專利名稱：鑄型結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法
本方法屬于型體造型方法型體的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法。多數(shù)情況下，是鑄造用的鑄型結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法、或是疊片造型的型體的構(gòu)成方法。
因鑄型用于高溫金屬液體的澆鑄，必須經(jīng)歷一個(gè)高溫的過程。除了金屬模等鑄型外，已知的大多數(shù)鑄型需要由耐高溫又能透氣的砂類材料，經(jīng)過模具的翻造而成的。由于受到造型設(shè)備的限制，翻砂時(shí)，在型箱內(nèi)除了模具外的空腔，都必須充滿型砂，所使用的造型材料(型砂)的量難以進(jìn)一步的減少。而且，為防止造型材料在高溫時(shí)被燒結(jié)，并最終能從鑄件上清除造型材料。現(xiàn)行工藝大多數(shù)采用耐高溫(不燒結(jié))的砂類材料，難以利用更為廉價(jià)的(易燒結(jié)的)黏土類等材料。
本方法的目的在于，利用場(chǎng)(靜電)造型設(shè)備的逐層布置的優(yōu)點(diǎn)，基本上使用更為廉價(jià)的黏土粉等類的材料，來構(gòu)成殼型的鑄型，同時(shí)又減少造型材料的量。
本方法的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，利用最新穎的逐層布置薄片的場(chǎng)造型工藝，基本上用黏土粉等更廉價(jià)的材料布置殼型的鑄型，在殼型的鑄型上，設(shè)置最終解體用的解體縫或節(jié)點(diǎn)，布置少量的砂類材料連接殼型，構(gòu)成完整的鑄型。
優(yōu)點(diǎn)和積極效果逐層布置成型的場(chǎng)造型工藝，在填空材料的鋪墊下，可以布置出殼型的鑄型，殼型鑄型所用的造型材料很少，大大節(jié)省了造型用的材料。設(shè)置了解體縫(或節(jié)點(diǎn))，使黏土等材料為主的鑄型雖然會(huì)經(jīng)過高溫而燒結(jié)，鑄型最終完全可通過解體縫(或節(jié)點(diǎn))而得以被解體，(及最終被清除)。有了少量耐高溫的砂類材料，連接整個(gè)鑄型，可使鑄型完整和牢固，不必由易燒結(jié)的材料來連接鑄型。由于整個(gè)鑄型基本上都是由最廉價(jià)的黏土、水泥等等類的材料構(gòu)成，大大降低了鑄型的材料成本。


圖1．長(zhǎng)方體型腔的鑄型。
圖2．圓柱體型腔的鑄型。
圖3．球體型腔的鑄型。
圖4．殼型和解體縫。
圖5、圖6．弧片與端片。
圖7、圖8、圖9．解體縫與搭接頭。
圖10．加強(qiáng)筋(及解體點(diǎn))和加強(qiáng)條[及解體(連接)點(diǎn)]與殼型。
實(shí)施例根據(jù)本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)93106719.7的“形體造型工藝”以及相關(guān)的95109600.1的“圖形薄片的制備方法”等的技術(shù)構(gòu)思。利用場(chǎng)造型設(shè)備，是有可能在一層層填空材料的鋪墊下，可將粉末狀的造型材料一層層地布置成任意形狀的很薄的殼體。這種殼體同樣也可以用于鑄型。
