一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置及其使用方法

技术领域

本发明属于冷冻砂型工厂铸造应用领域，具体涉及一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置及其使用方法。

背景技术

铸造行业的能源和资源消耗非常大，木模/金属模翻模制备铸型制造周期长，生产工序多、开发成品昂贵。在工厂车间，普遍采用浇包进行浇注，在机械化程度不高的浇注车间，往往需要多位工人先从浇包中倾倒金属液至浇注料桶或双人抬浇包，再将料桶或浇包抬至砂型区域进行手工浇注，存在劳动强度大和工作环境恶劣等问题，尤其在金属液转移过程，金属液的飞溅对工人的身体安全有较大威胁，同时对工人的操作技术也有较大要求，铸造浇注过程亟需更加机械化、自动化的生产方式。

铸造用冷冻砂型是指采用水做粘结剂，各种砂型颗粒作为耐火骨料的一种新型铸型。低温环境下通过水的冻结制备冷冻砂坯后，通过基于切削成形原理的数字化无模铸造成形技术实现冷冻砂型的快速成形。但是在浇注过程中，冷冻砂型长时间暴露在室温甚至是浇注车间的高温环境中，冷冻砂型的冰晶粘结桥大量熔化，冷冻砂型的强度、硬度和退让性快速散失，同时金属液温度过高，浇注过程冷冻砂型中的水分会大量蒸发，砂型的强度下降，型腔容易变形，不利于金属液填充铸型。特别是在工厂车间实际大量浇注过程，大量的冷冻砂型在经过长时间存放、等待浇注时，砂型提前溃散。因此，弥补冷冻砂型易溃散的不足之处，保证高温金属液在冷冻砂型的型腔中平稳填充，防止在浇注过程产生“一触即散”现象，保证铸件的轮廓清晰，尺寸准确，是绿色铸造行业实际应用中有待突破的新方向。

发明内容

本发明目的是为了解决现有冷冻砂型存在的上述问题，而提供一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置及其使用方法；弥补冷冻砂型在浇注过程易溃散的不足之处；防止在存储过程及浇注过程中冷冻砂型由于熔化导致强度不足、提前溃散，同时提高工厂浇注车间的自动化程度，保护工人的身心健康，提高金属液充型平稳性。

一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置，它包括低温浇注装置、升举装置、回转装置和制冷装置；

所述低温浇注装置包括底板和隔热罩；所述底板下端四角分别设置工业脚轮，底板上部设置隔热罩；所述隔热罩与回转平台组成低温腔室；

所述低温腔室顶部内侧通过螺栓连接安装压铁；在低温腔室顶部设置可移动的挡板，拉开挡板并在靠近浇包的位置通过滑槽安装引流块，引流块可根据浇口位置调整安装位置。

进一步的，所述升举装置包括固定底板、导柱、升举电机和滚珠丝杆组件；所述导柱安装在固定底板上，导柱配合法兰导座为下升降台的运动导向；所述升举电机通过同步带与滚珠丝杆组件连接，提供下升降台的升降动力；下升降台固定安装支撑柱，所述支撑柱上端固定安装上升降台，支撑上升降台上下移动。

进一步的，所述回转装置包括回转驱动、驱动电机和回转平台；所述驱动电机为回转驱动的旋转提供动力，回转平台通过螺栓固定在回转驱动上，回转驱动的运动带动回转平台转动；所述回转平台周边装有滑动衬套；回转平台围绕转轴方向均匀布置砂型工位。

