專利名稱：復合砂芯射砂裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種砂芯射砂裝置及方法，特別涉及一種用于冷芯制造工藝的復合砂芯射砂裝置及方法。
背景技術：
在鑄造一些具有復雜腔體的零件時，需要用到砂芯。一種較為常見的砂芯制作工藝是先將砂料和添加劑(如固化劑、粘接劑等)混合均勻，然后用壓縮空氣將混制好的砂子吹入芯盒內，等砂子固化后就會形成砂芯。用這種工藝制成的砂芯常被叫做冷芯砂芯。對于類似發動機氣缸體的缸蓋水套這樣的大型零件來說，由于其結構復雜且精度要求高，具有很多不利于鑄造的特殊位置，如薄壁結構和尖角結構，這些位置的砂芯在澆鑄過程中要承受比普通位置更苛刻的溫度變化和受力變化，這就對砂芯的品質提出了高要求，不僅砂芯要外形飽滿，還要求砂芯必須有很高的抗燒結、抗脈紋能力，普通砂料不能使用。為了滿足這種需求，生產時會使用像鉻礦砂這樣的高強度砂料來制作砂芯。因為高強度砂料都比較貴，像鉻礦砂的價格是普通砂料的10倍左右，為了控制成本，生產時常用普通砂料來制作鑄件上普通位置的砂芯，僅在特殊位置使用高強度砂料制作的砂芯。但是，發動機氣缸蓋的結構復雜，其中間部分的薄壁位置和尖角位置比較多且分布不規則，如果把需要使用高強度砂料的特殊位置和普通位置分開，各自單獨制作砂芯，則特殊位置的砂芯很難在砂箱或者鑄造模具內固定，給澆鑄造成更大的困難。這就使得實際生產時不得不使用昂貴的高強度砂料來制造既包含特殊位置又包含普通位置的一體式砂芯，對生產成本的控制非常不利。

發明內容
為了克服上述現有技術中的缺陷，制造既能夠保證砂芯強度又能夠有效節約成本的砂芯，本發明的目的之一是提供一種用于冷芯制造的復合砂芯射砂裝置，目的之二是提供一種用于冷芯制造的復合砂芯射砂方法。為實現上述目的，本發明公開如下技術方案:一種復合砂芯射砂裝置，包括一個下芯盒和開有射砂孔的上芯盒，所述上芯盒是至少兩個各自獨立的上芯盒，并且各個上芯盒的型腔分別對應所述下芯盒的不同位置。優選地，所述上芯盒是兩個，其中:一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中間部分所對應的型腔；另一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周邊部分所對應的型腔，該上芯盒與所述下芯盒的型腔中間部分所對應的位置為空腔。優選地，所述復合砂芯射砂裝置還包括與所述上芯盒對應的至少兩個射砂板，每個射砂板上均開設有與所述上芯盒上的射砂孔相對應的通孔。優選地，所述復合砂芯射砂裝置還包括向所述射砂板射砂的射頭。 優選地，所述復合砂芯射砂裝置還包括具有兩個射砂工位的冷射芯機。一種復合砂芯射砂方法，包括如下步驟:
I)混砂步驟:將特種砂料和普通砂料分別與添加劑相混合，并各自攪拌均勻，形成制芯所需的普通砂和特種砂；2)特種砂射芯步驟:將需要使用特種砂的上芯盒與所述下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將特種砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒；3)普通砂射芯步驟:將需要使用普通砂的上芯盒與所述下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將普通砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:1、利用不同的上芯盒和同一個下芯盒分別壓合并進行吹砂，就可以在不同的吹砂工序中使用不同的砂子，這樣，最終得到的砂芯就是由不同的砂子形成的復合砂芯，只需要在復合砂芯的復雜型腔部分使用特種砂，在砂芯的其余部分使用普通砂就能夠在保證強度的前提下降低特種砂的用量，能夠節省大量的成本。2、利用射砂板來控制射砂時的噴砂范圍，有助于讓砂子更好地進入上芯盒上的射砂孔內。3、射頭可以用來安裝在射砂設備的噴砂嘴上，控制從噴砂嘴噴出的砂子都能保持在射頭限定的范圍內，不會出現散噴的情形，減少砂子的浪費，還有助于保持工作場地的整潔。4、復合砂芯射砂方法中的特種砂射芯步驟和普通砂射芯步驟可以根據工藝的特點來調整二者的前后關系，從而使本發明的方法具有更為廣泛的應用范圍。 5、在上芯盒為對應于砂芯中心部分和周邊部分的兩個上芯盒時，對應周邊部分的這個上芯盒內的型腔中間部分為空腔，這樣的布置有利于在工序上把砂芯中心部分安排在周邊部分的前面成型，在周邊部分的砂芯成型過程中，這部分空腔用來容納之前成型的砂芯，不至于發生擠壓破壞。


