一种铸造用砂箱及铸造方法与流程

1.本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种铸造用砂箱及铸造方法。


背景技术：

2.对于具有l型截面的大型扇环结构铸件，例如大型海上风电转子类铸件，由于铸件尺寸大，如果采用模板造型，模板制作成本高且容易变形，因此会选用无模板造型的方式进行生产。考虑材料一致性的控制，浇注方向一般会选择扇环结构朝下，扇环结构上侧面作为分型面。同时，受限于工厂吊车起吊能力，便于起型、下芯及施涂等操作和基于安全方面的考虑，分型通常采用上型+下型+1个以上中型的方式，这样中型整体呈现为大型的悬臂吊胎砂型。
3.在造型时，先在造型平台上使用下箱造下部砂型后，翻箱依次流砂完成中圈砂型和上部砂型的造型。起型时先起上部砂型，再依次起中型，但是在起中型时，由于中型的悬臂吊胎砂型自重非常大并且偏重心，模具和砂型分离困难，这易使中圈砂箱与模具间的悬臂吊胎砂型在起型时发生损坏。
4.在浇注过程中，悬臂吊胎砂型将会承受巨大的金属液浮力，一旦悬臂吊胎砂型发生移位，将会造成铸件尺寸超差、缩松及夹砂等一系列的缺陷，对于产品的质量控制极为不利。目前采用在上箱顶部设置压箱件，上箱与中圈砂箱沿箱口板背死的办法对中圈进行压箱，但是因为砂箱长度跨距大，易随浮力发生弯曲变形且分型面存在一定的间隙，悬臂吊胎砂型仍然存在的抬箱问题，目前还没有克服以上缺陷的装置和方法。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以对悬臂吊胎进行有效压箱的铸造用砂箱及铸造方法。
6.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
7.本发明实施例公开一种铸造用砂箱，包括由下向上依次设置的下箱、中箱、上箱和压箱件；所述中箱内设置有隔板，所述隔板将所述中箱分隔为第一箱体和第二箱体，所述第二箱体内设置有吊胎砂型；所述隔板朝向所述第二箱体一侧设置有若干用于悬挂所述吊胎砂型的支撑结构；所述上箱内设置有支撑杆，所述支撑杆支于所述支撑结构和所述压箱件之间。
8.在其中一种实施例中，所述支撑结构包括连接筋、挂砂板和支撑件，所述挂砂板的上部和下部均固设有一个连接筋，所述连接筋背离所述挂砂板的一端固接于所述隔板，所述支撑件设置于所述连接筋的顶部。
9.在其中一种实施例中，所述支撑件为t型结构，其顶端为支撑板，所述支撑板与所述挂砂板垂直设置，且所述支撑杆与所述支撑板抵接。
10.在其中一种实施例中，所述挂砂板上设置有若干通孔，用于连接挂砂件。
11.在其中一种实施例中，所述连接筋在所述隔板上的投影为“十”字型。
12.在其中一种实施例中，所述支撑结构的宽度为所述吊胎砂型厚度的1/2～2/3。
13.在其中一种实施例中，所述上箱内设置有支撑通道，所述支撑杆设置于所述支撑通道内且与所述支撑通道间隙配合。
14.在其中一种实施例中，所述支撑杆与所述压箱件之间楔有楔块。
15.第二方面，本发明实施例还公开一种铸造方法，使用上述任意所述的铸造用砂箱，包括如下步骤：
16.造型，所述下箱、所述中箱、所述上箱分别造型；
17.合箱，所述下箱、所述中箱和所述上箱依序合箱，所述支撑杆置于所述支撑结构的顶部；将所述压箱件压于所述上箱的顶部，使所述支撑杆支于所述压箱件和所述支撑结构之间。
18.进一步地，在所述造型步骤中，在所述上箱内预置造型管，填砂造型后形成与所述支撑结构位置相对应的支撑通道；在所述合箱步骤，将所述支撑杆置于所述支撑通道内。
19.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
20.本发明公开的铸造用砂箱，将中箱分隔为第一箱体和第二箱体，降低砂铁比，有效降低吊胎砂型的重量；设置支撑结构可以加强中箱对吊胎砂型的挂砂能力，防止吊胎砂型起型损坏、脱落，降低吊胎砂型的返修率和报废率；同时支撑结构与支撑杆、压箱件相配合，形成浮动压箱，对吊胎砂型进行可靠限位，以对抗金属液浮力，避免浇注过程中因吊胎砂型移位造成铸件尺寸超差、缩松、夹砂等缺陷。
附图说明
21.图1为本发明实施例公开的铸造用砂箱的中箱结构示意图；
22.图2为造型后中箱的结构示意图；
23.图3为支撑结构的结构示意图；
24.图4为合箱后本发明实施例公开的铸造用砂箱的剖视图；
25.图5为图4的a部的局部放大图；
26.附图标记说明：
27.100-下箱，110-下砂型，
