本發(fā)明涉及一種裝置和方法，尤其是涉及一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的砂芯裝置和方法，它屬于機(jī)械類。

背景技術(shù)：

鐵型覆砂鑄造屬于特種鑄造之一，其鑄型是在金屬型內(nèi)腔上覆上一薄層覆膜砂形成鑄型。鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)是一種節(jié)能、節(jié)材的生產(chǎn)方式，已被許多鑄件生產(chǎn)企業(yè)所采用。鐵型覆砂一般主要用于鑄鐵鑄件的生產(chǎn)，生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，尺寸精度高，內(nèi)在組織及綜合機(jī)械性能好，是一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方法。

為了降低鑄鋼件生產(chǎn)的成本，提高鑄鋼鑄件的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，逐步開展了鑄鋼件的鐵型覆砂鑄造的生產(chǎn)應(yīng)用。與鑄鐵件鐵型覆砂鑄造應(yīng)用相比，鑄鋼件的生產(chǎn)應(yīng)用主要存在的問題就是因鑄鋼件的鑄造生產(chǎn)過程中，鑄件線收縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄鐵件，且鑄鋼在高溫時(shí)，強(qiáng)度等機(jī)械性能差，這樣當(dāng)采用鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)鑄鋼件時(shí)，鑄鋼鑄件特別容易產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象，從而造成鑄件報(bào)廢，這也是目前鑄鋼件生產(chǎn)較少采用鐵型覆砂工藝的原因之一。

公開日為2014年04月23日，公開號(hào)為號(hào) 103736937A的中國(guó)專利中，公開了一種名稱為“薄壁箱型鑄鋼件的防裂筋”的發(fā)明專利。該專利在鑄鋼件基體兩面連接處整體鑄出防裂筋，雖然該專利在薄壁箱型鑄鋼件中消除了開裂現(xiàn)象，但是該結(jié)構(gòu)并不適用于鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生熱裂的現(xiàn)象，故還是不能解決鑄鋼鑄件特別容易產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能有效地防止鑄鋼鑄件生產(chǎn)中熱裂缺陷，降低鑄件廢品率，利于鑄件產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，有效地調(diào)節(jié)砂芯裝置部位的冷卻速度的鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的砂芯裝置和方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的砂芯裝置，包括鐵型、覆砂層和鑄鋼鑄件，所述鐵型包括上鐵型和下鐵型，該上鐵型和下鐵型相互匹配，鐵型內(nèi)覆有覆砂層，鐵型內(nèi)有鑄型型腔，鑄鋼鑄件最終在該鑄型型腔內(nèi)鑄造成型，其特征在于：還包括易碎砂芯，所述易碎砂芯設(shè)置在鑄鋼鑄件易產(chǎn)生熱裂的部位處；結(jié)構(gòu)合理，能有效地防止鑄鋼鑄件生產(chǎn)中熱裂缺陷，降低鑄件廢品率，并可有效地調(diào)節(jié)砂芯裝置部位的冷卻速度。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述易碎砂芯為雙層結(jié)構(gòu)，易碎砂芯的中間開有蜂窩狀空洞孔；在受到一定的擠壓作用力下，該蜂窩狀空洞孔結(jié)構(gòu)破碎，使原來的易碎砂芯尺寸在受擠壓力的方向縮小或縮短。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述易碎砂芯在鑄鋼鑄件冷卻過程中，該易碎砂芯中間的蜂窩狀空洞孔在收縮應(yīng)力作用下易碎破裂，從而使易碎砂芯形成鑄型處與鑄鋼鑄件之間產(chǎn)生間隙；使原來該部位的受阻收縮變成不受阻收縮，釋放了鑄件固態(tài)冷卻過程線收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，避免鑄鋼鑄件在該部位產(chǎn)生熱裂缺陷。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述易碎砂芯的雙層結(jié)構(gòu)其中的一層根據(jù)鑄件冷卻要求也可由冷鐵形成；通過調(diào)整冷鐵的厚度，來調(diào)整鑄件該部位的所需要的冷卻速度，滿足鑄件凝固冷卻的要求。

本發(fā)明還提供一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的方法，步驟如下：

（1）將易碎砂芯放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位；

（2）將鋼水澆注進(jìn)入鑄型型腔、凝固冷卻；

（3）在鑄鋼鑄件冷卻收縮時(shí)，因鑄件線收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，將易碎砂芯擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙；

