一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型的制作方法

本实用新型涉及覆膜砂模具技术领域，具体为一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型。

背景技术：

目前还不存在技术可以大批量无瑕疵的生产多种厚度组合的复杂产品，究其原因则是因为不同厚度、长度的铸件部位的散热量、凝固时间、固化收缩量都不同，因而在铸件冷却时产生的收缩矢量力不同，当收缩矢量力度大于铸件结构力和收缩矢量力度小于铸件铸模承压力时，瑕疵(包括裂纹、隐裂、变形)必定产生。而由于金属铸件的一次铸造能耗和材料损耗很大，因此，使得批量覆膜砂铸造此种产品的合格率、成本居高不下，影响生产。

基于此，本实用新型设计了一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型，以解决上述提到的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型，解决批量覆膜砂铸造此种产品时的合格率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型，包括由两瓣覆膜砂壳型合成的壳型整体、砂芯和冷铁组件，所述两瓣覆膜砂壳型通过捆绑钢丝固定，所述砂芯与壳型整体组合形成完整的阀体空腔，所述壳型整体包括浇口杯、冒口、顶注口、底注口、阀体、法兰和通径，所述阀体通过通径连接法兰，所述阀体中部设有密封圈，所述法兰与通径、密封圈与通径为厚薄连接处，所述覆膜砂壳型内部放置有冷铁组件，所述冷铁组件位于厚薄连接处，所述覆膜砂壳型的下部开有位于冷铁组件之间的槽口，所述浇口杯通过顶部的横浇道与顶注口连接，所述浇口杯通过直浇道和底部的横浇道与底注口连接，所述顶注口和底注口连通阀体。

优选的，所述冷铁组件采用半圆形的随形冷铁，所述冷铁设计为上薄下厚。

优选的，每两个所述厚薄连接处至少开有一个槽口，所述槽口的深度与所述覆膜砂壳型的平均厚度相同。

优选的，所述冷铁组件包括多段冷铁，所述槽口开设于多段冷铁之间。

优选的，所述覆膜砂壳型设计为上厚下薄。

优选的，所述壳型整体的下部内壁设有点状和条状凸起，所述冷铁组件通过点状和条状凸起进行固定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

使用该种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型使得覆膜砂型铸造的合格率大大提高，增加冷铁组件可以使覆膜砂壳减少对收缩力的抵抗，使砂壳可以在铸件冷却时，轻松溃散。相比较其它冷铁工艺，本实用新型的冷铁随形工艺更精确，冷铁使用效率更高，减少了用砂量，降低了成本。通过对任意铸件的两个厚薄连接处之间进行覆膜砂壳的开槽处理，就可以使覆膜砂壳在保证浇注性能的同时，减少对收缩应力的抵抗，使复杂铸件的铸造成本更低(低报废率，高合格率)。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型轴视结构示意图；

图2为本实用新型图1的俯视结构示意图；

图3为本实用新型砂芯与壳型整体连接结构示意图；

图4为本实用新型砂芯结构示意图；

图5为本实用新型图1的侧视结构示意图；

图6为本实用新型槽口结构示意图；

图7为本实用新型点状和条状凸起结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、壳型整体；2、砂芯；3、冷铁组件；4、浇口杯；5、冒口；6、顶注口；7、底注口；8、阀体；9、法兰；10、通径；11、密封圈；12、厚薄连接处；13、槽口；14、点状和条状凸起；15、横浇道；16、直浇道；17、冷铁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体的壳型，包括由两瓣覆膜砂壳型合成的壳型整体1、砂芯2和冷铁组件3，所述两瓣覆膜砂壳型通过捆绑钢丝固定，内部覆膜砂壳支撑件，用于与外覆膜砂壳进行组合形成一个完整的阀体8空腔，用于批量制备覆膜砂砂壳的射砂模具内腔。

所述壳型整体1包括浇口杯4、冒口5、顶注口6、底注口7、阀体8、法兰9和通径10，阀体8为根据需求设定的铸件，法兰9为阀体8铸件的管道连接盘，在大型管道阀门上，法兰9的厚度最大，密封圈11为阀体8中部加厚部件，所述阀体8通过通径10连接法兰9，所述阀体8中部设有密封圈11，所述法兰9与通径10、密封圈11与通径10为厚薄连接处12，处于最厚的地方，而通径10为阀体8铸件的最薄结构，容易提前凝固收缩。所述覆膜砂壳型内部放置有冷铁组件3，所述冷铁组件3位于厚薄连接处12，所述覆膜砂壳型的下部开有位于冷铁组件3之间的槽口13，所述浇口杯4通过顶部的横浇道15与顶注口6连接，钢水达到顶注口6时，自动以顶注为主(温度高的钢水重量轻)这时冷却的钢水处于下方，继续浇注的高温钢水自然处于上部。保证了整个型腔上半部分最后凝固，所述浇口杯4通过直浇道16和底部的横浇道15与底注口7连接，由于重力作用，钢水会先由浇口杯4、直浇道16向下由底注口7先进入壳型整体1，使用底注口7先进行浇注，可以使钢水不会对砂壳内部进行冲刷，使钢水的冷却会先从下方开始，所述顶注口6和底注口7连通阀体8。