圖1是本發明的裝置實施例示意圖；圖2是圖1中的特種砂射砂板的俯視圖；圖3是圖1中的普通砂射砂板的俯視圖；圖4是圖1中的特種砂上芯盒的仰視圖；圖5是圖1中的普通砂上芯盒的仰視圖；圖6是方法實施例的流程示意圖。結合附圖在其上標記以下附圖標記:1-射頭，2-特種砂射砂板,3-普通砂射砂板,4-特種砂上芯盒,5-普通砂上芯盒，6-下芯盒。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的優選具體實施方式
進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。為了便于說明，本實施方式中的裝置實施例和方法實施例均以鑄造發動機氣缸蓋上的缸蓋水套為應用背景，原因在于這一零件的中心部分是多個不規則孔道相互交錯連通的地方，其上的結構非常復雜，具有很多個薄壁腔體和尖角，而周邊部分則是相對較為平整寬敞的蓋板邊沿，用以提供支撐，在現有技術的范圍內，只能用鉻礦砂制成的整體式砂芯。應當理解，本發明所公開的技術方案并不限于這一零件，在其他具有類似的復雜結構，需要使用復合砂芯的鑄造工藝中，同樣可以使用本發明所公開的裝置和方法，實現本發明的目的。實施例一:裝置實施例一種用于發動機氣缸蓋上的缸蓋水套鑄造工藝中制造砂芯的復合砂芯射砂裝置，如圖1所示，包括一個具有兩個射砂工位的冷射芯機(未圖示)，一個下芯盒6和兩個開有射砂孔的上芯盒，其中的一個是特種砂上芯盒4，其上覆蓋有一塊特種砂射砂板2 ;另一個是普通砂上芯盒5，其上覆蓋有一塊普通砂射砂板3。特種砂上芯盒4的型腔對應于下芯盒6的中間部分，其上有很多復雜的凸起結構，這些凸起結構伸入到下芯盒6中可以形成砂芯中間部分的型腔。對應于這些凸起結構，特種砂上芯盒4上開設有很多個射砂孔，如圖4所示。普通砂上芯盒5的型腔對應于下芯盒6的周邊部分，其中間部分是一個平整的平面，沒有任何能夠伸入下芯盒6中的凸起結構，四周則開設了很多個射砂孔，如圖5所示。普通砂上芯盒5和下芯盒6壓合后，其中間部分的平面和下芯盒6之間形成一個較大的空腔，能夠容納其內的砂芯而不會產生擠壓和破壞。分別對應于兩個上芯盒4和5上的射砂孔，在兩個射砂板2和3上開設有很多個通孔，如圖2和圖3所示。圖1中還有兩個安裝在射芯機上的射頭1，分別對應射芯機上的兩個噴砂工位，左側的是特種砂工位，右側的是普通砂工位。下芯盒6首先被移動到特種砂工位，然后將特種砂上芯盒4和特種砂射砂板2順序壓合在下芯盒6上，從此工位的射頭I向芯盒的型腔內嗔入特種砂，等嗔砂完畢后在再保持一段時間，以便砂芯固化成型。然后抬起特種砂上芯盒4和特種砂射砂板2，下芯盒6帶著已經形成的特種砂砂芯移動到普通砂工位,再將普通砂上芯盒5和普通砂射砂板3順序壓合在下芯盒6上，從此工位的射頭I向芯盒的型腔內噴入普通砂形成砂芯的支撐部，等噴砂完畢后再保持一段時間，等待砂芯固化成型，就能夠得到一個完整的復合砂芯。以上裝置實施例中，根據零件的結構特點，選用了兩個上芯盒和一個下芯盒相配合的設計，以便于適應用兩種砂子來形成復合砂芯的需求。如果需要加工的零件結構更為復雜，需要使用三種或者更多種砂子才能滿足需求時，可以按照本實施例的思路，將每種砂子所對應的砂芯部分單獨設計為一個上芯盒，并且在較后的工序中所使用的上芯盒內還要留出用以容納前面工序中形成的砂芯的空腔，這樣就可以實現用更多種砂子形成一個復合砂芯的目的。這同樣屬于本發明的范圍之內。