小件叠芯造型用型腔及制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及砂型铸造中叠芯造型技术领域，尤其涉及一种小件叠芯造型用型腔及制造小件叠芯造型用型腔的砂坯。
【背景技术】
[0002]主轴承盖是中速柴油发动机上的关键零部件之一，材质为球墨铸铁，对于球墨铸铁件，由于球化元素镁异常活泼，非常容易和空气中的氧元素发生氧化反应，形成氧化渣。
[0003]由于主轴承盖的单件重量较小，一般只有30kg?150kg，一般采取一箱多件的叠芯造型来铸造，叠芯造型时在浇注过程中，下层型腔往上排气、上层型腔往下倒灌铁水，铁水中的镁元素与空气的氧元素接触面积被放大，更加剧了镁的氧化，形成氧化渣，这些氧化渣最终浮在上层型腔的铁水表面，在凝固过程中留在铸件的表面或者表面以下很浅的部位，上层型腔的铸件通常会出现表面较脏、MT不合格的缺陷，致使一箱多件的叠芯造型整体废品率较高，通常都在30%以上。
【发明内容】
[0004]有必要提出一种在浇注时铸件型腔的排气通道和铁水的浇注通道分开的小件叠芯造型用型腔。
[0005]还有必要提供一种制造小件叠芯造型用型腔的砂坯。
[0006]一种小件叠芯造型用型腔包括铸件型腔、浇注系统型腔、出气系统型腔，所述铸件型腔设置在浇注系统型腔的两侧，并与浇注系统型腔连接，所述浇注系统型腔与铸件型腔连接，所述出气系统型腔设置在铸件型腔的上方并与铸件型腔连接，所述铸件型腔包括水平叠放且相互不连接的下层型腔、中层型腔、上层型腔，所述下层型腔、中层型腔、上层型腔分别设置在浇注系统型腔的两侧，并与浇注系统型腔连接，所述出气系统型腔包括下层出气系统型腔、中层出气系统型腔、上层出气系统型腔，所述下层出气系统型腔、中层出气系统型腔、上层出气系统型腔分别固定设置在所述下层型腔、中层型腔、上层型腔的上方并且分别连接。
[0007]一种制造小件叠芯造型用型腔的砂坯包括第一铸型单元、第二铸型单元、第三铸型单元、第四铸型单元，所述第一铸型单元、第二铸型单元、第三铸型单元、第四铸型单元依次从下向上组芯后的内部空腔即为小件叠芯造型用型腔，第一铸型单元的上端面上设置下层型腔的下型面，第二铸型单元的下端面上设置下层型腔的上型面、浇注系统型腔与下层型腔连接的部分，第二铸型单元的上端面上设置中层型腔的下型面、浇注系统型腔与中层型腔连接的部分，第三铸型单元的下端面上设置中层型腔的上型面、浇注系统型腔与中层型腔连接的部分，第三铸型单元的上端面上设置上层型腔的下型面、浇注系统型腔与上层型腔连接的部分，第四铸型单元的下端面上设置上层型腔的上型面，在所述第二铸型单元、第三铸型单元、第四铸型单元的内部设置出气系统型腔。
[0008]本发明通过各层型腔单独出气、分层进流，出气系统和浇注系统不冲突，浇注时铁水流动平稳缓慢，不存在气体与铁水的混合对流现象，减少了镁元素与空气接触的面积，降低了镁元素被氧化的机率，从而实现球墨铸铁小件叠芯造型一箱多件质量均一、稳定，月废品率< 3%，个别月份甚至达到了零废品。
【附图说明】
[0009]图1为小件叠芯造型用型腔的结构示意图。
[0010]图2为制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的第一铸型单元的结构示意图。
[0011]图3为制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的第二铸型单元的结构示意图。
[0012]图4为制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的第三铸型单元的结构示意图。
[0013]图5为制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的第四铸型单元的结构示意图。
[0014]图6为制造小件叠芯造型用型腔的砂坯的第四铸型单元包含集气堵芯的结构示意图。
[0015]图中:铸件型腔10、下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103、浇注系统型腔20、出气系统型腔30、下层出气通道301、中层出气通道302、上层出气通道303、低端竖直段304、横向段305、高端竖直段306、防带肉件307、第一铸型单元40、第二铸型单元50、第三铸型单元60、第四铸型单元70、集气区701、集气堵芯702、出气口 703、清砂孔80。
【具体实施方式】
[0016]本发明可以用于主轴承盖的铸造用型腔。
