非密实结构新铸型的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种非密实结构新铸型。
【背景技术】
[0002]在铸造过程中，铸型是铸件成形的保障，铸型的形状、大小、厚薄等因素都会对铸件凝固过程中的温度场、速度场、应力场与应变情况等产生作用进而影响铸件的组织与性能。然而，除形成铸件的型腔部分外，铸型一直是实心密实结构，铸件凝固后砂型的冷却效率很低，造成大型铸件的生产周期很长，而且在铸件成形的过程中无法对该传统的铸型结构进行即时控制与监测。
【发明内容】
[0003]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种非密实结构新铸型，其能提高铸件的降温速度，监测和控制铸件的形成过程，改善铸件组织，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件性能和生产效率。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种非密实结构新铸型，其包括:型壳，内部设有供铸件成型的型腔以及通入控温介质的控温通道;浇注系统，与型壳一体成型，供铸件的熔液流入型壳的型腔内；桁架结构，位于型壳的外部并连接于型壳，以固定并支撑型壳;传感器，设置于型壳。
[0005]本发明的有益效果如下:
[0006]在根据本发明的非密实结构新铸型中，型壳与桁架组成的铸型替代原先实心密实结构，大幅度的减少型砂用量，从而节省材料，降低型砂处理过程中的环境污染，节能环保，而且型壳的散热快，对铸件的冷却效率高;设置于型壳的传感器能够监测铸件成型过程中对应部位的温度变化，并将检测的信号传递到控温通道以控制控温通道内控温介质的流量和温度，以达到对铸件保温的作用，保证铸件的顺序凝固；而在铸件需要快速冷却时，传感器调控铸型对应位置的控温通道的控温介质，提高冷却效率，缩短冷却时间，提高生产效率;通过传感器和控温通道的控温介质的有效控温，能够实现铸件的快速均衡冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
【附图说明】
[0007]图1为根据本发明的非密实结构新铸型的示意图。
[0008]其中，附图标记说明如下:
[0009]I型壳2浇注系统
[0010]11型腔3桁架结构
[0011]12控温通道4传感器
【具体实施方式】
[0012]下面参照附图来详细说明本发明的非密实结构新铸型。
[0013]参照图1，根据本发明的非密实结构新铸型包括:型壳I，内部设有供铸件成型的型腔11以及通入控温介质的控温通道12;浇注系统2，与型壳I 一体成型，供铸件的熔液流入型壳I的型腔11内；桁架结构3，位于型壳I的外部并连接于型壳I，以固定并支撑型壳I;传感器4，设置于型壳I。
[0014]在根据本发明的非密实结构新铸型中，型壳I与桁架结构3组成的铸型替代原先实心密实结构(即相比原先实心密实结构，型壳I为薄壁结构)，大幅度的减少型砂用量，从而节省材料，降低型砂处理过程中的环境污染，节能环保，而且型壳I的散热快，对铸件的冷却效率高;设置于型壳I的传感器4能够监测铸件成型过程中对应部位的温度变化，并将检测的信号传递到控温通道12以控制控温通道12内控温介质的流量和温度，以达到对铸件保温的作用，保证铸件的顺序凝固；而在铸件需要快速冷却时，传感器4调控铸型对应位置的控温通道12的控温介质，提高冷却效率，缩短冷却时间，提高生产效率;通过传感器4和控温通道12的控温介质的有效控温，能够实现铸件的快速均衡冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
[0015]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，可透过桁架结构3之间的间隙直接在型壳I表面直接喷射控温介质(例如冷却水、冷却雾等)以冷却铸件，提高冷却效率并缩短冷却时间。
[0016]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，所述非密实结构新铸型的型壳1、浇注系统2以及桁架结构3通过3D打印一体制成。3D打印的制作方法能够使浇注系统2的形状和断面变化更为科学，而不受传统浇注系统形状的限制。
[0017]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，桁架结构3的多个桁架之间相互贯穿，且桁架的形状和材质多样。桁架可由型砂、钢材或合金制成，截面形状可为矩形或圆形。
[0018]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，型壳I由型砂制成。
[0019]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，型壳I由铬铁矿砂制成。
[0020]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，型壳I的几何建模可通过紧贴铸件模型抽壳的方式获得。
[0021]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，控温通道12为一个或多个。控温通道12可以依据铸件的结构特点和需要保温或冷却的部位设置。
[0022]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，参照图1，控温通道12设置于型壳I的与形成铸件冒口对应的部位。在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，控温介质为水或空气。控温介质可依据实际生产中所需的铸造过程的凝固要求来控制通入的控温介质类型来切换。
[0023]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4为温度传感器或压力传感器。由于型壳I的厚度一定，所以依据型壳I的应变也可以监控铸件的温度变化。
[0024]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4为一个或多个。传感器4可以依据铸件的结构特点和需要监测温度的部位设置。
[0025]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4嵌入型壳I的内表面。
[0026]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4嵌入型壳I的外表面。
[0027]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4嵌入到型壳I的内部。
[0028]在根据本发明的非密实结构新铸型中，在一实施例中，传感器4在型壳I的打印过程中设置于型壳I或在打印完成后设置于型壳I。
【主权项】
1.一种非密实结构新铸型，包括: 型壳(I)，内部设有供铸件成型的型腔(11)以及通入控温介质的控温通道(12); 浇注系统(2)，与型壳(I)一体成型，供铸件的熔液流入型壳(I)的型腔(11)内； 桁架结构(3)，位于型壳(I)的外部并连接于型壳(I)，以固定并支撑型壳(I);以及 传感器(4)，设置于型壳(I)。2.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，所述非密实结构新铸型的型壳(I)、浇注系统(2)以及桁架结构(3)通过3D打印一体制成。3.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，型壳(I)由型砂制成。4.根据权利要求3所述的非密实结构新铸型，其特征在于，型壳(I)由铬铁矿砂制成。5.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，型壳(I)的几何建模通过紧贴铸件模型抽壳的方式获得。6.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，控温通道(12)设置于型壳(I)的与形成铸件冒口对应的部位。7.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，控温介质为水或空气。8.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，传感器(4)为温度传感器或压力传感器。9.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于，传感器(4)为一个或多个。10.根据权利要求1所述的非密实结构新铸型，其特征在于， 传感器(4)嵌入型壳(I)的内表面;或者 传感器(4)嵌入型壳(I)的外表面;或者 传感器(4)嵌入到型壳(I)的内部。
【专利摘要】本发明提供了一种非密实结构新铸型，包括：型壳，内部设有供铸件成型的型腔以及通入控温介质的控温通道；浇注系统，与型壳一体成型，供铸件的熔液流入型壳的型腔；桁架结构，位于型壳的外部并连接于型壳，以固定并支撑型壳；传感器，设置于型壳。型壳与桁架组成的铸型替代原先实心密实结构，大幅度的减少型砂用量，节省材料，降低型砂处理过程中的环境污染，节能环保；型壳散热快，铸件冷却效率高；传感器能监测铸件成型过程中对应部位的温度或应力应变变化，并根据检测的信号控制控温通道内控温介质的流量和温度，通过传感器和对控温介质的有效控温，实现铸件的快速均衡冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
【IPC分类】B22C9/02
【公开号】CN105499492
【申请号】CN201510931371
【发明人】康进武, 上官浩龙, 邓承佯
【申请人】清华大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月15日