作為一個(gè)鑄型，除了要考慮到鑄型本身的強(qiáng)度等很多因素外，還要考慮造型材料的耐高溫性，及鑄造后造型材料的可清除性-解體和清理。本方法是想利用最廉價(jià)的黏土或水泥等類材料，來作為鑄型的主要用材料。因此，要考慮到該鑄型在經(jīng)過澆鑄炙熱的金屬液體后，由于黏土經(jīng)高溫會(huì)被燒結(jié)，主要采用黏土等的鑄型本身難以從鑄件上清除。為了清除會(huì)被燒結(jié)的殼型，在鑄型上設(shè)計(jì)出整個(gè)鑄型的解體縫。這些縫隙隔開各個(gè)殼片，避免在高溫時(shí)殼片間相互燒結(jié)。因而，整個(gè)鑄型即使經(jīng)過了高溫，各個(gè)殼片各自獨(dú)立，互不連接。最終，可以從這些解體縫處分解鑄型，就能方便地將造型材料從鑄件上清除掉。
實(shí)施例1如圖1所示。薄片1、2，解體縫5。
制作一個(gè)長(zhǎng)方體的型腔的鑄型。立體幾何學(xué)上，一個(gè)長(zhǎng)方體形的空腔可由六個(gè)平面合圍而成(或六塊薄板圍成)。
先將殼型材料按長(zhǎng)方體的六個(gè)表面的形狀和尺寸，分別制作出六片各個(gè)相同的殼片1、2。每一片殼片與其相對(duì)應(yīng)的表面，形狀相同、尺寸略為小些。將這六片殼片1、2拼裝成所需要的長(zhǎng)方體的型腔，在殼片與殼片之間留出很小的縫隙--解體縫5；或在這些縫隙-解體縫5--內(nèi)都填入另外一種造型材料。
這樣，一個(gè)完整的長(zhǎng)方形鑄型的型腔，就是由這六片殼片與縫隙拼合而成。
實(shí)施例2如圖2所示?；∑?，端片7，解體縫5。
制作一個(gè)圓柱形型腔的鑄型。如圖6所示。這里圓柱的直徑為d。制作一個(gè)內(nèi)徑為d的薄壁圓筒，將圓筒均勻地分割為三個(gè)圓弧形的殼片(弧片)6。將圓弧片的各個(gè)邊都削去一點(diǎn)點(diǎn)。將三片圓弧片6圍成一個(gè)圓筒(直徑為d)，圓弧片之間都留有極小的間隙-解體縫5。為圓筒的兩端各做一個(gè)很薄的端片7，設(shè)在圓筒的兩端。端片與圓筒之間也留有極小的間隙-解體縫5。
這樣，三個(gè)圓弧片6和兩個(gè)端片7構(gòu)成了一個(gè)鑄型，其內(nèi)部即成為一個(gè)直徑為d的圓柱形的型腔。
圓弧片或端片都是構(gòu)成一個(gè)殼型鑄型的各個(gè)小的、局部的薄片，可統(tǒng)稱為殼片。
實(shí)施例3如圖3所示。球形殼片3、4，解體縫5。
制作一個(gè)有圓球體型腔的鑄型。在這個(gè)圓球的表面分割成很多塊小曲面，按每個(gè)小曲面的形狀和尺寸，制作出每個(gè)曲面形的殼片3、4，(尺寸略小一些)。將各個(gè)曲面形的殼片拼合成這個(gè)球體相近的薄壁的空心圓球，但在各殼片之間都留出很窄的縫隙5。
最后，是由這些殼片拼合成一個(gè)薄壁的、有縫隙的球形型腔。
將拼合成一個(gè)型腔的各片殼片，用另外一種造型材料連接；或者在殼片與殼片之間的解體縫5中，用另外的造型材料填塞及連接。完成一個(gè)完整的球形鑄型。
實(shí)施例4如圖4所示，構(gòu)成一個(gè)中空的圓柱體的殼型的鑄型。解體縫5，內(nèi)弧片8，端片9，外弧片10，搭接頭11，解體節(jié)點(diǎn)12，加強(qiáng)條13和15，加強(qiáng)筋(片)14等等。
如圖4所示，制作一個(gè)中空的圓筒的鑄型。由三個(gè)外圓弧片10構(gòu)成很薄的殼型狀的外圓筒。(三個(gè)弧片形狀和長(zhǎng)春相同，圓弧片10的厚度可以在2毫米左右)。在圓周上，三片圓弧片10相互之間留有很窄的縫隙-可稱為解體縫5，(縫隙的寬度可以在1-3毫米左右或更小)。在縫隙中另外布置石英砂(粉末)類的砂料，該砂料中拌有黏結(jié)劑。由含有黏結(jié)劑的砂料將三個(gè)外弧片連接成一個(gè)完整的堅(jiān)固的外圓筒。圖中的解體縫5被涂黑，即表示填有該種砂料。以下類同。
