合围成，同时在保温冒口套上设
置保温冒口套盖板，保温砖中间有多个孔洞，可以有效阻隔热量传递，其主要作用是避免钢水和树脂砂直接接触且本身又有阻隔热量传递功能，可以有效保证暗冒口长时间处于一个高温状态，持续为铸件补缩，提高冒口补缩效率。
9.作为本发明进一步的方案，所述保温冒口套与所述保温冒口套盖板设置为一体式结构。
10.作为本发明进一步的方案，所述暗冒口砂芯的外径沿所述第一端部至所述第二端部的方向逐渐减增大，即所述暗冒口砂芯的外壁为锥形，锥度优选为3度；这样设置为了避免所述第一砂芯与所述第二砂芯组芯时所述暗冒口砂芯与所述第一暗冒口砂芯腔剐蹭。
11.作为本发明进一步的方案，所述保温冒口套的高度与所述保温冒口盖板的高度之和小于或等于所述暗冒口砂芯的高度。
12.作为本发明进一步的方案，为了保证暗冒口内的钢水有足够的吃砂量，所述暗冒口砂芯的厚度需大于等50mm，并且为了便于现场操作人员观察及便于操作，所述暗冒口砂芯的厚度不能太厚，否则不利于搬运及操作，因此，所述暗冒口砂芯的厚度优选为50mm至60mm。
13.作为本发明进一步的方案，所述暗冒口砂芯与匹配的所述第一暗冒口砂芯腔或所述第二暗冒口砂芯腔为间隙配合；优选地间隙设置为3mm至5mm。
14.作为本发明进一步的方案，所述暗冒口砂芯的高度小于所述第一暗冒口砂芯腔和所述第二暗冒口砂芯腔的深度之和。
15.本发明还公开了一种铸件砂芯结构，包括上述任一所述的暗冒口砂芯结构。
16.本发明提供了一种暗冒口砂芯结构，通过设计暗冒口砂芯，在暗冒口芯中铺设保温冒口套的方式，将暗冒口芯镶嵌与第二砂芯上，第二砂芯预留和暗冒口芯配合的空腔，空腔和暗冒口芯外轮廓设置一定间隙，最后合上第一砂芯，避免了用螺钉或者水玻璃胶从下面固定暗冒口保温套的操作，同时也不用再进行二次填砂操作，降低现场工人铺设暗冒口保温套难度的同时也有效规避了二次填砂带来的型腔内散砂处理困难问题。
附图说明
17.图1为第一砂芯结构示意图；
18.图2为第二砂芯结构示意图；
19.图3为暗冒口砂芯与第二砂芯组配示意图；
20.图4为暗冒口砂芯嵌入保温冒口套示意图；
21.图5为暗冒口盖板结构示意图；
22.100-第一砂芯；200-第二砂芯；300-暗冒口砂芯；400-保温冒口套；500-保温冒口套盖板；110-第一暗冒口砂芯腔；210-第二暗冒口砂芯腔。
具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面结合具体实施例并参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或顺序。
25.一般由于3d打印设备可打印砂芯高度的限制，在分芯过程中大多数情况会将暗冒口一分为二，尤其是包含有多个高度不同的暗冒口时，将暗冒口一分为二的情况无法避免，其中暗冒口一分为二，导致暗冒口保温套也被一分为二；因此，铺设暗冒口保温冒口套时，需要将上部砂芯吊起，操作人员在砂芯下方通过胶水或钉子等将暗冒口保温冒口套固定在上部砂芯的暗冒口腔中，之后与下部砂芯和芯，这样操作复杂并且保温冒口套的稳定性差，操作人员的安全也无法保障。
26.本实施例根据上述情况，主要以铸件砂芯采用3d打印制作时由于打印机的限制使得暗冒口一分为二的情况，设计一种暗冒口砂芯结构，克服上述过程中暗冒口保温冒口套难铺设的问题。暗冒口砂芯结构设计过程步骤包括以下：
27.s01，根据铸件的结构进行冒口设计，确定暗冒口设置位置。