28.200-中箱，210-吊胎砂型，220-砂芯，230-型腔，240-支撑结构，241-连接筋，242-挂砂板，243-支撑板，250-隔板，251-第一箱体，252-第二箱体，260-支撑杆，270-楔块，280-腔体；
29.300-上箱，310-上砂型；
30.400-压箱件。
具体实施方式
31.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.本发明实施例公开一种铸造用砂箱，如图1至图5所示，所公开的铸造用砂箱包括下箱100、中箱200、上箱300和压箱件400，其中下箱100、中箱200和上箱300可以依序分别进行造型。造型、起型结束后，下箱100内形成下砂型110，中箱200内形成吊胎砂型210，上箱300内形成上砂型310。下箱100、中箱200、和上箱300由下至上依次合箱，下砂型110、吊胎砂型210和上砂型310之间共同形成容纳金属液的型腔230，压箱件400压于上箱300的顶部，以防止浇注过程中发生抬箱。
35.进一步地，中箱200造型、起型后，在吊胎砂型210内形成腔体280，合箱过程中，可以在腔体280中组入砂芯220；或者在各砂型之间组入砂芯220。下砂型110、砂芯220、吊胎砂型210和上砂型310之间共同形成容纳金属液的型腔230。
36.中箱200内可以设置有隔板250，隔板250将中箱200分隔为第一箱体251和第二箱体252，在第二箱体252内造型以形成吊胎砂型210，为提高隔板250的强度以及平衡第一箱体251和第二箱体252之间的重量差，第一箱体251内可以交错设置有若干加强筋。隔板250朝向第二箱体252的一侧还可以设置有若干支撑结构240，上箱300内还可以设置有与支撑结构240对应的支撑杆260，支撑杆260支于支撑结构240和压箱件400之间。一方面，支撑结构240起挂砂作用，提高中箱200对吊胎砂型210的悬挂能力；另一方面，支撑杆260配合压箱件400，形成浮动压箱，对支撑结构240及与其相连的吊胎砂型210进行可靠限位，以防止抬箱以及砂箱变形等引起的吊胎砂型210移位。
37.本发明公开的实施例中，支撑结构240可以包括连接筋241、支撑件和挂砂板242，挂砂板242可以与隔板250平行设置，其上部和下部各通过一个连接筋241固接于隔板250的侧面，支撑件固设于位于上部的连接筋241的顶面。
38.具体地，支撑件可以为t型结构，其包括设置于顶部的支撑板243和连接支撑板243与连接筋241的连接部，连接部一端与连接筋241固接，另一端固接于支撑板243底部的中间部位。连接筋241在隔板250上的投影可以为“十”字型，保证连接强度同时减轻其重量。挂砂板242的宽度一般为200mm～300mm，挂砂板242上对称地设置有若干圆形通孔，孔径30mm～50mm，造型时孔内穿入加强钢管、钢制s钩等加强挂砂效果的挂砂件，对中箱铸型整体加强，使吊胎砂型210与隔板250、中箱200成为一个强度足够的整体。
39.需要说明的是，支撑板243设置于连接筋241靠近挂砂板242一端且其与挂砂板242相互垂直，支撑板243的顶面作为其工作面，呈方形，边长一般可以为200mm～300mm，造型后支撑板243的顶面露出吊胎砂型210，支撑杆260在压箱件400的作用下，其底部抵压于支撑板243的裸露顶面，形成浮动压箱，对吊胎砂型210进行可靠限位。
40.进一步地，支撑结构240的宽度可以为吊胎砂型210厚度的1/2～2/3。需要说明的
是，支撑结构240的宽度即为挂砂板242背离隔板250一侧距隔板250的距离，吊胎砂型210的厚度即为吊胎砂型210的腔体280靠近隔板250一侧的腔壁距隔板250的距离。
41.本发明公开的实施例中，上砂型310内设置有支撑通道，支撑杆260设置于该支撑通道内且与该支撑通道间隙配合。具体地，上箱300造型时，预先在上箱300对应位置设置瓷管，造型后可以形成支撑通道。支撑通道的横截面直径一般为80mm～100mm。另外，支撑杆260置于支撑通道后，其一端与支撑板243贴合，另一端与压箱件400之间具有一定间距，此时，将楔块270楔入此间距中并楔实。楔块270优选为三角楔块。
42.第二方面，本发明实施例公开一种使用上述任意所述的铸造用砂箱的铸造方法，具体可以包括如下步骤：
43.s1、在下箱100中造型，形成下砂型110；
44.s2、在第二箱体252中造型，形成吊胎砂型210；
45.s3、在上箱300内的设计位置放置瓷管，瓷管的底端可以放置在支撑板243的顶面中部，瓷管的顶端可以由上箱300的箱带定位、限位；填砂造型后形成具有支撑通道的上砂型310；
