专利名称：二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法
技术领域：
本发明涉及铸件造型领域，尤其涉及一种二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法。
背景技术：
铸件造型是铸件形成过程中的关键工序，它对铸件的质量、制造成本、生产效率、 环境污染等方面都具有十分重要的影响。在传统的铸件造型方法中，首先将模板加热至180-250°C，扣在铁模上；然后，利 用压缩气体，将一种通常由有机树脂作为粘合剂的型砂吹入模板与铁膜之间的空隙(即型 腔)中；接着，向空隙中的型砂吹入硬化气体使其硬化，形成型壳；将模板和铁模与型壳分 开，再将型壳运到浇注场等待浇注。上述型壳造型工艺，其要点之一是采用有机树脂砂作为 型砂，要点之二是模板经过加热；要点之三是型壳直接用于浇注。但在实际应用中，这种传 统的铸件造型方法显示出了诸多缺点，首先型壳直接用于浇注，铸型强度不易保证，为了 提高型壳的强度，必须提高粘结剂的加入量，同时因为型砂材料本身价格昂贵，所以，采用 这种工艺，材料成本高；其次模板需要加热，模板辐射的热度容易使得射入到模具中的型 砂过早地硬化，造成射砂孔的堵塞，从而使得型砂无法按规定完全、均勻地填充模具，利用 其生产出的型壳所铸的铸件可能出现表面粗糙、表面皱纹和凹坑等缺陷，并且对模板加热 需消耗大量电能；并且，所述有机树脂砂在制造铸型和浇注过程中，会产生有毒的甲醛、苯 酚、氨等气体，对工人的身体健康有害并污染环境。另一种采用水玻璃作为粘合剂的型砂的铸件造型方法，首先，将砂箱放在模板上 (所述砂箱是一个由四个面组成的金属框，上下两面无金属)；然后将水玻璃砂(水玻璃作 为粘结剂添加到原砂中)加入砂箱中(重力加砂)并用震动方式紧实；接着，将模板与铸型 分离，所述铸型为型砂与砂箱的结合体；再将二氧化碳吹气管插入铸型中，吹入二氧化碳气 体，使铸型中的粘结剂硬化，从而使铸型达到一定的强度和硬度；最后，将硬化后的铸型运 入浇注场地等待浇注。这种采用二氧化碳硬化水玻璃砂的传统造型方法具有很大的优势， 其表现为通过向型砂中通入二氧化碳，在无需加热的条件下可实现型砂的硬化；并且型 砂其来源极为广泛，价格低廉；更为重要的是，利用水玻璃作为粘合剂的型砂形成的铸型在 浇注过程中的产物为水蒸气，不污染环境。但是，为了确保铸型的强度，必须在型砂中添加 大量的水玻璃，从而一方面增加了材料成本，另一方面这使得型砂的溃散性差(溃散性是 制约其应用的关键环节)，即在铸件浇注后型砂不易破碎，从而增加了铸件清理工作量和砂 处理工作量。清理工作量的增加，增加了清理成本，而且在清理和砂处理的过程中，会产生 大量对人体有害的硅尘。
发明内容
本发提供一种二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，用以解决现有技术中生 产质量差、成本高、工艺复杂、污染环境的缺陷，实现一种高质量、低成本且环保的铸件造型方法。本发明实施例提供一种二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，包括以下步 骤通过模板上的射砂孔，向所述模板与铁模之间所形成的型腔射入水玻璃砂，以在 所述型腔内形成型壳；通过所述模板上的射砂孔以及所述模板上用于排气的排气孔，向所述型腔内吹入 二氧化碳气体对所述型壳进行硬化处理；分离所述模板和所述铁模，并将经过硬化处理的型壳与所述铁模一同送入浇注场 进行浇注处理。本发明实施例的二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，可带来如下有益效 果由于采用水玻璃砂作为型砂，模板不需要加热，电能消耗小，并且适用于钢件的生产，避 免了使用有机树脂砂可能产生的表面粗糙、皱纹和凹坑缺陷；浇注时型壳与铁模不分离，铸 型的强度得到了提高，保证了铸型的质量；由于铸型的强度主要是靠铁模来保证的，型砂中 水玻璃的加入量和二氧化碳的吹入量可以大幅减少，提高了水玻璃砂的溃散性，减轻了铸 件清理工作量和铸件清理成本，并且由于原砂价格低廉，大大降低的材料成本；由于采用的 是二氧化碳硬化水玻璃砂且水玻璃用量少，所以不会产生对人体有害的气体，有利于环境 保护和工人的身体健康。该方法实现了高质量、低成本且环保的铸件造型方法。