进一步的，所述制冷装置包括压缩机和制冷循环回路；所述压缩机设置在底板上，所述制冷循环回路设置在低温腔室内壁。

进一步的，所述低温腔室的内外壁之间填充隔热保温材料。

进一步的，所述制冷装置采用制冷剂循环制冷，保证低温腔室的温度维持在-20℃～0℃。

进一步的，所述砂型工位上设置定位磁力座，冷冻砂型通过定位磁力座固定在砂型工位上并调整浇口位于挡板的正下方。

进一步的，所述压铁底部有一层缓冲橡胶；压铁尺寸和位置根据待浇注的冷冻砂型而定，压铁内部留有浇口和冒口的空间用于后续浇注。

进一步的，所述引流块出口呈茶壶嘴状。

上述一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置的使用方法，它按以下步骤实现：

一、开启制冷装置，将低温腔室的温度预冷至-20℃～0℃；

二、将冷冻砂型通过定位磁力座固定在砂型工位上并调整浇口位于挡板的正下方；

三、回转平台旋转至下一砂型工位，重复步骤二，直至完成所有砂型工位的冷冻砂型存储及固定；

四、将冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置运送至浇注车间，打开挡板，安装引流块，确保冷冻砂型的浇口在挡板与引流块形成的间隙正下方，该工位即浇注工位；

五、启动回转装置，将引流块对准浇包，启动升举装置，上升冷冻砂型，使压铁顶住冷冻砂型，然后倾斜浇包，倒出金属液，经引流块引流至浇口，进行浇注；

六、当一个冷冻砂型浇注充型完毕后，升举装置下降，松开压铁，回转平台转动对应的角度，下一个待浇注的冷冻砂型即被旋转到浇注工位上进行浇注，重复此过程，直到所有冷冻砂型均浇注完成。

本发明的有益效果是：

1、本发明在冷冻砂型的制备车间利用低温腔室及时保存多个冷冻砂型，利用本发明装置将冷冻砂型运送至浇注车间浇包处，完成冷冻砂型铸件的浇注、冷却、凝固成形。实现一次熔炼中，连续浇注多个冷冻砂型，提高铸件生产效率；同时冷冻砂型始终置于低温环境，保护砂型力学性能，减少在砂型制备车间至浇注车间，大量冷冻砂型在长时间等待下提前溃散现象。

2、本发明使用引流块与挡板的配合，通过冷冻砂型预先在浇注工位上定位，保证浇包倾倒出的金属液可以平滑引流至浇口，浇注完成后，装置升降、旋转，将下一个冷冻砂型运动至浇注工位继续浇注，实现砂型高效浇注；浇注过程冷冻砂型始终处于低温环境，实现多组冷冻砂型在低温环境下可适应工厂实际条件进行连续浇注凝固成形，大幅提高冷冻砂型在工厂应用中的生产效率。

3、本发明适用于工厂实际浇注过程，用于在车间长时间运输、储备、浇注冷冻砂型，在砂型连续浇注的同时，金属液快速凝固，可生产出内部质量好、尺寸精度高的铸件，促进冷冻砂型在工厂的应用推广。

本发明的装置适用于冷冻砂型高低温分离引流式铸造。

附图说明

图1为本发明中冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置的结构示意图；

图2为本发明升举装置的结构示意图；

图3为本发明中回转装置的结构示意图；

图4为本发明中引流局部俯视图；

图5为本发明中引流块的主视图；

图6为本发明中引流块的侧视图；

图7为本发明中引流块的俯视图；

图8为本发明中冷冻砂型定位压实的局部剖视图；

图1～图8中标号分别为：1-工业脚轮、2-底板、3-隔热罩、4-升举装置、5-回转装置、6-滑动衬套、7-冷冻砂型、8-浇口、9-冒口、10-低温腔室、11-压铁板、12-引流块、13-浇包、14-压缩机、15-挡板、16-定位磁力座、41-固定底板、42-同步带、43-升举电机、44-导柱、45-法兰导座、46-下升降台、47-上升降台、48-滚珠丝杠组件、49-支撑柱、51-驱动电机、52-回转驱动、53-回转平台。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1～图8所示，本实施方式一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置，它包括低温浇注装置、升举装置4、回转装置5和制冷装置；

所述低温浇注装置包括底板2和隔热罩3；所述底板2下端四角分别设置工业脚轮1，底板2上部设置隔热罩3；所述隔热罩3与回转平台53组成低温腔室10；

所述低温腔室10顶部内侧通过螺栓连接安装压铁11；在低温腔室10顶部设置可移动的挡板15，拉开挡板15并在靠近浇包13的位置通过滑槽安装引流块12，引流块12可根据浇口8位置调整安装位置。