[0017]请参看图1至图6，小件叠芯造型用型腔包括铸件型腔10、浇注系统型腔20、出气系统型腔30，所述铸件型腔10设置在浇注系统型腔20的两侧，并与浇注系统型腔20连接，出气系统型腔30设置在铸件型腔10的上方并与铸件型腔10连接，铸件型腔10包括水平叠放且相互不连接、不接触的下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103，下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103分别设置在浇注系统型腔20的两侧，并与浇注系统型腔20连接，出气系统型腔30包括下层出气系统型腔、中层出气系统型腔、上层出气系统型腔，该下层出气系统型腔、中层出气系统型腔、上层出气系统型腔分别固定设置在下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103的上方并且分别连接。即:下层出气系统型腔与下层型腔101连接、中层出气系统型腔与中层型腔102连接、上层出气系统型腔与上层型腔103连接，当然，本发明的实质精神不止局限于下层、中层、上层的三层结构，可以以此类推，在上层型腔103的上方可以增加铸件型腔，同时增加与铸件型腔连接的出气系统型腔和浇注系统型腔。
[0018]浇注系统型腔20包括直浇道、与直浇道连接的横浇道、与横浇道连接的多个内浇道，下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103分别连接内浇道的一端，内浇道的另一端连接横浇道，铁液从直浇道依次流入横浇道、内浇道、铸件型腔，完成浇注。
[0019]在浇注时，进入浇注系统型腔20的铁水从浇注系统型腔20与铸件型腔10的连接处进入铸件型腔10，进入下层型腔101、中层型腔102、上层型腔103，而铁水在铸件型腔10内从下往上缓慢溢流，铸件型腔10内的空气上方连接的出气系统型腔30排出外界，每一层铸件型腔采用单独的排气通道，相比于多层型腔使用同一个出气通道，相互不影响，如此铁水的进流通道和空气的排出通道不是一个通道，不存在铁水与空气冲突、对流的问题，每一层的空气排出通道互不干涉，铁水缓慢进入铸件型腔，空气被排出外界，空气与铁水接触的面积较小，镁元素被氧化的机率也较小，形成的氧化渣很少，甚至没有，实现球墨铸铁小件叠芯造型一箱多件质量均一、稳定。
[0020]进一步，下层出气系统型腔包括多个均匀设置在下层型腔101的上表面的下层出气通道301，下层出气通道301呈“Z”型折弯形状，“Z”型折弯包括从下向上依次连接的低端竖直段304、横向段305、高端竖直段306，下层出气通道301的低端竖直段304与下层型腔101的上表面连接，下层出气通道301的高端竖直段306与中层型腔102、上层型腔103均不接触。
[0021]中层出气系统型腔包括多个均匀设置在中层型腔102的上表面的中层出气通道302，中层出气通道302呈“Z”型折弯形状，“Z”型折弯包括从下向上依次连接的低端竖直段304、横向段305、高端竖直段306，中层出气通道302的低端竖直段304与中层型腔102的上表面连接，中层出气通道302的高端竖直段306与上层型腔103不接触。
[0022]上层出气系统型腔包括多个均匀设置在上层型腔103的上表面的上层出气通道303 ο
[0023]下层出气通道301的高端竖直段306、中层出气通道302的高端竖直段306、上层出气通道303的高端竖直段306均向上延伸至超过上层型腔103的上端面的高度，以使型腔内的气体排出。
[0024]在铸件浇注结束后需要去除出气通道时，为了避免出气通道直接与铸型连接时，出气通道与铸件连接处不能形成平整的断面，出气通道被敲落的同时往往会带走铸件本体的一部分，造成铸件的缺损，本发明的下层出气通道301、中层出气通道302、上层出气通道303的低端竖直段304通过防带肉件307与铸件型腔的上端面连接，该防带肉件307呈偏平正方体或长方体，其水平截面面积大于出气通道的截面面积，在铸件浇注结束后需要去除出气通道时，人工敲打出气通道即可很方便的将出气通道与防带肉件307分离，然后对防带肉件307进行手工打磨将其去除，如此能够保证出气通道与铸件本体分离的截面的光滑平整，不会影响铸件的质量。
[0025]其中，“Z”型折弯的横向段305的长度为25mm?70mm，以使下层出气通道301的高端竖直段306避开居于其上方的上层型腔103、中层型腔102及工艺冷铁、浇注系统型腔20，中层出气通道302的高端竖直段306避开居于其上方的上层型腔103及工艺冷铁、浇注系统型腔。并且，下层出气通道301的高端竖直段306距离中层型腔102和上层型腔103的水平距离不小于20mm，中层出气通道302的高端竖直段306距离上层型腔103的水平距离不小于20mm，以保证出气通道与铸件型腔10之间充分的吃砂量。
[0026]进一步，低端竖直段304与横向段305和/或横向段305与高端竖直段306之间采用弧面倒角过渡连接，当出气通道的直径为15_时，优选弧面半径为25_，当铁水浇注时，型腔内的空气急剧膨胀从出气通道排出，此时排出的空气具有很大冲击力，弧面倒角过渡连接的设计，能够减小空气流对出气通道侧壁的砂子的冲击，防止掉砂，当铁水充满型腔后，多余铁水也会从出气通道溢出，同理也可以避免铁水冲击出气通道侧壁的砂子造成的掉砂或落砂。
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