磁力紧实铸造造型铸型砂箱制造技术

本实用新型专利技术技术公开了一种磁力紧实铸造造型铸型砂箱装置。解决的技术问题是增强铸型的刚性，防止缩孔和缩松；铸型排气通畅，防止气孔；生产线适应多品种、小批量生产，可减少投资，降低成本；铸件铸造应力小，生产过程绿色环保。技术方案的要点是：将垂直分型的壳型铸型垂直立于截面积上大下小的砂箱中，周边用磁性金属丸充填，浇注铁液结束至铁液凝固结束期间砂箱底部的磁铁工作，磁性金属丸在重力和吸力的作用下，在截面积上大下小的砂箱中，其向下运动的趋势将中间垂直放置的壳型铸型挤紧，增强了铸型的刚性。主要用途是球墨铸铁的铸造造型。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到球墨铸铁的铸造造型方法，尤其是一种磁力紧实铸造造型铸型砂 箱。
技术介绍
工业上的铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的复杂的多元合金，其碳的质量分数一 般在2.0% 4.0%的范围内变动。纯铁在加热或冷却过程中还有磁性的转变，温度高于 770°C时，无磁性，温度低于770°C时有磁性。球墨铸铁是指用球化剂处理铁液后，石墨呈球 状的铸铁。铸铁共晶转变温度是1153°C Fe-C稳定态或1147°C Fe-Fe3C亚稳定态。缩孔和 缩松是球墨铸铁的主要缺陷。1.特点缩孔和缩松在球墨铸铁中要比普通灰铸铁中更为普遍。要防止它们，就必须给予 更多的注意和控制。能够明显看出的、尺寸较大而又集中的孔洞叫缩孔，不易看清的、细小 分散的孔洞叫缩松。大多在铸件热节的上部产生缩孔。在铸件热节处、在缩孔的下方往往有比较分散 的缩松。但是，对于一些壁厚均勻的中心，或者是在厚壁的中心部位，也可能出现缩松。有些缩松的体积很小，只有在显微镜下才能被发现。这种缩松呈多角形，有时连 续，有时断续，分布在共晶团边界。这种缩松叫显微缩松。球墨铸铁缩孔与缩松的体积比普通灰铸铁、白口铸铁和碳钢的都要大。球墨铸铁 的缩孔与缩松的体积有可能是普通灰铸铁的3 4倍，或者更多。2.球墨铸铁缩孔与缩松增大的原因2. 1球状石墨在铁液中析出经过球化处理后，球状石墨便会立即在铁液中析出，并且，随着温度的逐步降低， 铁液中的石墨球逐渐长大。石墨析出和长大的过程，伴随有液态金属的膨胀。2. 2离异共晶转变球墨铸铁以离异共晶的方式进行共晶转变。其凝固方式是内外几乎是同时进行的 粥样凝固，因而容易形成显微缩松。2. 3共晶凝固膨胀量大由于呈粥样凝固，铸件在共晶转变期间要持续很长时间，球墨铸铁的共晶凝固时 间可比普通灰铸铁延长一倍还要多。因此，导致共晶转变的石墨化膨胀增大。2. 4型壁移动在共晶凝固期间，由于粥样凝固决定了铸件表面的凝固层很薄，以致不能建立起 足够强度的凝固外壳，以抑制共晶凝固期间产生的石墨化膨胀，致使铸型内壁向外移动。在 铸型刚度不够的情况下，使型腔尺寸增大，由此导致缩孔和缩松的体积进一步增大。2. 5球化处理使铁液的过冷度加大铁液经过球化处理后，原有的氢、氧、氮和CO气体含量减少，铁液得到净化，致使外来的核心减少。并且，铁液的过热温度越高，净化的程度也越高，由此导致的过冷倾向也 更加剧。此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成碳化物，由此减小了石墨化程度，加大了收 缩倾向。3.防止产生缩孔和缩松的措施3. 1铁液成分碳、硅、锰、稀土、镁的含量必须适当。含碳量高，可使缩孔和缩松的倾向减小，但含 碳量过高，会产生石墨漂浮。对于薄壁铸件来说，碳、硅含量低时，易产生游离碳化物。对于 厚壁铸件，可采用较低的碳量，并适当增加硅量。锰易形成碳化物，容易促使形成缩孔和缩 松。为此，应当力求降低含锰量，尤其是对于铸态铁素体球墨铸铁，更应如此。在保证球化的前提下，不使镁和稀土的残留量过高。3. 2铁液状态缩孔和缩松倾向小的铁液，所具有的冷却曲线的斜率应较小。共晶凝固时的膨胀 要小。为此，要满足的条件是①冷却速度慢。②碳当量高，析出石墨的倾向大。③铁液中有效石墨核心数量多。④良好的孕育效果。2. 6铸型刚度对于湿砂型来说，铸型的刚度要求在90B型硬度计以上，希望能达到40MPa的抗压 强度。此外，砂箱的紧固也十分重要的。对于金属型覆砂覆砂厚度8mm左右以及用自硬砂 制作大型铸件时，可以实现无冒口铸造。此时，要满足的条件是G 彡 a j+a式中G-由碳的石墨化而引起的铁液膨胀量；a r铁液的液态收缩；a 2-凝固收缩；铸型膨胀量。