本实施方式中工业脚轮1作用是带动整体装置运动及自锁固定。

本实施方式所述低温腔室10用于存储待浇注的冷冻砂型7。

本实施方式所述浇包13中的熔融金属可沿着引流块12的引流槽流入冷冻砂型7的浇口8，实现冷冻砂型7在低温环境进行高温金属液的浇注。

本实施方式中当一个冷冻砂型7浇注充型完毕后，回转平台转动对应的角度，下一个待浇注的冷冻砂型7即被旋转到浇注工位上进行浇注，重复此过程，直到所有冷冻砂型7均浇注完成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述升举装置4包括固定底板41、导柱44、升举电机43和滚珠丝杆组件48；所述导柱44安装在固定底板41上，导柱44配合法兰导座45为下升降台46的运动导向；所述升举电机43通过同步带42与滚珠丝杆组件48连接，提供下升降台46的升降动力；下升降台46固定安装支撑柱49，所述支撑柱49上端固定安装上升降台47，支撑上升降台47上下移动。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述回转装置5包括回转驱动52、驱动电机51和回转平台53；所述驱动电机51为回转驱动52的旋转提供动力，回转平台53通过螺栓固定在回转驱动52上，回转驱动52的运动带动回转平台53转动；所述回转平台53周边装有滑动衬套6；回转平台53围绕转轴方向均匀布置砂型工位。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述制冷装置包括压缩机14和制冷循环回路；所述压缩机14设置在底板2上，所述制冷循环回路设置在低温腔室10内壁。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是，所述低温腔室10的内外壁之间填充隔热保温材料。其它与具体实施方式四相同。

本实施方式中隔热保温材料优选保温棉或硅酸铝棉。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是，所述制冷装置采用制冷剂循环制冷，保证低温腔室10的温度维持在-20℃～0℃。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是，所述压铁11底部有一层缓冲橡胶；压铁11尺寸和位置根据待浇注的冷冻砂型7而定，压铁11内部留有浇口8和冒口9的空间用于后续浇注。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是，所述砂型工位上设置定位磁力座16，冷冻砂型7通过定位磁力座16固定在砂型工位上并调整浇口8位于挡板15的正下方。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述引流块12出口呈茶壶嘴状。其它与具体实施方式一相同。

本实施方式所述引流块12出口呈茶壶嘴状，目的是保证从引流槽流出的金属液方向集中流速稳定。

具体实施方式十：本实施方式一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置的使用方法，它按以下步骤实现：

一、开启制冷装置，将低温腔室10的温度预冷至-20℃～0℃；

二、将冷冻砂型7通过定位磁力座16固定在砂型工位上并调整浇口8位于挡板15的正下方；

三、回转平台53旋转至下一砂型工位，重复步骤二，直至完成所有砂型工位的冷冻砂型7存储及固定；

四、将冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置运送至浇注车间，打开挡板15，安装引流块12，确保冷冻砂型7的浇口8在挡板15与引流块12形成的间隙正下方，该工位即浇注工位；

五、启动回转装置5，将引流块12对准浇包13，启动升举装置4，上升冷冻砂型7，使压铁11顶住冷冻砂型7，然后倾斜浇包13，倒出金属液，经引流块12引流至浇口8，进行浇注；

六、当一个冷冻砂型7浇注充型完毕后，升举装置4下降，松开压铁11，回转平台53转动对应的角度，下一个待浇注的冷冻砂型7即被旋转到浇注工位上进行浇注，重复此过程，直到所有冷冻砂型7均浇注完成。

本实施方式中冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置在冷冻砂型的制备车间内进行步骤一、二和三的操作。

本实施方式中在冷冻砂型的制备车间至工厂浇注车间之间，始终提供低温环境存储批量的冷冻砂型，实现冷冻砂型低温存储与工厂浇注一体化。

本实施方式步骤五中压铁11顶住冷冻砂型7，目的是防止冷冻砂型7出现跑火、错位等问题。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是，步骤二中所述冷冻砂型7通过数字化冷冻砂型成形机直接对冷冻砂坯进行数控切削制备而成。其它与具体实施方式十相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例：

结合图1～图8所示，一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置，它包括低温浇注装置、升举装置4、回转装置5和制冷装置；