其中，所述冷铁组件3采用半圆形的随形冷铁17，所述冷铁17设计为上薄下厚，冷铁组件3包括多段冷铁17，所述槽口13开设于多段冷铁17之间，可以方便开槽，同时利于铸件与砂壳的整体收缩。

采用冷铁17，对铸件钢水进行快速冷却，使用分段式半圆形冷铁17，可以使覆膜砂壳减少对收缩力的抵抗，使砂壳可以在铸件冷却时，轻松溃散。相比较其它冷铁17工艺，本实用新型的冷铁17随形工艺更精确，冷铁17使用效率更高。

其中，每两个所述厚薄连接处12至少开有一个槽口13，所述槽口13的深度与所述覆膜砂壳型的平均厚度相同。

通过对覆膜砂各个铸件厚薄连接处12之间进行开槽，可以使覆膜砂壳的受力溃散度更小，使两铸件厚薄连接处12在进行收缩时会受到大的抵抗力，从而产生瑕疵。

使用时，通过对覆膜砂铸件产品进行前期评审，通过对铸件图纸的评审，得出铸件的收缩和覆膜砂壳的应力关系，当铸件冷却时就会收缩，这是一般物理现象，但中在砂铸件生产中就从来没有技术去做预应力处理，将一部分砂壳做成带有开槽的形式，这样即可以保证砂壳的整体结构力度，也能在铸件冷却收缩时从最薄弱的地方进行溃散，从而对铸件的收缩力进行释放。

其中，所述覆膜砂壳型设计为上厚下薄，便于钢水的凝固是由下到上(越薄的地方散热越快，钢水凝固越快)。

其中，所述壳型整体1的下部内壁设有点状和条状凸起14，所述冷铁组件3通过点状和条状凸起14进行固定，使得冷铁17使其在高速射砂时，不会移动。

使用状态：

设计

一、按照图纸进行工艺评审，审查铸件的厚薄连接处12，根据评审结果，确定产品的最终结构。

二、工艺设计，根据图纸结构，设计随形冷铁17，在产品结构薄弱环节(容易出现裂纹的地方)进行设计，使用冷铁组件3加速此部位的快速凝固。

以阀体8为例

一般覆膜砂阀体8铸件产品由于法兰9厚、通径10薄，造成铸件的各个部位冷却时间有差别，因而在冷却凝固产生收缩的时间不同，这种收缩速度差会造成法兰9根部产生拉裂。其中通径10壁薄，冷却速度快，凝固成形时间快，法兰9的凝固速度慢，两者在凝固后都会向自身收缩，这种拉力下会在两者连接的部位，也就是法兰9的根部产生裂纹。同时一般砂壳的硬度大，收缩很低，金属的收缩率大，造成铸件产品的收缩应力不能得到释放，最终造成铸件产品的应力作用在铸件产品的厚薄连接处12，造成裂纹。根据这种阀体8容易出现裂纹缺陷的地方设计随形冷铁17。

根据阀体8结构评审，其厚薄连接处12(易裂处)在法兰9根部r角处和密封圈11与通径10连接处r角设计随形的半圆弧形冷铁17，冷铁17设计标准为下厚上薄，以使产品从下往上顺序凝固。半圆形的随形冷铁17可以达到钢水利用率的最佳状态。过小的随形冷铁17会使冒口5过大，浪费钢水材料，过大的随形冷铁17则会使铸件产品由于冷却速度太快而产生冷裂，造成产品缺陷甚至报废。

法兰9外部冷铁17，会让法兰9下部加速冷却，法兰9形成一个从下往上顺序凝固的过程，降低高温钢水结砂壳的侵蚀速度，延长壳型的耐热时间，减慢砂壳的溃散速度，减少了砂壳的用砂量。冷铁17属于循环使用产品，可以重复使用。