28.s02，根据铸件铸造工艺设置要求及打印设备可打印砂芯尺寸等因素，将铸件整体砂芯合理划分为若干暗冒口砂芯结构；并根据暗冒口设置位置及铸件型腔的位置，将暗冒口砂芯结构划分为第一砂芯和第二砂芯；其中，第一砂芯上放置暗冒口的位置设置与暗冒口砂芯匹配的第一暗冒口砂芯腔，且设置有与第一暗冒口砂芯腔连通的出气孔；出气孔与外界连通，用于排出铸件型腔内的气体；第二砂芯上放置暗冒口的位置设置有与暗冒口砂芯匹配的第二暗冒口砂芯腔，且设置有与第二暗冒口砂芯腔连通的铸件型腔。
29.s03，根据保温冒口套的尺寸制作暗冒口砂芯，暗冒口砂芯设置有空腔，且分别与铸件型腔和出气孔连通。
30.s04，在暗冒口砂芯的孔内嵌入保温冒口套，并盖上保温冒口套盖板；将暗冒口砂芯嵌有保温冒口套的一端置于第二暗冒口砂芯腔内；组芯第一砂芯和第二砂芯，使得暗冒口砂芯嵌有保温冒口套盖板的一端置于所述第一暗冒口砂芯腔内；其中保温冒口套盖板上设置有通孔，用于与出气孔连通。
31.实施例一：参加附图1至5所示，一种暗冒口砂芯结构的具体结构为：包括第一砂芯100、第二砂芯200和暗冒口砂芯300；第一砂芯100上设置有与暗冒口砂芯300匹配的第一暗冒口砂芯腔110，且设置有与第一暗冒口砂芯腔110连通的出气孔；出气孔与外界连通；第二砂芯200上设置有与暗冒口砂芯300匹配的第二暗冒口砂芯腔210，且设置有与第二暗冒口砂芯腔210连通的铸件型腔；将暗冒口砂芯300置于第二暗冒口砂芯腔210内，组合第一砂芯100和第二砂芯200，并使得暗冒口砂芯300置于第一暗冒口砂芯腔110内；暗冒口砂芯300设置有空腔，且分别与铸件型腔和出气孔连通。其中，暗冒口砂芯300的高度小于第一暗冒口砂芯腔110和第二暗冒口砂芯腔210的深度之和。
32.具体地，暗冒口砂芯300设置为环形结构，包括第一端部和第二端部，第二端部嵌入保温冒口套400，第一端部嵌入保温冒口套盖板500，保温冒口套400与保温冒口盖板500抵接，保温冒口套400的高度与保温冒口盖板500的高度之和小于或等于暗冒口砂芯300的高度；第二端部置于第二暗冒口砂芯腔210内；第一端部置于第一暗冒口砂芯腔110内；其中暗冒口砂芯300与匹配的第一暗冒口砂芯腔110或第二暗冒口砂芯腔210为间隙配合，间隙设置为3mm至5mm。保温冒口盖板500上设置有通孔，用于与出气孔连通；其中保温冒口套盖板500的结构根据实际使用工况进行选择设计，可以为阶梯式结构，也可以是平板结构。
33.其中，为了避免第一砂芯100与第二砂芯200组芯时暗冒口砂芯300与第一暗冒口砂芯腔110剐蹭，暗冒口砂芯300的外径沿第一端部至第二端部的方向逐渐减增大，即暗冒口砂芯300的外壁为锥形，锥度可设置为3度，可根据实际工况进行适应新的锥度设计。
34.实施例二，在实施例一的基础上，其中保温冒口套400由若干保温冒口块组合围成，也即保温冒口套400可以为若干个保温砖围合而成。
35.实施例三，在实施例一的基础上，其中保温冒口套400与保温冒口套盖板500设置为一体式结构，也即将保温冒口套400与保温冒口套盖板500采用与保温砖材质相同的材质制作为一体式结构，这样使得铺设的保温结构部件更加稳定，且方便操作放置。
36.基于本发明实施例公开的一种暗冒口砂芯结构，本发明实施例还公开一种铸件砂芯结构，包括上文任意实施例所述的暗冒口砂芯结构。
37.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。