图1为本发明二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法实施例的流程图；图2a至2d为应用本发明实施例二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法进行造 型工艺过程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图1为本发明二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法实施例的流程图。如图1 所示，该方法包括步骤100，通过模板上的射砂孔，向所述模板与铁模之间所形成的型腔射入水玻璃 砂，以在所述型腔内形成型壳；模板包括模底板和模样两部分，铁模内部具有与模样相对应的形状，当所述模板 与铁模组合在一起时，两者之间形成了形状与模样相对应的“间隙”，该“间隙”即为用于形 成型壳的型腔。模板上设有射砂孔，经由该射砂孔向所述型腔内射入水玻璃砂，从而形成型步骤200，通过所述模板上的射砂孔以及所述模板上用于排气的排气孔，向所述型 腔内吹入二氧化碳气体对所述型壳进行硬化处理；为使所述型壳达到一定强度和硬度，需要向型腔内通入二氧化碳气体。所述模板 上除设有用于射砂的射砂孔外，还设有用于排气的排气孔，在对所述型腔内形成的水玻璃 砂型壳进行硬化过程中，所需的二氧化碳气体通过所述模板上的射砂孔和排气孔射入所述 型腔内。
步骤300，分离所述模板和所述铁模，并将经过硬化处理的型壳与所述铁模一同送 入浇注场进行浇注处理。在型壳硬化后，将模板和铁模分离，并将硬化后的型壳留在所述铁模中，二者整体 形成待浇注的铸型，之后可将该铸型送到指定场地，等待进行浇注。根据上述实施例的二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，由于该实施例采用 水玻璃砂作为型砂，避免了使用有机树脂砂所带来的耗能大、成本高、污染环境、并且可能 产生表面粗糙、皱纹和凹坑等缺陷；并且浇注时由型壳与铁模二者整体形成铸型，使得铸型 的强度得到了提高，保证了铸型的质量；并且由于铸型的强度主要是靠铁模来保证的，型砂 中水玻璃的加入量和二氧化碳的吹入量可以大幅减少，从而一方面降低了材料成本，更为 重要的是，提高了水玻璃砂的溃散性，减轻了铸件清理工作量和铸件清理成本。此外，由于 采用的二氧化碳硬化水玻璃砂在浇注过程中不生成有毒气体，并且利用本发明实施例所述 方法的水玻璃用量少，避免了在清理过程中产生对人体有害的气体，因此该实施例的方法 有利于保护环境和工人的身体健康。图2a至2d为应用本发明实施例二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法进行造 型工艺过程示意图。图2a示出了模板和铁模之间形成型腔的工艺步骤。如图2a所示，模板1由模底 板la和模样lb组成，模板1上设有模板射砂孔11、模板排气孔12、以及设置在该模板排气 孔上的排气塞13。铁模2内具有与模样lb相对应的形状。在组合模板1与铁模2之前，在 该模板的模样lb上，喷射分型剂，以使得在形成硬化的型壳后对该模板与铁模的分离更为 容易。然后将模板1放在铁模2上(或将铁模2置于模板1上，视具体工艺而定)，使该模 板的模样部分置于铁模2内，从而模板1的模样部分与铁模2之间形成“间隙”，该“间隙” 即为用于形成型壳的型腔3。图2b示出了将水玻璃砂射入型腔3中的工艺步骤。如图2b所示，射砂板4是用 于将型砂射入型腔3的装置。射砂板4上设有许多小孔，其中一部分是射砂板射砂孔41， 另一部分是射砂板排气孔42。将射砂板4放置在模板1上，并且使其上的射砂板射砂孔41 和射砂板排气孔42分别与模板1上的模板射砂孔11、模板排气孔12 —一对应。射砂板4与用于储存待射水玻璃砂的储砂斗(图中未示出)组装在一起，与储砂 斗一起移动。该储砂斗与压缩空气源(图中未示出)相连接。开始射砂时，打开压缩气体 阀门，压缩空气迅速进入储砂斗中，穿过砂层空隙推动砂粒，形成砂气流，在压缩空气的作 用下，水玻璃砂经由射砂板射砂孔41高速射入型腔3，在充填型腔3的同时获得紧实。射入 的水玻璃砂在型腔3中形成未硬化的型壳31。射砂过程中，在将水玻璃砂射入型腔3的同时，压缩空气也射入型腔3内，其经由 射砂板4上的射砂板排气孔42排出。优选的是，射入的压缩空气带动水玻璃砂流动到模板排气孔12后，该水玻璃砂被 模板排气孔上设置的过滤装置阻挡留在型腔3内用于形成未硬化的型壳31，压缩空气经由 该过滤装置和模板排气孔12、射砂板排气孔42排出型腔3。其中，该过滤装置可以为排气 塞13，排气塞13为一种网状排气装置。图2c示出了向型壳中通入二氧化碳气体，使未硬化的型壳31硬化的工艺步骤。 如图2c所示，这一步骤是通过吹气板实现的。射砂动作完成后，将射砂板4从模板1上移除。将吹气板5置于模板1上。吹气板5上设有许多吹气孔，当吹气板5放在模板1上时， 使吹气孔与模板1上的模板排气孔12、模板射砂孔11相对应。该吹气板与一个二氧化碳气 源(图中未示出)相连。当二氧化碳气源阀门打开后，二氧化碳气体通过吹气板5上的吹 气孔、模板1上的模板排气孔12、模板射砂孔11进入型腔，与水玻璃砂中的粘结剂(即水玻 璃)发生化学反应，使其固化，从而使未硬化的型壳31达到一定的强度和硬度，从而形成已 硬化的型壳32。