[发明专利]一种砂芯冷铁的组合结构及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造工艺领域，具体涉及一种砂芯冷铁的组合结构及设计方法。

背景技术

为增加铸件局部冷却速度，在砂芯型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁，铸造生产中，冷铁用来防止铸件产生缩孔、缩松及裂纹等问题，对保证铸件质量起着重要的作用。在现有技术中，砂芯制造主要是传统手工造型制芯、传统冷芯盒射芯制芯和3D打印制芯，传统手工造型制芯效率低，而对于传统冷芯盒射芯制芯和3D打印制芯来说，效率较手工模型制芯高，但是存在以下问题：

传统冷芯盒射芯制芯：冷铁通常设置在下模，但是当上模砂芯需要冷铁时，冷铁却无法或不易安放，需在设计时预留冷铁放置空间，待砂型射芯完成后再将冷铁粘贴上去。但是在冷铁安装过程中，由于铸造冷铁的拔模斜度、尺寸偏差和飞边等问题，导致冷铁与砂芯的冷铁预留空间不吻合，需要打磨冷铁，耗时长，成本高，效率低，另外由于冷铁外形不规整，在粘贴过程中由于间隙较多，间隙内的型砂强度难以保证，增加了铸件夹砂风险；如过多使用粘结剂，则会增加砂型的发气量，极易造成气孔等铸造缺陷。

3D打印制芯：3D打印制芯无法安放冷铁，需要冷铁时，需在砂芯设计时预留冷铁放置空间，待砂芯打印完成后再将冷铁粘贴上去。但是在冷铁安装过程中，存在与传统冷芯盒射芯制芯完成后再安放冷铁时一样的问题。

综上，为了提高效率，工业生产中通常采用传统冷芯盒射芯制芯和3D打印制芯，但是由于存在冷铁无法预先放置在砂芯模型中的情况(传统冷芯盒射芯制芯中，当砂芯上模需要冷铁时无法放置，3D打印制芯时根本无法安放冷铁)，这些情况下，冷铁是在制芯完成后直接放置在成型砂芯预留的空间中，而因为冷铁的拔模斜度、尺寸偏差和飞边等问题，会导致冷铁安放困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种砂芯冷铁的组合结构及设计方法，本方法通过先安放冷铁，再制造子砂芯的方式制造出组合砂芯，可以避免由于冷铁拔模斜度、尺寸偏差和飞边等原因导致的冷铁安放困难等问题，将组合后的冷铁和子砂芯同时放入母体砂芯的预留空间即可，由于无论采用那种方式制造出的砂芯均有外表面光滑，尺寸准确的特点，不存在子砂芯外形与母体砂芯预留空间不吻合的问题，本发明通过以下方案实现：

一种砂芯冷铁的组合结构的设计方法，包括以下步骤：

步骤a：根据铸造工艺方案和铸件结构要求制造冷铁；

步骤b：根据铸造工艺方案和铸件结构要求完成母体砂芯和组合砂芯的设计图，所述组合砂芯包括子砂芯和冷铁；

步骤c：根据母体砂芯的设计图制造母体砂芯；

步骤d：根据组合砂芯的设计图制造组合砂芯，制造组合砂芯时先安放冷铁，再制造子砂芯；

步骤e：通过粘接剂将组合砂芯的子砂芯与母体砂芯粘接在一起。

进一步地，步骤b包括：

步骤b1：根据铸造工艺方案和铸件结构要求完成整体砂芯的设计图；

步骤b2：根据铸造工艺方案和铸件结构要求确定冷铁在整体砂芯中的安放位置，并反应到整体砂芯的设计图中；

步骤b3：在整体砂芯的设计图中,将与冷铁外表面相接触的5—40mm厚的砂芯从整体砂芯中拆分出来，完成母体砂芯和组合砂芯的设计图。

进一步地，步骤c具体为：根据母体砂芯的设计图采用3D打印技术或冷芯盒射芯制芯技术制造母体砂芯。

进一步地，步骤d包括：

步骤d1：根据子砂芯的设计图制造在制造子砂芯时需要的模具；

步骤d2：根据冷铁和子砂芯的模具制造组合砂芯。

进一步地，步骤d3具体为：根据冷铁和子砂芯的模具采用冷芯盒射芯制芯技术制造组合砂芯。

进一步地，步骤e具体为：通过冷胶或砂型粘结剂中的一种将组合砂芯中的子砂芯与母体砂芯粘接在一起。

一种用上述方法制造的砂芯冷铁的组合结构，包括：

母体砂芯和组合砂芯；

所述组合砂芯包括子砂芯和冷铁；

所述组合砂芯通过粘接剂与母体砂芯粘接在一起。

进一步地，所述母体砂芯和子砂芯均设置有型腔，所述冷铁位于子砂芯的型腔内，所述子砂芯位于母体砂芯的型腔内，且子砂芯的外表面尺寸与母体砂芯的型腔内壁尺寸相匹配，子砂芯的外表面与母体砂芯的型腔内壁之间通过粘接剂粘接在一起。

进一步地，所述粘接剂为冷胶或型砂粘结剂中的一种。

进一步地，所述子砂芯的厚度为5-40mm。