（4）將因鑄件固態(tài)冷卻過程產(chǎn)生線收縮時(shí)，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力基本釋放，防止了因鑄件收縮應(yīng)力過大而造成鑄件熱裂的現(xiàn)象發(fā)生。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述易碎砂芯的破碎強(qiáng)度應(yīng)小于鑄鋼鑄件在凝固完成后的冷卻過程中該部位產(chǎn)生熱裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、在鐵型覆砂鑄型中采用這種砂芯裝置，能有效地防止鑄鋼鑄件生產(chǎn)中熱裂缺陷的發(fā)生；２、通過改變砂芯結(jié)構(gòu)中冷鐵安放位置和冷鐵厚度，來調(diào)整鑄件該部位的凝固冷卻速度，來獲得對(duì)鑄件凝固過程較為有利的凝固冷卻條件，降低鑄件廢品率；３、采用易碎砂芯裝置的鐵型覆砂鑄型的鐵型，大大方便了開箱出鑄件過程中鑄件與鐵型的分離；4、采用易碎砂芯裝置鑄型生產(chǎn)的鑄件，鑄件的受阻收縮程度在為減輕，鑄件的鑄造殘余應(yīng)力大大減少，有利于鑄件產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例易產(chǎn)生熱裂部位的結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例易產(chǎn)生熱裂部位的結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例鐵型覆砂鑄鋼件易碎砂芯結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖4是圖3擠壓破碎后易碎砂芯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例鐵型覆砂鑄鋼件易碎砂芯結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖6是圖5擠壓破碎后易碎砂芯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例放置易碎砂芯裝置的鑄型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例易碎砂芯在鑄鋼件冷卻過程中被擠碎防止熱裂產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：鐵型1，上鐵型11，下鐵型12，覆砂層2，易碎砂芯3，鑄型型腔4，鑄鋼鑄件5，蜂窩狀空洞孔6，受阻部位A，冷卻受阻熱裂處B，擠壓力F。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例。

參見圖1至圖8，本實(shí)施例中的鐵型1包括上鐵型11和下鐵型12，該上鐵型11和下鐵型12相互匹配，鐵型1內(nèi)覆有覆砂層2，鐵型1內(nèi)有鑄型型腔，鑄鋼鑄件5設(shè)置在該鑄型型腔內(nèi)，易碎砂芯3設(shè)置在鑄鋼鑄件5易產(chǎn)生熱裂的部位處。

本實(shí)施例中的易碎砂芯3在鑄鋼鑄件5固態(tài)冷卻過程中，該易碎砂芯3中間的蜂窩狀空洞孔6在收縮應(yīng)力作用下易碎破裂，從而使易碎砂芯3形成鑄型處與鑄鋼鑄件5之間產(chǎn)生間隙；易碎砂芯3為雙層結(jié)構(gòu)，易碎砂芯3的中間開有蜂窩狀空洞孔；易碎砂芯3的雙層結(jié)構(gòu)其中的一層根據(jù)鑄鋼鑄件5冷卻要求也可由冷鐵形成。

本實(shí)施例還提供一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的方法，步驟如下：

（1）將易碎砂芯3放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位；

（2）將鋼水澆注進(jìn)入鑄型型腔、凝固冷卻；

（3）在鑄鋼鑄件5冷卻收縮時(shí)，因鑄件線收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，將易碎砂芯3擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙；

（4）將因鑄件固態(tài)冷卻過程產(chǎn)生線收縮時(shí)，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力基本釋放，防止了因鑄件收縮應(yīng)力過大而造成鑄件熱裂的現(xiàn)象發(fā)生。

本實(shí)施例中的易碎砂芯3的破碎強(qiáng)度應(yīng)小于鑄鋼鑄件5在凝固完成后的冷卻過程中該部位產(chǎn)生熱裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度。

本實(shí)施例在鑄鋼鑄件5易產(chǎn)生熱裂的部位放置易碎成型砂芯，當(dāng)鑄鋼鑄件5在凝固冷卻完成后的冷卻過程中，隨著鑄件的線收縮，收縮應(yīng)力的增加，作用在易碎成型砂芯上的收縮應(yīng)力將砂芯擠碎，最終將線收縮應(yīng)力完全釋放，避免了熱裂現(xiàn)象的發(fā)生。