所述低温浇注装置包括底板2和隔热罩3；所述底板2下端四角分别设置工业脚轮1，底板2上部设置隔热罩3；所述隔热罩3与回转平台53组成低温腔室10。

本实施例所述低温腔室10顶部内侧通过螺栓连接安装压铁11；在低温腔室10顶部设置可移动的挡板15，拉开挡板15并在靠近浇包13的位置通过滑槽安装引流块12，引流块12可根据浇口8位置调整安装位置。

本实施例所述升举装置4包括固定底板41、导柱44、升举电机43和滚珠丝杆组件48；所述导柱44安装在固定底板41上，导柱44配合法兰导座45为下升降台46的运动导向；所述升举电机43通过同步带42与滚珠丝杆组件48连接，提供下升降台46的升降动力；下升降台46固定安装支撑柱49，所述支撑柱49上端固定安装上升降台47，支撑上升降台47上下移动。

本实施例所述回转装置5包括回转驱动52、驱动电机51和回转平台53；所述驱动电机51为回转驱动52的旋转提供动力，回转平台53通过螺栓固定在回转驱动52上，回转驱动52的运动带动回转平台53转动；所述回转平台53周边装有滑动衬套6；回转平台53围绕转轴方向均匀布置砂型工位。

本实施例所述制冷装置包括压缩机14和制冷循环回路；所述压缩机14设置在底板2上，所述制冷循环回路设置在低温腔室10内壁。

本实施例所述低温腔室10的内外壁之间填充隔热保温材料。

本实施例所述制冷装置采用制冷剂循环制冷，保证低温腔室10的温度维持在-20℃～0℃。

本实施例所述砂型工位上设置定位磁力座16，冷冻砂型7通过定位磁力座16固定在砂型工位上并调整浇口8位于挡板15的正下方。

本实施例所述压铁11底部有一层缓冲橡胶；压铁11尺寸和位置根据待浇注的冷冻砂型7而定，压铁11内部留有浇口8和冒口9的空间用于后续浇注。

本实施例所述引流块12出口呈茶壶嘴状。

上述一种冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置的使用方法，它按以下步骤实现：

一、开启制冷装置，将低温腔室10的温度预冷至-10℃；

二、将冷冻砂型7通过定位磁力座16固定在砂型工位上并调整浇口8位于挡板15的正下方；

三、回转平台53旋转至下一砂型工位，重复步骤二，直至完成所有砂型工位的冷冻砂型7存储及固定；

四、将冷冻砂型高低温分离引流式铸造装置运送至浇注车间，打开挡板15，安装引流块12，确保冷冻砂型7的浇口8在挡板15与引流块12形成的间隙正下方，该工位即浇注工位；

五、启动回转装置5，将引流块12对准浇包13，启动升举装置4，上升冷冻砂型7，使压铁11顶住冷冻砂型7，然后倾斜浇包13，倒出金属液，经引流块12引流至浇口8，进行浇注；

六、当一个冷冻砂型7浇注充型完毕后，升举装置4下降，松开压铁11，回转平台53转动对应的角度，下一个待浇注的冷冻砂型7即被旋转到浇注工位上进行浇注，重复此过程，直到所有冷冻砂型7均浇注完成。

本实施例步骤五中压铁11顶住冷冻砂型7，目的是防止冷冻砂型7出现跑火、错位等问题。

本实施例中浇注完成后，冷却、凝固成形的铸件的轮廓清晰，内部质量好、尺寸精度高。

采用本实施例中铸造装置，实现了一次熔炼中，连续浇注多个冷冻砂型，提高铸件生产效率；同时冷冻砂型始终置于低温环境，保护砂型力学性能，减少在砂型制备车间至浇注车间，大量冷冻砂型在长时间等待下提前溃散现象。使用引流块保证浇包倾倒出的金属液可以平滑引流至浇口，浇注完成后，装置升降、旋转，将下一个冷冻砂型运动至浇注工位继续浇注，实现砂型高效浇注；浇注过程冷冻砂型始终处于低温环境，实现铸件快速凝固成形，大幅提高冷冻砂型在工厂应用中的生产效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。