本發明涉及一種裝置和方法，尤其是涉及一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的砂芯裝置和方法，它屬于機械類。

背景技術：

鐵型覆砂鑄造屬于特種鑄造之一，其鑄型是在金屬型內腔上覆上一薄層覆膜砂形成鑄型。鐵型覆砂鑄造生產是一種節能、節材的生產方式，已被許多鑄件生產企業所采用。鐵型覆砂一般主要用于鑄鐵鑄件的生產，生產的鑄件表面質量好，尺寸精度高，內在組織及綜合機械性能好，是一種生產優質鑄件的經濟生產方法。

為了降低鑄鋼件生產的成本，提高鑄鋼鑄件的各項技術指標，逐步開展了鑄鋼件的鐵型覆砂鑄造的生產應用。與鑄鐵件鐵型覆砂鑄造應用相比，鑄鋼件的生產應用主要存在的問題就是因鑄鋼件的鑄造生產過程中，鑄件線收縮率遠遠大于鑄鐵件，且鑄鋼在高溫時，強度等機械性能差，這樣當采用鐵型覆砂鑄造生產鑄鋼件時，鑄鋼鑄件特別容易產生熱裂現象，從而造成鑄件報廢，這也是目前鑄鋼件生產較少采用鐵型覆砂工藝的原因之一。

公開日為2014年04月23日，公開號為號 103736937A的中國專利中，公開了一種名稱為“薄壁箱型鑄鋼件的防裂筋”的發明專利。該專利在鑄鋼件基體兩面連接處整體鑄出防裂筋，雖然該專利在薄壁箱型鑄鋼件中消除了開裂現象，但是該結構并不適用于鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中產生熱裂的現象，故還是不能解決鑄鋼鑄件特別容易產生熱裂現象。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，能有效地防止鑄鋼鑄件生產中熱裂缺陷，降低鑄件廢品率，利于鑄件產品的尺寸穩定性，有效地調節砂芯裝置部位的冷卻速度的鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的砂芯裝置和方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的砂芯裝置，包括鐵型、覆砂層和鑄鋼鑄件，所述鐵型包括上鐵型和下鐵型，該上鐵型和下鐵型相互匹配，鐵型內覆有覆砂層，鐵型內有鑄型型腔，鑄鋼鑄件最終在該鑄型型腔內鑄造成型，其特征在于：還包括易碎砂芯，所述易碎砂芯設置在鑄鋼鑄件易產生熱裂的部位處；結構合理，能有效地防止鑄鋼鑄件生產中熱裂缺陷，降低鑄件廢品率，并可有效地調節砂芯裝置部位的冷卻速度。

作為優選，本發明所述易碎砂芯為雙層結構，易碎砂芯的中間開有蜂窩狀空洞孔；在受到一定的擠壓作用力下，該蜂窩狀空洞孔結構破碎，使原來的易碎砂芯尺寸在受擠壓力的方向縮小或縮短。

作為優選，本發明所述易碎砂芯在鑄鋼鑄件冷卻過程中，該易碎砂芯中間的蜂窩狀空洞孔在收縮應力作用下易碎破裂，從而使易碎砂芯形成鑄型處與鑄鋼鑄件之間產生間隙；使原來該部位的受阻收縮變成不受阻收縮，釋放了鑄件固態冷卻過程線收縮產生的收縮應力，避免鑄鋼鑄件在該部位產生熱裂缺陷。

作為優選，本發明所述易碎砂芯的雙層結構其中的一層根據鑄件冷卻要求也可由冷鐵形成；通過調整冷鐵的厚度，來調整鑄件該部位的所需要的冷卻速度，滿足鑄件凝固冷卻的要求。

本發明還提供一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的方法，步驟如下：

（1）將易碎砂芯放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位；

（2）將鋼水澆注進入鑄型型腔、凝固冷卻；

（3）在鑄鋼鑄件冷卻收縮時，因鑄件線收縮產生的收縮應力，將易碎砂芯擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙；

（4）將因鑄件固態冷卻過程產生線收縮時，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產生的收縮應力基本釋放，防止了因鑄件收縮應力過大而造成鑄件熱裂的現象發生。

