[發明專利]雙層結構鑄型

有效

• 申請號: 201610125566.6
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105750494B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 康進武;上官浩龍;胡永沂
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22D27/04;B33Y80/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術領域

本發明涉及鑄造技術領域，尤其涉及一種雙層結構鑄型。

背景技術

在鑄件生產中，鑄型十分厚大，遠大于鑄件的體積，而在鑄件形成后期，由于其蓄熱接近飽和，冷卻能力大幅度下降，使得鑄件冷卻緩慢，生產周期長。在熔模鑄造中采用蠟模，然后外面通過多次浸漿然后掛砂形成型殼，此型殼為簡單的單層鑄型，鑄件冷卻靠型殼和環境的自然對流和輻射，在鑄件凝固階段型殼各處的冷卻條件相同，不利于鑄件順序凝固和補縮。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種雙層結構鑄型，其能實現鑄件在凝固階段自下而上的順序冷卻，提高鑄件性能和生產效率，降低鑄造成本。

為了實現上述目的，本發明提供了一種雙層結構鑄型，其包括：內型殼，內部設有供鑄件成型的型腔；外型殼，設置于內型殼周側，且與內型殼之間具有向底部和向頂部均開口的供空氣流動的間隙；以及筋板，設于外型殼與內型殼之間的間隙內并將外型殼固定在內型殼上。

本發明的有益效果如下：在根據本發明的雙層結構鑄型中，型腔內的鑄件冷卻時，間隙內的空氣升溫后上升，自間隙的頂部的開口流出，造成間隙內氣壓較低，從而在間隙的底部的開口處產生抽吸作用，將外界的冷空氣從間隙的底部的開口吸入，進而冷卻鑄件，由于空氣自下而上流動，且在下部溫度低，能夠吸收的熱量大，上部的溫度高，能夠吸收的熱量小對鑄件冒口起到相對保溫作用，所以所述雙層結構鑄型能夠促進鑄件自下而上的順序冷卻，利于鑄件凝固過程中的補縮，有助于避免鑄件的形成過程中縮孔縮松缺陷的產生，改善了鑄件的組織結構即鑄件致密且縮孔縮松缺陷少或者無縮孔縮松缺陷，提高了鑄件的性能；由于采用持續的流動的空氣進行冷卻，提高了鑄件的冷卻效率，縮短了冷卻時間，提高生產效率；由于內型殼和外型殼是通過筋板固定連接，供空氣流動的間隙減少了所述雙層結構鑄型成型時的型砂用量，降低成本。

附圖說明

圖1為根據本發明的雙層結構鑄型的示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

1內型殼 3筋板

11型腔G間隙

2外型殼

具體實施方式

下面參照附圖來詳細說明本發明的雙層結構鑄型。

參照圖1，根據本發明的雙層結構鑄型包括：內型殼1，內部設有供鑄件成型的型腔11；外型殼2，設置于內型殼1周側，且與內型殼1之間具有向底部和向頂部均開口的供空氣流動的間隙G；以及筋板3，設于外型殼 2與內型殼1之間的間隙G內并將外型殼2固定在內型殼1上。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，型腔11內的鑄件(未示出)冷卻時，間隙G內的空氣升溫后上升，自間隙G的頂部的開口流出，造成間隙G 內氣壓較低，從而在間隙G的底部的開口處產生抽吸作用，將外界的冷空氣從間隙G的底部的開口吸入，進而冷卻鑄件，由于空氣自下而上流動，且在下部溫度低，能夠吸收的熱量大，上部的溫度高，能夠吸收的熱量小對鑄件冒口起到相對保溫作用，所以所述雙層結構鑄型能夠促進鑄件自下而上的順序冷卻，利于鑄件凝固過程中的補縮，有助于避免鑄件的形成過程中縮孔縮松缺陷的產生，改善了鑄件的組織結構即鑄件致密且縮孔縮松缺陷少或者無縮孔縮松缺陷，提高了鑄件的性能；由于采用持續的流動的空氣進行冷卻，提高了鑄件的冷卻效率，縮短了冷卻時間，提高生產效率；由于內型殼1和外型殼2是通過筋板3固定連接，供空氣流動的間隙G減少了所述雙層結構鑄型成型時的型砂用量，降低成本。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，所述雙層結構鑄型的內型殼1、外型殼2以及筋板3通過3D打印一體制成。3D打印的制作方法能夠使內型殼1、外型殼2以及筋板3的形狀更為科學，而不受傳統鑄型外形的限制。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，內型殼1、外型殼 2以及筋板3由型砂和粘接劑制成。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，所述型砂為石英砂或鉻鐵礦砂。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，內型殼1的幾何建模通過緊貼鑄件模型抽殼的方式獲得。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，空氣在間隙G內自然流動或強制性流動。間隙G內的空氣升溫后上升，自間隙G的頂部的開口流出，造成間隙G內氣壓較低，從而在間隙G的底部的開口處產生抽吸作用，將外界的冷空氣從間隙G的底部的開口吸入，進而使空氣在間隙G 內自然地由下而上流動(即形成了所謂的“煙囪效應”)。也可以在間隙G 的底部設置風機，推動空氣在間隙G內由下而上流動。

在根據本發明的雙層結構鑄型中，在一實施例中，當鑄件在型腔11 凝固結束后，所述雙層結構鑄型倒置，以使空氣在間隙G中的流動方向倒置，以實現鑄件整體的均衡冷卻。所述雙層結構鑄型倒置后，空氣依然是由下而上流動，只不過是從上述的間隙G的頂部(倒置后其實是底部)的開口流入，從上述的間隙G的底部(倒置后其實是頂部)的開口流出，進而實現鑄件整體的均衡冷卻。