如果没有设计内置冷铁17，则必需增加砂壳厚度，以保证砂壳耐热时间，但增厚的砂壳也会减慢法兰9的冷却、增加对抗铸件产品收缩应力的抗力，造成裂纹。

采用本实用新型的壳型，因为设计内置冷铁17会把用砂比例按照传统工艺进行降低。原始工艺为1：1设计砂壳。这其中型砂与铸件产品的质量比相同。在设计冷铁17后，砂铁(即型砂与铸件产品)比为(0.6-0.8)：1，大大的减少了用砂量，降低了成本。同时原始砂壳没有冷铁17的急冷作用，砂壳要做的厚才能保持砂型匹配浇注的要求。

覆膜砂砂壳开槽要处于下半部分，由于铸件冷却时收缩，没开槽时，砂壳会使铸件收缩受阻造成铸件厚薄连接处12产生拉裂，在使用开槽工艺后，解决了铸件收缩时砂壳对铸件的收缩阻力，避免了裂纹的产生。收缩时，砂壳开槽位置最先溃散形成收缩缝，对铸件的收缩提供空间，每个铸件下半部分中间位置开一个槽，可以一定程度的避免铸件收缩时产生拉裂，但是也有可能出现裂纹，最优选的方案是铸件每两个厚薄连接处12至少开一个槽。

实施例2

还包括一种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体8的工艺，所述铸造工艺具体包括如下步骤：

s1：通过冷铁17模具根据设计要求制造冷铁组件3；

s2：模具制造，在模具内设计预留覆膜砂壳型的冷铁17位和槽口13位的结构，对开槽位进行直接制作，且在预留覆膜砂壳型冷铁17位相应位置预留点状和条状凸起14位；使冷铁17可以限定在设计的位置(整体包裹在砂壳内部)以保持在射砂时不会移动。

s3：将模具安装在射砂设备上，先将冷铁17放置在设计的模具冷铁17位后，通过模具上本身的电加热管进行加热，达到设定的温度(摄氏190-230度)后，将覆膜砂射入模具型腔进行固化，固化时间根据砂壳大小确定时间(现有工艺)，固化完成后，就可以把砂壳取出待用；砂芯2的制作工工艺和砂壳工艺相同。

s4：铸造：使用覆膜砂壳型进行铸造时，先将一半砂芯2装入一半对应的覆膜砂壳型内，然后将两瓣装好的覆膜砂壳型合在一起形成完成的型腔，然后进行捆绑固定，之后将钢水通过浇注口由覆膜砂壳型底部预留的底注口7进行浇注，当钢水达到顶注口6时，钢水开始从顶注口6继续浇注，直到钢水达到型腔顶部，浇注完成。

工艺采用先底注再顶注的方式是为了保证钢水注入更平稳，减少钢水对型腔的冲刷，当钢水达到顶注口6时，自动以顶注为主(温度高的钢水重量轻)这时冷却的钢水处于下方，继续浇注的高温钢水自然处于上部。保证了整个型腔上半部分最后凝固。当铸件开始凝固时，由于冷铁17的作用，底部最先开始凝固，由下往上顺序凝固，铸件冷却收缩时产生的收缩空间由上方高温钢水持续填充，以使铸件内部晶间组织更紧实。当铸件冷却凝固过程中，由于冷铁17的作用，法兰9与通径10、密封圈11与通径10的厚薄连接处12会先凝固，之后通径10与法兰9和密封圈11凝固后产生的收缩应力不会对连接处造成拉裂影响(收缩力小于连接处钢体机械损伤力)凝固时，由于开槽处的砂壁厚度薄，会最先溃散，形成收缩空间，从而缓冲了收缩时的应力，也避免裂纹的产生。当铸件冷却后砂壳自然溃散，就可以对铸件进行后期处理，一次砂铸完成，冷铁17可以回收再利用。

使用该种覆膜砂铸造碳钢、不锈钢闸阀阀体8的壳型使得覆膜砂型铸造的合格率大大提高，通过前期对铸件的评审方法，可以使覆膜砂型的开模制造成本大大下降，可以节约大量的模具开发成本。由于具有合理的设计思路，使得开模准确率大大提高，这样会极大降低开模成本。从设计到真正使用模具，要经过几次修整，不能修整的模具就只能报废，开模成本就会直接翻倍。冷铁17的随形效率更高。通过对任意铸件的两个厚薄连接处12之间进行覆膜砂壳的开槽处理，就可以使覆膜砂壳在保证浇注性能的同时，减少对收缩应力的抵抗，使复杂铸件的铸造成本更低(低报废率，高合格率)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。