作為優選，本發明所述易碎砂芯的破碎強度應小于鑄鋼鑄件在凝固完成后的冷卻過程中該部位產生熱裂紋的應力強度。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：1、在鐵型覆砂鑄型中采用這種砂芯裝置，能有效地防止鑄鋼鑄件生產中熱裂缺陷的發生；２、通過改變砂芯結構中冷鐵安放位置和冷鐵厚度，來調整鑄件該部位的凝固冷卻速度，來獲得對鑄件凝固過程較為有利的凝固冷卻條件，降低鑄件廢品率；３、采用易碎砂芯裝置的鐵型覆砂鑄型的鐵型，大大方便了開箱出鑄件過程中鑄件與鐵型的分離；4、采用易碎砂芯裝置鑄型生產的鑄件，鑄件的受阻收縮程度在為減輕，鑄件的鑄造殘余應力大大減少，有利于鑄件產品的尺寸穩定性。

附圖說明

圖1是本發明實施例易產生熱裂部位的結構示意圖一。

圖2是本發明實施例易產生熱裂部位的結構示意圖二。

圖3是本發明實施例鐵型覆砂鑄鋼件易碎砂芯結構示意圖一。

圖4是圖3擠壓破碎后易碎砂芯結構示意圖。

圖5是本發明實施例鐵型覆砂鑄鋼件易碎砂芯結構示意圖一。

圖6是圖5擠壓破碎后易碎砂芯結構示意圖。

圖7是本發明實施例放置易碎砂芯裝置的鑄型結構示意圖。

圖8是本發明實施例易碎砂芯在鑄鋼件冷卻過程中被擠碎防止熱裂產生的結構示意圖。

圖中：鐵型1，上鐵型11，下鐵型12，覆砂層2，易碎砂芯3，鑄型型腔4，鑄鋼鑄件5，蜂窩狀空洞孔6，受阻部位A，冷卻受阻熱裂處B，擠壓力F。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。

實施例。

參見圖1至圖8，本實施例中的鐵型1包括上鐵型11和下鐵型12，該上鐵型11和下鐵型12相互匹配，鐵型1內覆有覆砂層2，鐵型1內有鑄型型腔，鑄鋼鑄件5設置在該鑄型型腔內，易碎砂芯3設置在鑄鋼鑄件5易產生熱裂的部位處。

本實施例中的易碎砂芯3在鑄鋼鑄件5固態冷卻過程中，該易碎砂芯3中間的蜂窩狀空洞孔6在收縮應力作用下易碎破裂，從而使易碎砂芯3形成鑄型處與鑄鋼鑄件5之間產生間隙；易碎砂芯3為雙層結構，易碎砂芯3的中間開有蜂窩狀空洞孔；易碎砂芯3的雙層結構其中的一層根據鑄鋼鑄件5冷卻要求也可由冷鐵形成。

本實施例還提供一種鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的方法，步驟如下：

（1）將易碎砂芯3放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位；

（2）將鋼水澆注進入鑄型型腔、凝固冷卻；

（3）在鑄鋼鑄件5冷卻收縮時，因鑄件線收縮產生的收縮應力，將易碎砂芯3擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙；

（4）將因鑄件固態冷卻過程產生線收縮時，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產生的收縮應力基本釋放，防止了因鑄件收縮應力過大而造成鑄件熱裂的現象發生。

本實施例中的易碎砂芯3的破碎強度應小于鑄鋼鑄件5在凝固完成后的冷卻過程中該部位產生熱裂紋的應力強度。

本實施例在鑄鋼鑄件5易產生熱裂的部位放置易碎成型砂芯，當鑄鋼鑄件5在凝固冷卻完成后的冷卻過程中，隨著鑄件的線收縮，收縮應力的增加，作用在易碎成型砂芯上的收縮應力將砂芯擠碎，最終將線收縮應力完全釋放，避免了熱裂現象的發生。

