專利名稱：鑄球工藝中鐵型的造型方法以及用于該方法的射砂頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造工藝中鐵型的造型方法，尤其是涉及用于鑄球工藝中 鐵型的造型方法。
背景技術(shù)：
磨球廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、水泥等行業(yè)，全國每年需求量上百萬噸。覆 砂金屬型是合金磨球鑄造生產(chǎn)過程中的一個常用工藝。覆砂金屬型最主要的工 藝步驟是鐵型的造型，要求磨球型腔是金屬型，澆冒口型腔需在金屬型上覆一 層砂。目前鐵型造型方式主要有兩種。 一種是由人工完成造型，型砂采用水玻 璃砂，操作時是人工填砂，缺點是勞動強度大、工人工作環(huán)境差，而且勞動生 產(chǎn)率低。另外水玻璃砂與鐵型的接合力小，澆鑄時會產(chǎn)生沖砂現(xiàn)象，進而降低 產(chǎn)品合格率。另外一種是采用翻轉(zhuǎn)式造型方法，型砂采用覆膜砂。覆膜砂是一 種熱固型樹脂砂，常溫時流動性好。常溫的覆膜砂加入到熱的鐵型澆冒口型腔 中，直至填滿澆冒口型腔，鐵型的熱量傳到覆膜砂中，首先使靠近鐵型的砂受 熱固化，隨著時間的推移，固化層的厚度越來越大，當固化層厚度達到需要的 厚度時，將鐵型翻轉(zhuǎn)一百八十度，這時在鐵型的澆冒口型腔中心未固化的覆膜 砂在重力作用下掉出，在澆冒口型腔表面形成一層覆砂層。該方法的特點是過 程簡單、可以實現(xiàn)機械化操作，最大的不足是由于單面加熱覆膜砂的緣故使得 自然形成的覆砂層表面是半固化的過渡層，表面粗糙，浮砂較多，在鐵水澆鑄 過程中，許多浮砂被沖入磨球的澆鑄型腔，影響磨球質(zhì)量。采用這種方法覆砂 層的厚度是由鐵型溫度與時間兩個因素決定的，而鐵型的溫度是利用鐵水澆鑄 后的余溫，溫度變化較大，雖然覆膜砂停留時間會相應(yīng)作一些改變，但覆砂層
的厚度不能精確控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鑄球工藝中鐵型的造型方法，通過該 方法可以消除覆砂層表面半固化的過度層，提高覆砂層成形質(zhì)量。
本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種鑄球工藝中鐵型的造型方法， 有效控制影響覆砂層厚度的溫度因素和時間因素，使固化后的覆砂層厚度一致， 表面光滑。
本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是提供用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法 的一種射砂頭，利用該射砂頭可以生產(chǎn)出固化程度高、厚度一致且表面光滑的 覆砂層。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案鑄球工藝中鐵型的造型 方法，
第一步，加熱鐵型； 第二步，合模；
第三步，對鐵型的澆冒口進行覆砂； 第四步，熱固化成型； 第五步，開模，
在進行覆砂步驟前，在澆冒口型腔內(nèi)安裝具有加熱功能的仿型頭，所述仿 型頭與鐵型之間存在用于形成覆砂層的空隙。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述仿型頭的溫度與鐵型溫度相同。實現(xiàn)兩面同 時同溫度加熱覆砂層，最大程度保證覆砂層均勻固化，縮短固化時間。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述仿型頭的溫度控制在180—20(TC之間。該 溫度與鐵水澆鑄后余留在鐵型內(nèi)的溫度相同，并在覆膜砂的固化溫度要求范圍
內(nèi)，該溫度較低，使仿型頭加熱過程控制較為方便。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述覆砂過程中，射砂壓力控制在0. 3—0. 5Mpa 內(nèi)，射砂時間控制在3—5秒內(nèi)。通過控制壓力和時間使仿型頭與鐵型之間的空 隙充滿覆膜砂，有助于進一步緊實覆膜砂。