實施例二:方法實施例一種復合砂芯射砂方法，如圖6所示，包括如下步驟:I)混砂步驟:利用雙工位冷射芯機，將特種砂料和普通砂料分別與添加劑相混合，并各自攪拌均勻，形成制芯所需的普通砂和特種砂；2)特種砂射芯步驟:將下芯盒移動到應用特種砂的第一工位，將需要使用特種砂的上芯盒與下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將特種砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒；3)普通砂射芯步驟:將下芯盒移動到應用普通砂的第二工位，將需要使用普通砂的上芯盒與下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將普通砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒。需要理解，特種砂射芯步驟和普通砂射芯步驟之間的前后關系是由具體的砂芯結構特點來決定的，在缸蓋水套砂芯的制作工藝中，復雜結構在中間，支撐結構在周邊，所以采用了本實施例中的順序。如果在別的零件上應用時，其結構特點適合于先成型普通砂部分，后成型特種砂部分，則可以將普通砂射芯步驟調整到特種砂射芯步驟之前，同樣可以在本發明的技術范圍內實現本發明的目的。以上公開的僅為本發明較優的具體實施例，但是，本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種復合砂芯射砂裝置，包括一個下芯盒和開有射砂孔的上芯盒，其特征在于，所述上芯盒是至少兩個各自獨立的上芯盒，并且各個上芯盒的型腔分別對應所述下芯盒的不同位置。
2.根據權利要求1所述的復合砂芯射砂裝置，其特征在于，所述上芯盒是兩個，其中: 一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中間部分所對應的型腔； 另一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周邊部分所對應的型腔，該上芯盒與所述下芯盒的型腔中間部分所對應的位置為空腔。
3.根據權利要求1或2所述的復合砂芯射砂裝置，其特征在于，還包括與所述上芯盒對應的至少兩個射砂板，每個射砂板上均開設有與所述上芯盒上的射砂孔相對應的通孔。
4.根據權利要求1或2所述的復合砂芯射砂裝置，其特征在于，還包括向所述射砂板射砂的射頭。
5.根據權利要求2所述的復合砂芯射砂裝置，其特征在于，還包括具有兩個射砂工位的冷射芯機。
6.一種復合砂芯射砂方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)混砂步驟:將特種砂料和普通砂料分別與添加劑相混合，并各自攪拌均勻，形成制芯所需的普通砂和特種砂； 2)特種砂射芯步驟:將需要使用特種砂的上芯盒與所述下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將特種砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒； 3)普通砂射芯步驟:將需要使用普通砂的上芯盒與所述下芯盒壓合，將對應該上芯盒的射砂板壓覆在該上芯盒上以限制射砂范圍，利用冷射芯機將普通砂吹入到芯盒內并保持一段時間，待砂芯固化后分開芯盒。
全文摘要
本發明公開了一種復合砂芯射砂裝置，包括一個下芯盒和開有射砂孔的上芯盒，所述上芯盒是至少兩個各自獨立的上芯盒，并且各個上芯盒的型腔分別對應所述下芯盒的不同位置。優選地，所述上芯盒是兩個，其中一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中間部分所對應的型腔；另一個上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周邊部分所對應的型腔，該上芯盒與所述下芯盒的型腔中間部分所對應的位置為空腔。本發明的目的之一是提供一種用于冷芯制造的復合砂芯射砂裝置，目的之二是提供一種用于冷芯制造的復合砂芯射砂方法，以制造既能夠保證砂芯強度又能夠有效節約成本的砂芯。
文檔編號B22C15/23GK103192035SQ20121000203
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者陳祖禮, 林振麗, 龍善北, 廖文東, 劉毅, 俸文斌, 張 浩, 楊雙華, 廉振文, 何春華 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司