同理，可用三個(gè)內(nèi)弧片8布置成相同的很薄的內(nèi)圓筒。
圓筒的端部，布置出圓環(huán)狀的薄片-端片9。端片9與圓筒之間留有很小的間隙作為解體縫5，同樣也用含有黏結(jié)劑的砂料連接(聯(lián)結(jié))。如圖5或6所示。
整個(gè)殼型由內(nèi)外弧片與兩個(gè)端片構(gòu)成了殼型的基本殼體。
總之，本方法中，一個(gè)鑄型正是由很多這樣的殼片拼裝后，由連接材料連接而成。
有解體縫5的殼形的殼體的幾個(gè)殼片，除了可在解體縫5中，用黏結(jié)用的砂料連接(聯(lián)結(jié))殼片外。還可以用搭接頭11來連接(黏結(jié))，搭接頭11的結(jié)構(gòu)是短小略為粗的塊體或板體，成分也是由含有黏結(jié)劑的砂料，用以黏連殼體的各個(gè)殼片。在殼體上，沿著解體縫按一定的間隔設(shè)置幾個(gè)搭接頭11，黏結(jié)殼片。此時(shí)，殼型的解體縫5是不封閉的，但是解體縫的縫隙應(yīng)當(dāng)盡量地細(xì)小，(如可以是0.1毫米左右或更小)。通常液態(tài)的金屬的內(nèi)聚力是較大的，可能不會(huì)從如此細(xì)小的縫隙中滲漏，這將在具體的實(shí)踐中確定和掌握。如圖7、8、9所示，是搭接頭11連接殼片的方法，以及搭接頭與殼片的尺寸比例。
另外，考慮到薄殼型鑄型，強(qiáng)度上可能存在的薄弱性，有必要在整個(gè)結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)鑄型的強(qiáng)度。為了加強(qiáng)整個(gè)薄殼型的鑄型的強(qiáng)度，在內(nèi)外圓筒上設(shè)置幾個(gè)也是很薄的加強(qiáng)筋14，以支撐殼體。加強(qiáng)筋在布置殼型過程中，同時(shí)布置而成。加強(qiáng)筋14也由黏土粉布置而成。如圖10所示分布。
對(duì)于加強(qiáng)筋，也要考慮其解體。在外圓弧片上沿三個(gè)解體縫的射線方向，留出射線狀的解體縫，也在解體縫中布置含有黏結(jié)劑的石英砂(或粉末)類材料，以連接加強(qiáng)筋14?；蛟诩訌?qiáng)筋14與外圓弧片10之間留出解體縫，也用含黏結(jié)劑的砂料黏結(jié)。如圖10所示。
加強(qiáng)殼型的結(jié)構(gòu)，除了加強(qiáng)筋14外，也可以設(shè)計(jì)成各種各樣條狀的網(wǎng)絡(luò)狀的加強(qiáng)條13和15，連接和支撐整個(gè)殼型。加強(qiáng)條的斷面尺寸較細(xì)。為了加強(qiáng)條的解體，可在各加強(qiáng)條中的各個(gè)相應(yīng)位置處，設(shè)置幾個(gè)斷開的頭，相對(duì)的兩個(gè)斷頭用含黏結(jié)劑的石英砂(或粉末)料黏連，成為連接點(diǎn)(段)[或稱為解體點(diǎn)(段)12]。如圖10所示。加強(qiáng)條與殼型之間，最好也設(shè)置解體縫或解體點(diǎn)(段)。
上述的各種殼型、及有加強(qiáng)筋或加強(qiáng)條連接和支撐的整個(gè)殼型的鑄型。在經(jīng)歷高溫的過程后，雖然其主體材料-黏土等-會(huì)被燒結(jié)，但是整個(gè)殼型鑄型完全可以從各個(gè)解體縫或解體點(diǎn)(段)處解體。
除了黏土外，還有水泥、石膏等等的廉價(jià)材料，也可以在本方法中，用作造型的主要用的殼型材料。