图2d示出了将模板1与铁模2分离的工艺步骤。如图2d所示，在对未硬化的型 壳31进行硬化后，将模板1与铁模2相分离，并且将已硬化的型壳32留在铁模2中，二者 整体作为用于浇注的铸型。将所得到的铸型送至浇注场地等待浇注。根据上述工艺过程的造型方法，在图2b所示的将水玻璃砂射入型腔3中的工艺步 骤中，利用射砂板4、与射砂板组合在一起的储砂斗以及与该储砂斗相连的压缩空气源，使 得水玻璃砂高速射入型腔内，在充填型腔的同时获得紧实，从而增大了型壳的密度、提高了 型壳的质量；并且，在图2b所示的将水玻璃砂射入所述型腔中的工艺步骤中，射入的压缩 空气在经由排气孔排出型腔3之前经模板排气孔12上设置的过滤装置过滤，一方面可避 免水玻璃砂的流失所造成的材料浪费，另一方面可避免水玻璃进入排气孔造成排气孔的堵塞。根据上述实施例的二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，既解决了使用有机 树脂砂所存在的耗能大、成本高、污染环境、生产铸件质量差等问题，又避免了使用二氧化 碳硬化水玻璃砂所存在的铸件清理困难、清理成本高、清理过程中生成有害气体等问题。并 且，通过采用该实施例中的方法，一方面、由于浇注时由型壳与铁模二者整体形成铸型，使 得铸型的强度得到了提高，保证了铸型的质量；另一方面，由于借助压缩空气的作用向型腔 内射入水玻璃砂，使得获得的型壳密度大且均勻，从而保证了利用其最终的铸型所浇注铸 件的质量。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法，其特征在于包括通过模板上的射砂孔，向所述模板与铁模之间所形成的型腔射入水玻璃砂，以在所述型腔内形成型壳；通过所述模板上的射砂孔以及所述模板上用于排气的排气孔，向所述型腔内吹入二氧化碳气体对所述型壳进行硬化处理；分离所述模板和所述铁模，并将经过硬化处理的型壳与所述铁模一同送入浇注场进行浇注处理。
2.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，所述通过模板上的射砂孔，向所述模 板与铁模之间所形成的型腔射入水玻璃砂具体包括组合所述模板和所述铁模，以在所述 模板与所述铁模之间形成所述型腔；将组装有储砂斗的射砂板置于所述模板上，且所述射砂板和所述模板上的射砂孔和排 气孔相对应；通过鼓风设备产生压缩空气将所述水玻璃砂经由所述射砂孔射入所述型腔内，射入的 压缩空气经由所述排气孔排出。
3.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，所述射入的压缩空气经由所述排气 孔排出具体包括射入的压缩空气带动所述水玻璃砂流动到所述排气孔后，所述水玻璃砂被所述排气孔 上设置的过滤装置阻挡留在所述型腔内，压缩空气经由所述过滤装置和所述排气孔排出所 述型腔。
4.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，所述组合所述模板和所述铁模之前， 还包括在所述模板上的、与所述铁模形状对应设置的模样上，喷射分型剂。
5.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，所述通过所述模板上的射砂孔以及 所述模板上用于排气的排气孔，向所述型腔内吹入二氧化碳气体对所述型壳进行硬化处理 具体包括分离所述射砂板和所述模板，将吹气板置于所述模板上，使所述吹气板上的数个吹气 孔和所述模板上的射砂孔和排气孔相对应；通过所述吹气孔向所述型腔内吹入二氧化碳气体，用以对所述型壳进行硬化处理。
全文摘要
本发明公开了一种二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法。所述二氧化碳硬化水玻璃砂铁模射砂造型方法包括以下步骤通过模板上的射砂孔，向所述模板与铁模之间所形成的型腔射入水玻璃砂，以在所述型腔内形成型壳；通过所述模板上的射砂孔以及所述模板上用于排气的排气孔，向所述型腔内吹入二氧化碳气体对所述型壳进行硬化处理；分离所述模板和所述铁模，并将经过硬化处理的型壳与所述铁模一同送入浇注场进行浇注处理。
文档编号B22C5/00GK101837429SQ20101018856
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者凌云飞, 刘敬豪, 刘胜田, 刘金海, 孙宝君, 孟令伟, 孟庆庆, 张富兴, 张瀛, 徐堃, 景丹, 白文弟, 蔺国隆, 贾非, 赵庚宁, 雷普江 申请人:齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司