[發明專利]一種3D打印的球墨鑄鐵件凝固順序控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201610214960.7
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105750532B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 杜文強;孟慶文
• 申請（專利權）人: 寧夏共享模具有限公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22C9/10
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 郝學江

技術領域

本發明涉及一種通過不使用冷鐵同時能減小熱節模數的控制裝置及方法，具體的涉及一種3D打印的球墨鑄鐵件凝固順序控制裝置及其控制方法，屬于3D打印砂芯鑄造生產領域。

背景技術

隨著3D打印技術的推廣與應用，目前使用3D打印砂芯進行鑄造生產的方法已經在行業內逐漸流行。該方法無需考慮傳統工藝的起模和撤料問題，可實現各種復雜結構砂芯的一次性高精度打印，使鑄造工藝設計的靈活性大大提高。

對于球墨鑄鐵件，由于凝固過程金相組織的轉變，晶粒間隙很難得到鐵液充分補充，故比灰鐵更容易產生縮松縮孔。在工藝設計時，需要著重控制凝固順序，配合使用冒口進行補縮，以保證鑄件的縮松要求等級。

目前控制凝固順序的方法一般有兩種：一是通過使用冷鐵或特殊型砂的激冷作用來降低鑄件局部厚大熱節結構的模數，以控制凝固順序，將縮松驅趕至最后凝固部位；二是通過改變澆注方向及進流位置，充分利用鑄件自身結構和熱影響來控制凝固順序。但對于結構復雜的球墨鑄鐵件，局部熱節部位補縮通道難以建立，通過上述兩種方法控制鑄件的順序凝固十分困難。為保證鑄件縮松等級要求，一些鑄件需要使用大量的隨形冷鐵，使鑄造成本提高，同時操作過程難度加大，過程質量穩定性差。

為此，結合3D打印工藝特點，考慮尋找一種能不使用冷鐵同時能減小熱節模數，控制凝固順序的裝置和方法，是本發明研究的目的。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種3D打印的球墨鑄鐵件凝固順序控制裝置及其控制方法，來解決球墨鑄鐵件容易出現的縮松問題，以降低鑄造成本及操作過程難度。

為了解決現有技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種3D打印的球墨鑄鐵件凝固順序控制裝置，包括導熱裝置和散熱裝置，所述的導熱裝置包括導熱筋、導熱頭、出氣口和接觸端，所述的導熱筋截面為圓形或矩形，所述的導熱筋為三個或多個；所述的導熱筋的一端為接觸端，與鑄件熱節部位外表面連接；另一端聚集形成較大的導熱頭；所述的導熱頭截面應等于所連導熱筋截面總和；所述的導熱頭豎直方向分別引出出氣口，并匯于澆注方向頂部；所述的導熱筋均勻分布于鑄件熱節散熱面上；所述的導熱頭需在水平方向上排列成一條直線；

所述的散熱裝置包括散熱鋼管與水冷系統兩部分；所述的散熱鋼管長度需大于導熱頭排列方向的長度；所述的水冷系統包括循環水泵、蓄水罐、排水閥、溫度計，所述的散熱鋼管一端通過管道依次連接有溫度計、蓄水罐、排水閥、循環水泵至散熱鋼管另一端；所述的蓄水罐上設置有接水口；所述導熱裝置的導熱頭水平并排與所述散熱裝置的散熱鋼管連通相接。

進一步的：所述導熱筋直徑或厚度需小于鑄件熱節部位壁厚的1/5，長度控制在100mm范圍內，超出100mm需另設導熱頭。

進一步的：所述的散熱鋼管選用外徑大于導熱頭直徑的空心鋼管，所述的鋼管壁厚選用大于1/5導熱頭直徑規格。

本發明所述的一種3D打印的球墨鑄鐵件凝固順序控制裝置的控制方法是：①根據鑄件結構分析，找出無法進行自補縮的熱節部位，設計導熱裝置，并預留出與散熱鋼管外徑相同的插入口；②設計有導熱裝置的砂芯打印完成后，使用壓縮空氣將散熱裝置中的散砂吹出，此時導熱頭與插入口貫通；③將散熱鋼管外壁涂刷耐火涂料，插入預先留出的插入口，使散熱鋼管管壁與導熱頭完全貼合；④澆注前先將水冷系統連接于散熱鋼管兩頭，確認密封完好后將接水口與自來水源連通，將蓄水罐充滿冷水后，關閉水源，打開循環水泵；⑤進行澆注作業，觀察溫度計讀數，當水溫超過80℃時，打開排水閥排水并重新接入冷卻水再次循環，直到水溫穩定小于80℃；⑥鑄件打箱后，將導熱裝置鏟磨去除即可。

本發明的有益效果是：裝置結構簡單，可操作性高，可最大化的提高其導熱性能；節約了成本，同時也提高了效率。

附圖說明

圖1為本發明控制裝置整體使用示意圖。

圖2為本發明控制裝置的導熱裝置示意圖。

圖3為本發明控制裝置的散熱裝置示意圖。

其中：鑄件熱節1、導熱筋2、導熱頭3、出氣口4、接觸端5、散熱鋼管6、溫度計7、蓄水罐8、排水閥9、循環水泵10、接水口11、輸水管12、鑄件13、打印砂芯14。

具體實施方式

為了使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖1-3對本發明做進一步分析。