上述的黏土等材料，可以是用水或黏結(jié)劑黏結(jié)，可參見專利ZL88105593.x。但如何使黏土、水泥、石膏等材料中，含有水等黏結(jié)劑，本文中不再提及(或參見本人的專利申請(qǐng)97106524.1)。
上述連接用的砂料，是指混合有黏結(jié)劑的石英砂、石英粉、硅砂、硅粉等，造型工藝中通常采用的造型材料。本方法中是利用其僅僅來連接殼型或加強(qiáng)筋或加強(qiáng)條。石英類材料本身能耐高溫，不會(huì)燒結(jié)。其中混有的黏結(jié)劑經(jīng)過高溫后，會(huì)被燒毀，而砂料就可松散開。
至此，本型體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法，是將兩種及兩種以上的不同材料，經(jīng)過疊加的方式構(gòu)成了整個(gè)完整的牢固的鑄型(殼型式的鑄型)。
上述的技術(shù)術(shù)語的初步定義和補(bǔ)充說明型體--有形狀的物體，包括零件、模型、鑄型、藝術(shù)形體等等。本說明書中主要是指鑄型。
構(gòu)成--是指型體的各個(gè)組成部分，以組合或裝配或連接等等方式，形成或組成型體及其過程。
殼型--很薄的薄殼形的型體，或稱為殼體。
殼片--是指構(gòu)成殼體(或殼型)的各種各樣很薄的、殼形的片狀的組成部分，上述各例中的小的薄片，如弧片、球形薄片、平薄片、端片等等。
解體縫--型體中為解體所設(shè)置的各種很窄的縫隙，用含有黏結(jié)劑的砂(粉)料，或填入縫隙、或制成搭接頭的結(jié)構(gòu)，連接縫隙兩邊的殼片，使整個(gè)型體連接成整體。也可稱為連接縫。澆鑄后拆除型體時(shí)，該縫隙會(huì)先于其它部分粉碎、松散。本文中，與此相同用途特征的點(diǎn)(段)狀結(jié)構(gòu)的解體(連接)結(jié)構(gòu)，可稱為解體點(diǎn)(段)、或連接點(diǎn)(段)。
連接--用含有黏結(jié)劑的材料，黏結(jié)各個(gè)殼片，使所有的殼片黏結(jié)成一個(gè)完整和牢固的殼型型體(鑄型)。也可稱為聯(lián)結(jié)、聯(lián)接、固接、黏結(jié)等等。
加強(qiáng)筋或條--(殼型)型體內(nèi)外起支撐、加強(qiáng)殼型型體(鑄型)作用的筋或條。
權(quán)利要求
一種由造型材料逐層布置型體的工藝中，型體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法，其特征在于在型體中布置解體蜂或解體點(diǎn)，布置另外一類的材料連接整個(gè)型體，以此構(gòu)成一個(gè)便于解體的完整的型體。
全文摘要
本方法屬于型體(鑄型)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方法。已知的型體(鑄型)構(gòu)成方法是由模具將砂類材料翻造成型腔。本方法是以薄片狀的黏土類等材料疊片構(gòu)成型體(鑄型),在型體(鑄型)的某些需要解體的位置處,設(shè)置便于解體的解體縫或解體節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu),使型體(鑄型)易于解體。
文檔編號(hào)B22C9/00GK1301605SQ99127018
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
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