本實施例鑄鋼件鐵型覆砂鑄造生產中防止熱裂的易碎砂芯裝置工作原理：鐵型覆砂鑄造的鑄型是在成形的完全沒有退讓性的鐵型上覆上一薄層覆膜而成，鑄型型腔4薄覆砂層后面為完全剛性的鐵型。因此，鐵型覆砂的鑄型剛性非常高，鑄型的退讓性很差。鑄件澆注進入鑄型后，隨著溫度的逐漸降低，鐵水或鋼水從液態向固態進行冷卻凝固，待凝固完成后，隨著溫度的進一步降低，鑄件開始進行固態收縮，產生一定的線收縮，直到鑄件溫度降低到開箱溫度，進行開箱出鑄件。因為鐵型覆砂鑄型的剛性很好，鑄型在鑄件冷卻過程中基本很少有退讓性，這樣隨著鑄件的冷卻收縮、線收縮，在受到鑄型的阻礙，鑄件就會產生很大的受阻應力，當受阻應力大于鑄件該部位的熱強度時，該部位就會產生裂紋，也就是俗稱的“熱裂”，如圖1-圖2所示，受阻部位A和冷卻受阻熱裂處B。

在普通砂型鑄造生產中，相同的鑄件由于砂型鑄型有相當的退讓性，就不容易產生熱裂。而鐵型覆砂鑄型的高剛性，少有退讓性，就特別容易造成鑄鋼鑄件5收縮受阻部位的熱裂缺陷。

如圖7所示，在鑄型中鑄件冷卻過程中受阻部位放置易碎砂芯3，鑄件澆注后凝固后的冷卻過程中線收縮會產生一定收縮應力時，當收縮的應力還小于產生熱裂的應力，而大于易碎砂芯3結構的強度時，易碎砂芯3破碎，鑄型受阻部位就產生了一定的空隙空間，這樣鑄件受阻部位可以自由收縮不再受阻，收縮應力就完全釋放了，從而消除了鑄件產生熱裂的條件，確保鑄件完整，消除熱裂缺陷。

本實施例主要是將易碎砂芯3放置于鑄型中鑄件易產生熱裂缺陷的部位，當鋼水澆注進入鑄型、凝固冷卻完成，在隨后的固態冷卻過程中，當鑄件的線收縮產生的應力大于砂芯破碎強度時，即鑄件的線收縮產生的應力應小于產生熱裂的應力，易碎砂芯3就破碎，在易碎砂芯3與鑄件之間形成一定的空間間隙，使原來該部位的受阻收縮變成不受阻收縮，釋放了鑄件固態冷卻過程線收縮產生的收縮應力，可避免鑄件在該部位產生熱裂缺陷。

如圖3-圖6所示，本實施例中易碎砂芯3的結構為雙層結構，中間為蜂窩狀空洞孔，在受到一定的擠壓作用力下，該蜂窩結構破碎，使原來的砂芯尺寸在受擠壓力F的方向縮小或縮短。

將本實施例中的易碎砂芯3放置于鐵型覆砂鑄鋼鑄的鑄型中的受阻收縮部位，在鑄鋼鑄件5的冷卻收縮時，因鑄件線收縮產生的收縮應力，會將該砂芯擠壓破碎，從而在鑄件與鑄型之間形成一定的空隙，如圖8所示，這樣就將因鑄件固態冷卻過程產生線收縮時，鑄件與鑄型之間因鑄型退讓性而產生的收縮應力基本釋放，防止了因鑄件收縮應力過大而造成鑄件熱裂的現象發生。

此外，本實施例中的易碎砂芯3還可用于鐵型覆砂鑄造工藝中調整鑄件熱節部位冷卻速度。為了調整砂芯部位鑄件的冷卻速度，砂芯雙層結構中的一層也可由冷鐵形成，這樣可通過調整冷鐵的厚度，來調整鑄件該部位的所需要的冷卻速度，滿足鑄件凝固冷卻的要求，使本實施例中的易碎砂芯3起到消除砂芯放置部位熱裂、以及調整該部位凝固冷卻狀態的雙重作用。

本實施例中的易碎砂芯3的數量可根據實際進行選擇，若選用多個易碎砂芯3，則多個易碎砂芯3均放置在鑄鋼鑄件5易產生熱裂的部位處，有效地防止鑄鋼鑄件5生產中熱裂缺陷的發生。

通過上述闡述，本領域的技術人員已能實施。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。