46.s4、下箱100、中箱200和上箱300依序合箱，待上砂型310组型完成后，将支撑杆260置于支撑通道内，此时支撑杆260的底端位于支撑板243上，顶端可以微高于上箱300。
47.s5、将压箱件400压于上箱300上，压箱件400的重量可以为浇注重量的3至5倍。压箱件400压于支撑杆260的顶端，浇注过程中，金属液对吊胎砂型210产生浮力，该浮力通过吊胎砂型210传递至支撑杆260后，由压箱件400进行可靠限位，有效防止吊胎砂型210部分或全部上浮移位。
48.进一步地，在s2步骤，中箱200造型前可以在挂砂板242的圆孔内挂设钢管、钢制s钩等部件以优化中箱200的挂砂效果并对吊胎砂型210进行整体加强，使其与中箱200紧密连接为一体。
49.进一步地，在s5步骤，将压箱件400压于上箱300后，支撑杆260的顶端高于上箱300且低于压箱件400，压箱件400与支撑杆260之间具有间距，可以通过楔入楔块270的方式楔实。
50.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种铸造用砂箱，包括由下向上依次设置的下箱、中箱、上箱和压箱件，其特征在于，所述中箱内设置有隔板，所述隔板将所述中箱分隔为第一箱体和第二箱体，所述第二箱体内设置有吊胎砂型；所述隔板朝向所述第二箱体一侧设置有若干用于悬挂所述吊胎砂型的支撑结构；所述上箱内设置有支撑杆，所述支撑杆支于所述支撑结构和所述压箱件之间。2.根据权利要求1所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述支撑结构包括连接筋、挂砂板和支撑件，所述挂砂板的上部和下部均固设有一个连接筋，所述连接筋背离所述挂砂板的一端与所述隔板固接，所述支撑件设置于所述连接筋的顶部。3.根据权利要求2所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述支撑件为t型结构，其顶端为支撑板，所述支撑板与所述挂砂板垂直设置，且所述支撑杆与所述支撑板抵接。4.根据权利要求2所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述挂砂板上设置有若干通孔，用于连接挂砂件。5.根据权利要求2所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述连接筋在所述隔板上的投影为“十”字型。6.根据权利要求1所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述支撑结构的宽度为所述吊胎砂型厚度的1/2～2/3。7.根据权利要求1所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述上箱内设置有支撑通道，所述支撑杆设置于所述支撑通道内且与所述支撑通道间隙配合。8.根据权利要求1所述的铸造用砂箱，其特征在于，所述支撑杆与所述压箱件之间楔有楔块。9.一种铸造方法，使用如权利要求1-8任一项所述的铸造用砂箱，其特征在于，包括以下步骤：造型，所述下箱、所述中箱、所述上箱分别造型；合箱，所述下箱、所述中箱和所述上箱依序合箱，所述支撑杆置于所述支撑结构的顶部；将所述压箱件压于所述上箱的顶部，使所述支撑杆支于所述压箱件和所述支撑结构之间。10.根据权利要求9所述的铸造方法，其特征在于，在所述造型步骤中，在所述上箱内预置造型管，填砂造型后形成与所述支撑结构位置相对应的支撑通道；在所述合箱步骤，将所述支撑杆置于所述支撑通道内。

技术总结
本发明涉及一种铸造用砂箱，包括由下向上依次设置的下箱、中箱、上箱和压箱件；所述中箱内设置有隔板，所述隔板将所述中箱分隔为第一箱体和第二箱体，所述第二箱体内设置有吊胎砂型；所述隔板朝向所述第二箱体一侧设置有若干用于悬挂所述吊胎砂型的支撑结构；所述上箱内设置有支撑杆，所述支撑杆支于所述支撑结构和所述压箱件之间。本发明还公开使用上述铸造用砂箱的铸造方法。本发明公开的铸造用砂箱，结构设计巧妙，降低吊胎砂型重量的同时加强中箱对吊胎砂型的挂砂能力；支撑结构与支撑杆、压箱件配合，支撑杆将压箱件的压箱力直接传递给吊胎砂型以对抗金属液浮力，避免浇注过程中因吊胎砂型移位造成铸件尺寸超差、缩松、夹砂等缺陷。缺陷。缺陷。


技术研发人员：陈思明 田学森 苏少静 常振 鲍文 马秉平
受保护的技术使用者：共享装备股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/31