用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭，所述射砂頭包括射砂筒 和射砂板，所述射砂板上設(shè)有射砂嘴，所述射砂板下面通過伸縮機構(gòu)活動連接 有加熱板，所述加熱板底部設(shè)有表面光滑的仿型頭，所述加熱板上還開有對應(yīng) 射砂嘴的射砂孔。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述加熱板內(nèi)部設(shè)有加熱管，所述加熱管位于仿 型頭上部，且在加熱板內(nèi)部還安裝有溫度傳感器。由于加熱管位于仿型頭上部， 當加熱管釋放熱量時就能最大限度地傳遞給仿型頭，使仿型頭溫度升高，因而 加熱板的溫度和仿型頭差不多，這樣再通過溫度傳感器進行反饋控制，實現(xiàn)仿 型頭的溫度調(diào)節(jié)。這樣的加熱板結(jié)構(gòu)簡單，且實現(xiàn)溫度控制方便。
作為本發(fā)明的一種改進，所述射砂孔位于仿型頭周圍。仿型頭與鐵型之間 的空隙就在仿型頭四周，因此在仿型頭四周選擇射砂孔的位置就不需要再在鐵 型的其它部位開設(shè)通道，從而降低生產(chǎn)成本。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述伸縮機構(gòu)包括耐熱彈簧、螺栓，所述螺栓 安裝在射砂板和加熱板上，所述耐熱彈簧套在螺栓上且位于射砂板和加熱板之 間。該伸縮機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，抗機械疲勞的能力強，完全能應(yīng)對經(jīng)常性的射砂工 作，同時更換維修方便。
作為本發(fā)明的另一種改進，所述射砂板上設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)，所述導(dǎo)向機構(gòu)包 括導(dǎo)向銷，所述導(dǎo)向銷一端固定在射砂板上，另一端活動連接在加熱板上。加 熱板的運動是豎直運動，伸縮機構(gòu)一方面確保加熱板能與射砂板分離，另一方
面起到控制加熱板的運動軌跡的功能，但這功能實現(xiàn)時起到效果有限。通過導(dǎo) 向機構(gòu)專門為加熱板控制運動軌跡就能確保加熱板的運動的穩(wěn)定性，提升射砂 頭的工作性能。
作為本發(fā)明的另一種改進，所述射砂嘴朝射砂板底部設(shè)有延伸部分，所述 射砂嘴的延伸部分長度至少為加熱板厚度。因為加熱板上的熱量會使射砂孔里 的覆膜砂固化，所以通過延長的射砂嘴每次與加熱板連接時去除這些固化的覆 膜砂。
本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，鐵型在澆冒口型腔中的覆砂層通過兩面加熱的 方法成型，即在覆砂層外側(cè)由仿型頭提供熱量，在覆砂層內(nèi)側(cè)由鐵型提供熱量， 從而在覆砂層內(nèi)外面都能同時進行固化，使得覆砂層固化均勻且緊實度高，消 除了以往工藝中存在的半固化現(xiàn)象，沒有浮砂。仿型頭和鐵型之間的空隙大小 不變，使每個鐵型的覆砂層厚度都一致，造型一致性好。由于仿型頭表面光滑， 使固化后的覆砂層外表面顯現(xiàn)出平整光滑特質(zhì)，覆砂層尺寸精確，大大提高覆 砂層成形質(zhì)量。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步具體說明。 圖1為本發(fā)明鑄球工藝中鐵型的造型方法的流程圖2為本發(fā)明用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭的結(jié)構(gòu)示意
圖3為本發(fā)明用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭的加熱板結(jié) 構(gòu)示意圖4為本發(fā)明用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭的使用示意
圖
具體實施例方式