本實(shí)施例鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)中防止熱裂的易碎砂芯裝置工作原理：鐵型覆砂鑄造的鑄型是在成形的完全沒有退讓性的鐵型上覆上一薄層覆膜而成，鑄型型腔4薄覆砂層后面為完全剛性的鐵型。因此，鐵型覆砂的鑄型剛性非常高，鑄型的退讓性很差。鑄件澆注進(jìn)入鑄型后，隨著溫度的逐漸降低，鐵水或鋼水從液態(tài)向固態(tài)進(jìn)行冷卻凝固，待凝固完成后，隨著溫度的進(jìn)一步降低，鑄件開始進(jìn)行固態(tài)收縮，產(chǎn)生一定的線收縮，直到鑄件溫度降低到開箱溫度，進(jìn)行開箱出鑄件。因?yàn)殍F型覆砂鑄型的剛性很好，鑄型在鑄件冷卻過程中基本很少有退讓性，這樣隨著鑄件的冷卻收縮、線收縮，在受到鑄型的阻礙，鑄件就會(huì)產(chǎn)生很大的受阻應(yīng)力，當(dāng)受阻應(yīng)力大于鑄件該部位的熱強(qiáng)度時(shí)，該部位就會(huì)產(chǎn)生裂紋，也就是俗稱的“熱裂”，如圖1-圖2所示，受阻部位A和冷卻受阻熱裂處B。

在普通砂型鑄造生產(chǎn)中，相同的鑄件由于砂型鑄型有相當(dāng)?shù)耐俗屝?，就不容易產(chǎn)生熱裂。而鐵型覆砂鑄型的高剛性，少有退讓性，就特別容易造成鑄鋼鑄件5收縮受阻部位的熱裂缺陷。

如圖7所示，在鑄型中鑄件冷卻過程中受阻部位放置易碎砂芯3，鑄件澆注后凝固后的冷卻過程中線收縮會(huì)產(chǎn)生一定收縮應(yīng)力時(shí)，當(dāng)收縮的應(yīng)力還小于產(chǎn)生熱裂的應(yīng)力，而大于易碎砂芯3結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度時(shí)，易碎砂芯3破碎，鑄型受阻部位就產(chǎn)生了一定的空隙空間，這樣鑄件受阻部位可以自由收縮不再受阻，收縮應(yīng)力就完全釋放了，從而消除了鑄件產(chǎn)生熱裂的條件，確保鑄件完整，消除熱裂缺陷。

本實(shí)施例主要是將易碎砂芯3放置于鑄型中鑄件易產(chǎn)生熱裂缺陷的部位，當(dāng)鋼水澆注進(jìn)入鑄型、凝固冷卻完成，在隨后的固態(tài)冷卻過程中，當(dāng)鑄件的線收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于砂芯破碎強(qiáng)度時(shí)，即鑄件的線收縮產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)小于產(chǎn)生熱裂的應(yīng)力，易碎砂芯3就破碎，在易碎砂芯3與鑄件之間形成一定的空間間隙，使原來該部位的受阻收縮變成不受阻收縮，釋放了鑄件固態(tài)冷卻過程線收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，可避免鑄件在該部位產(chǎn)生熱裂缺陷。

如圖3-圖6所示，本實(shí)施例中易碎砂芯3的結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，中間為蜂窩狀空洞孔，在受到一定的擠壓作用力下，該蜂窩結(jié)構(gòu)破碎，使原來的砂芯尺寸在受擠壓力F的方向縮小或縮短。

將本實(shí)施例中的易碎砂芯3放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位，在鑄鋼鑄件5的冷卻收縮時(shí)，因鑄件線收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，會(huì)將該砂芯擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙，如圖8所示，這樣就將因鑄件固態(tài)冷卻過程產(chǎn)生線收縮時(shí)，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力基本釋放，防止了因鑄件收縮應(yīng)力過大而造成鑄件熱裂的現(xiàn)象發(fā)生。

此外，本實(shí)施例中的易碎砂芯3還可用于鐵型覆砂鑄造工藝中調(diào)整鑄件熱節(jié)部位冷卻速度。為了調(diào)整砂芯部位鑄件的冷卻速度，砂芯雙層結(jié)構(gòu)中的一層也可由冷鐵形成，這樣可通過調(diào)整冷鐵的厚度，來調(diào)整鑄件該部位的所需要的冷卻速度，滿足鑄件凝固冷卻的要求，使本實(shí)施例中的易碎砂芯3起到消除砂芯放置部位熱裂、以及調(diào)整該部位凝固冷卻狀態(tài)的雙重作用。

本實(shí)施例中的易碎砂芯3的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇，若選用多個(gè)易碎砂芯3，則多個(gè)易碎砂芯3均放置在鑄鋼鑄件5易產(chǎn)生熱裂的部位處，有效地防止鑄鋼鑄件5生產(chǎn)中熱裂缺陷的發(fā)生。

通過上述闡述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已能實(shí)施。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。