自硬砂制作大型铸件，生产效率低，适宜用于小批量生产。在大批量生产中，湿砂 型工艺的致命弱点是铸型的刚度不均勻，有的部位，如垂直面的刚度就往往难以达到90 以上的要求。目前用得最多的是金属型覆砂造型方法。该方法铸型刚度好，铸型膨胀量小， 防止缩孔和缩松的效果好。但该方法有如下缺点①生产线所需的金属型砂箱数量多，资金投入大，生产的成本高。②生产线柔性差。一种金属型砂箱只能生产固定的品种的铸件，更换铸件品种时， 就要更换金属型砂箱。难度大，难以组织小批量多品种的生产。③金属型砂箱不透气，浇注铁液时，覆砂中树脂等物品燃烧发出的气体排出困难， 易侵入铁液，形成气孔缺陷。④球墨铸铁铸造应力是灰铸铁的2 3倍，与铸钢相近。因此，球墨铸铁具有冷裂 倾向。而金属型砂箱又阻碍铸件的收缩，使铸件的铸造应力增大，从而加大了铸件冷裂的倾 向，影响产品的可靠性。3. 4浇注温度为了防止产生缩孔和缩松，就要使液态收缩量减小，浇注温度低是有利的。但是， 对于薄壁10mm铸件来说，容易出现碳化物。此时，采用冒口补缩难以发挥作用。因此，适宜 的浇注温度还是取决于铸件结构与铸件壁厚。3. 5浇注系统采取顺序凝固方式，对于铸件、冒口、冒口颈、内浇道、和横浇道的设计与安装以及 外冷铁的设置和必要时采取金属型等，均是行之有效的防止缩孔和缩松的措施。
技术实现思路
本技术技术的目的在于提供一种将垂直分型的壳型铸型垂直立于截面积上 大下小的砂箱中，周边用磁性金属丸充填，浇注铁液结束至铁液凝固结束期间砂箱底部的 磁铁工作，磁性金属丸在重力和吸力的作用下，在截面积上大下小的砂箱中，其向下运动的 趋势将中间垂直放置的壳型铸型挤紧，增强了铸型的刚性。壳型铸型外面包有磁性金属丸， 磁性金属丸外面是截面积上大下小的砂箱，磁性金属丸在重力和吸力的作用下，在上大下 小的砂箱中，向下挤压，增强了铸型的刚性，结构简单，制造容易，安装使用方便，铸件质量 好，防止有缩孔和缩松的铸件出现的磁力紧实铸造造型铸型砂箱。本技术技术的技术解决方案是这样的，包括壳型铸型、金属丸、砂箱、底板、磁 铁，特征是壳型铸型是截面积上大下小的砂箱，砂箱底下是底板，底板底下有磁铁，砂箱里 面是金属丸。垂直分型的壳型铸型垂直立于截面积上大下小的侧面与垂线成15 35°的倒立 正棱台型砂箱中，砂箱里面装有粒度1 10mm的铁丸充填。本技术技术的优点是①铸型刚度好，铸型膨胀量小，防止缩孔和缩松的效果好。②由于铁丸的透气性好，砂箱壁设置有带网格的排气孔，排气通畅，防止气孔的效 果好。③生产线十分方便组织小批量、多品种生产，如要更换铸件品种时，只需更换壳型 铸型就行了，这样可以减少投资，降低成本。④铁液凝固结束后砂箱底部的磁铁即停止工作，吸力解除，这时磁性金属丸仅仅 受到重力作用下，有利于铸件的收缩，有利于减小铸件的铸造应力，从而减小了铸件冷裂的 倾向，提高了产品的可靠性。⑤每次生产消耗和排放的是壳型铸型，其余的如磁性金属丸等可以重复使用，属 绿色生产。附图说明附图为本技术技术铸型磁力紧实铸造造型方法整体结构主视加剖视图。附图中壳型铸型1、磁性金属丸2、截面积上大下小的砂箱3、底板4、磁铁5。具体实施方式本技术技术的最佳实施例是箱体是截面积上大下小的砂箱，砂箱底下是底 板，底板底下是磁铁，砂箱里面充填磁性金属丸，磁性金属丸中间是壳型铸型，即壳型铸型外面有磁性金属丸包裹着。具体实施方式1 将垂直分型的壳型铸型1垂直立于截面积上大下小的砂箱3中， 周边用磁性金属丸2充填，浇注铁液结束至铁液凝固结束期间砂箱3底部的磁铁5工作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力紧实铸造造型铸型砂箱，包括壳型铸型、金属丸、砂箱、底板、磁铁，其特征在于壳型铸型（１）是截面积上大下小的砂箱（３），砂箱（３）底下是底板（４），底板（４）底下有磁铁（５），砂箱（３）里面是磁性金属丸（２）。

【技术特征摘要】
一种磁力紧实铸造造型铸型砂箱，包括壳型铸型、金属丸、砂箱、底板、磁铁，其特征在于壳型铸型(1)是截面积上大下小的砂箱(3)，砂箱(3)底下是底板(4)，底板(4)底下有磁铁(5)，砂箱(3)里面是磁性金属丸(2)。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：童思艺，
申请(专利权)人：童思艺，
类型：实用新型
国别省市：45[中国|广西]