如圖2所示，本發(fā)明中涉及到的一種射砂頭，它包括了射砂筒l、射砂板2 以及加熱板4。射砂板2固定在射砂筒1底部，加熱板4位于射砂板2下面。射 砂板2上設(shè)有一個射砂嘴3，射砂嘴3向射砂板2底部延伸形成凸起，射砂筒1 內(nèi)的覆膜砂通過射砂嘴3向外輸出。如圖2、 3所示，加熱板4底部設(shè)有表面光 滑的仿型頭5，仿型頭5的外形與鐵型9的澆冒口型腔相同但尺寸要小；在加熱 板4上開設(shè)有對應(yīng)射砂嘴3的射砂孔7，射砂孔7位于仿型頭5四周；在加熱板 4內(nèi)部設(shè)有加熱管6，加熱管6之間平行排布，且這些加熱管6都位于仿型頭5 上部，在加熱板4內(nèi)部還設(shè)有用于檢測溫度的溫度傳感器8，該傳感器為熱電耦， 當加熱管6釋放熱量提高加熱板4溫度時就能從溫度傳感器8上得到相應(yīng)數(shù)值， 以便對加熱板4溫度做及時調(diào)節(jié)。加熱板4與射砂板2之間通過伸縮機構(gòu)以及 導(dǎo)向機構(gòu)活動連接。有四個伸縮機構(gòu)位于加熱板的四個角上，該伸縮機構(gòu)包括 耐熱彈簧IO、螺栓ll。螺栓11兩頭活動連接在射砂板2和加熱板4上，并將 耐熱彈簧10套在螺栓11上，使耐熱彈簧10位于射砂板2和加熱板4之間。在 自然狀態(tài)下加熱板4由于自身重力和內(nèi)熱彈簧的彈力作用使得射砂板2和加熱 板4分離。導(dǎo)向機構(gòu)包括導(dǎo)向銷12和螺母13，導(dǎo)向銷12—端為異徑結(jié)構(gòu)，該 端通過螺母13固定安裝在射砂板2上，而另一端則穿插在加熱板4上，并與加 熱板4活動連接。有三個導(dǎo)向機構(gòu)位于射砂板2的中軸線上，在加熱板4豎直 運動時加熱板4會沿著導(dǎo)向銷12筆直運動，同時耐熱彈簧10產(chǎn)生形變。射砂 嘴3的延伸部分長度為加熱板4的厚度，因此在加熱板4上升后射砂嘴3插入 加熱板4的射砂嘴3內(nèi)，射砂筒1內(nèi)的覆型砂通過射砂嘴3從加熱板4底部輸 出。
如圖1所示，鑄球工藝中鐵型9的造型方法，第一步，加熱鐵型9;第二步，
合模，它包括在鐵型9的澆鑄腔內(nèi)合并模具，在澆冒口型腔內(nèi)合并具有加熱功 能的仿型頭5，合模后仿型頭5與鐵型9之間存在用于形成覆砂層的空隙；第三
步，對鐵型9和仿型頭5間的空隙進行射砂；第四步，熱固化成型；第五步，
開模，分離鐵型9在的澆鑄腔的模具以及在澆冒口型腔內(nèi)的仿型頭5。在進行第 二、三步時，如圖4所示，鐵型9位于射砂工位上，頂升缸14將鐵型9上舉直 至鐵型9與加熱板4緊緊貼合，并且加熱板4與射砂板2接合，使得射砂嘴3 穿過射砂孔7位于仿型頭5處。仿型頭5則深入鐵型9的澆冒口型腔，與鐵型9 之間形成空隙。之前，由于加熱板4釋放熱量傳遞到仿型頭5上，使得仿型頭5 的溫度升高，并使仿型頭5的溫度與鐵型9溫度相同，正常情況下控制在190 °C。覆型砂在壓縮空氣的作用下從射砂嘴3輸入空隙并且填滿空隙。射砂壓力 為0.4MPa，時間為4秒。射砂完成后射砂頭內(nèi)的壓縮空氣排盡，頂升缸14下 降，使加熱板4脫離射砂板2。待30秒后鐵型9的澆冒口型腔內(nèi)的覆砂層完全 固化，頂升缸14繼續(xù)下降，直到結(jié)束開模步驟。
本發(fā)明第二種實施例，鐵型9進入射砂工位后，如圖4所示，頂升缸14將 鐵型9上舉直至鐵型9與加熱板4緊緊貼合，并且加熱板4與射砂板2接合， 使得射砂嘴3穿過射砂孔7位于仿型頭5處。仿型頭5則深入鐵型9的澆冒口 型腔，與鐵型9之間形成空隙。之前，由于加熱板4釋放熱量傳遞到仿型頭5 上，使得仿型頭5的溫度升高，并使仿型頭5的溫度與鐵型9溫度相同，正常 情況下控制在18(TC。覆型砂在壓縮空氣的作用下從射砂嘴3輸入空隙并且填滿 空隙。射砂壓力為0. 3MPa，時間為5秒。射砂完成后射砂頭內(nèi)的壓縮空氣排盡， 頂升缸14下降，使加熱板4脫離射砂板2。待30秒后鐵型9的澆冒口型腔內(nèi)的 覆砂層完全固化，頂升缸14繼續(xù)下降，直到結(jié)束開模步驟。
本發(fā)明第三種實施例，鐵型9進入射砂工位后，如圖4所示，頂升缸14將 鐵型9上舉直至鐵型9與加熱板4緊緊貼合，并且加熱板4與射砂板2接合， 使得射砂嘴3穿過射砂孔7位于仿型頭5處。仿型頭5則深入鐵型9的澆冒口 型腔，與鐵型9之間形成空隙。之前，由于加熱板4釋放熱量傳遞到仿型頭5 上，使得仿型頭5的溫度升高，并使仿型頭5的溫度與鐵型9溫度相同，正常 情況下控制在200°C。覆型砂在壓縮空氣的作用下從射砂嘴3輸入空隙并且填滿 空隙。射砂壓力為0. 5MPa，時間為3秒。射砂完成后射砂頭內(nèi)的壓縮空氣排盡, 頂升缸14下降，使加熱板4脫離射砂板2。待30秒后鐵型9的澆冒口型腔內(nèi)的 覆砂層完全固化，頂升缸14繼續(xù)下降，直到結(jié)束開模步驟。
上述實施例中鐵型9的覆砂層加工方法都采用了兩面加熱的方法，即在覆 砂層外側(cè)由仿型頭5提供熱量，在覆砂層內(nèi)側(cè)由鐵型9提供熱量，從而在覆砂 層內(nèi)外面都能同時進行固化，使得覆砂層固化均勻且緊實度高，消除了以往工 藝中存在的半固化現(xiàn)象，沒有浮砂。仿型頭5和鐵型9之間的空隙大小不變， 使每個鐵型的覆砂層厚度都一致，造型一致性好。由于仿型頭5表面光滑，使 固化后的覆砂層外表面顯現(xiàn)出平整光滑特質(zhì)，大大提高覆砂層成形質(zhì)量。
權(quán)利要求
1、鑄球工藝中鐵型的造型方法，第一步，加熱鐵型(9)；第二步，合模；第三步，對鐵型(9)的澆冒口進行覆砂；第四步，熱固化成型；第五步，開模，其特征在于進行覆砂步驟前，在澆冒口型腔內(nèi)安裝具有加熱功能的仿型頭(5)，所述仿型頭(5)與鐵型(9)之間存在用于形成覆砂層的空隙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述鑄球工藝中鐵型的造型方法，其特征在于所述仿 型頭(5)的溫度與鐵型(9)溫度相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述鑄球工藝中鐵型的造型方法，其特征在于所述仿 型頭(5)的溫度控制在180—200。C之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述鑄球工藝中鐵型的造型方法，其特征在于所述覆 砂過程中，射砂壓力控制在0. 3—0. 5Mpa內(nèi)，射砂時間控制在3—5秒內(nèi)。
5、 用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭，所述射砂頭包括射砂 筒(1)和射砂板(2)，所述射砂板(2)上設(shè)有射砂嘴(3)，其特征在于所述射砂 板(2)下面通過伸縮機構(gòu)活動連接有加熱板(4),所述加熱板(4)底部設(shè)有表面光 滑的仿型頭(5)，所述加熱板(4)上還開有對應(yīng)射砂嘴(3)的射砂孔(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述射砂頭，其特征在于所述加熱板(4)內(nèi)部設(shè)有加 熱管(6)，所述加熱管(6)位于仿型頭(5)上部，且在加熱板(4)內(nèi)部還安裝有溫 度傳感器(8)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述射砂頭，其特征在于所述射砂孔(7)位于仿型頭 (5)周圍。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述射砂頭，其特征在于所述伸縮機構(gòu)包括耐熱彈簧(10)、螺栓(ll)，所述螺栓(11)安裝在射砂板(2)和加熱板(4)上，所述耐熱彈 簧(10)套在螺栓(11)上且位于射砂板(2)和加熱板(4)之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5或8所述射砂頭，其特征在于所述射砂板(2)上設(shè)有 導(dǎo)向機構(gòu)，所述導(dǎo)向機構(gòu)包括導(dǎo)向銷(12)，所述導(dǎo)向銷(12)—端固定在射砂板 (2)上，另一端活動連接在加熱板(4)上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述射砂頭，其特征在于所述射砂嘴(3)朝射砂板(2) 底部設(shè)有延伸部分，所述射砂嘴(3)的延伸部分長度至少為加熱板(4)厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄球工藝中鐵型的造型方法，以及用于該鑄球工藝中鐵型的造型方法的一種射砂頭。鐵型的覆砂層加工都采用了兩面加熱的方法，即在覆砂層外側(cè)由仿型頭提供熱量，在覆砂層內(nèi)側(cè)由鐵型提供熱量，從而在覆砂層內(nèi)外面都能同時進行固化，使得覆砂層固化均勻且緊實度高，消除了以往工藝中存在的半固化現(xiàn)象，沒有浮砂。仿型頭和鐵型之間的空隙大小不變，使每個鐵型的覆砂層厚度都一致，造型一致性好。由于仿型頭表面光滑，使固化后的覆砂層外表面顯現(xiàn)出平整光滑特質(zhì)，覆砂層尺寸精確，大大提高覆砂層成形質(zhì)量。
文檔編號B22C13/00GK101357394SQ20081006065
公開日2009年2月4日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者何芝梅, 林方夫, 潘東杰, 黃列群 申請人:浙江省機電設(shè)計研究院有限公司