一种冒口套及基于其的铸造方法

摘要

本发明属于冒口套领域，具体公开了一种冒口套及其铸造方法，所述冒口套为空腔的壳体，在壳体中部设有隔板，隔板将空腔分为上腔和下腔，下腔与冒口匹配，在隔板中部开有掏空区域，在掏空区域两侧开有对称设置的通孔，在壳体外围开有环形槽，在环形槽的下边缘上开有容纳槽；在掏空区域内填充有耐火材料，在容纳槽与模芯形成的空隙内填充有耐火材料，在环形槽与模芯形成的空隙内填充有耐火材料；使用时，通孔内设有顶杆，顶杆与通孔间隙配合，顶杆上端固定设置。该冒口套具备良好的排气能力及保温效果，可保证冒口具备良好的补缩能力，生产的铸件质量满足要求。

权利要求

1.一种冒口套，其特征在于，该冒口套（2）为空腔的壳体，在壳体中部设有隔板（7），隔板（7）将空腔分为上腔（14）和下腔（11），下腔（11）与冒口匹配，在隔板（7）中部开有掏空区域（8），在掏空区域（8）两侧开有对称设置的通孔（12），在壳体外围开有环形槽（15），在环形槽（15）的下边缘上开有容纳槽（13）；

在掏空区域（8）内填充有耐火材料，冒口套（2）安装在模芯（1）内，在容纳槽（13）与模芯（1）形成的空隙内填充有耐火材料，在环形槽（15）与模芯（1）形成的空隙内填充有耐火材料；

使用时，通孔（12）内设有顶杆（3），顶杆（3）与通孔（12）间隙配合，顶杆（3）上端固定设置；

顶杆（3）与通孔（12）的配合间隙为0.05～0.1mm；

耐火材料采用耐火泥或耐火纤维糊，耐火泥或耐火纤维糊经烘干后内部存在孔隙度，具有透气性，保证了冒口套下腔与大气连通；

该冒口套由模具钢制成；

顶杆（3）固定于模具顶板组件上。

2.根据权利要求1所述的一种冒口套，其特征在于，冒口套（2）通过法兰及螺栓（6）固定在模芯（1）上。

3.根据权利要求1所述的一种冒口套，其特征在于，隔板（7）的厚度为15～20mm。

4.根据权利要求1所述的一种冒口套，其特征在于，在下腔（11）的内壁上涂刷保温涂层，保温涂层厚度为0.3～0.5mm。

5.基于权利要求1‑4任意一项所述冒口套的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：在充型过程中，铝液由下向上充型，经过浇注系统和模具型腔最终流入到所述冒口套的下腔（11）内，下腔（11）内的气体通过顶杆（3）与通孔（12）之间的间隙及掏空区域（8）的耐火材料的孔隙排出到大气中；

在凝固过程中，当靠近所述冒口套的铸件热节部位的铝液开始凝固、产生收缩时，所述冒口套的下腔（11）通过顶杆（3）与通孔（12）之间的间隙及掏空区域（8）耐火材料的孔隙与大气连通，所述冒口套的下腔（11）内的液态铝液将向下流动，完成对铸件热节部位的补缩。

6.根据权利要求5所述冒口套的铸造方法，其特征在于，每次喷涂前将模具送入模具预热炉内200℃～400℃预热2h～4h，新填充的耐火材料被烘干；

当所述冒口套的下腔（11）表面温度为80℃～120℃时，在冒口套（2）的下腔（11）内壁涂刷保温涂料。

说明书

一种冒口套及基于其的铸造方法

技术领域

[0001] 本发明属于冒口套技术领域，具体公开了一种冒口套及基于其的铸造方法。

背景技术

[0002] 低压铸造工艺采用底注式充型、充型过程平稳，在压力下结晶凝固、铸件致密度高，铸造过程由设备控制、稳定性好；生产的铸件具有表面光洁度高、内部组织致密、机械性能优越、工艺出品率高等优点；近年来，低压铸造工艺在国内得到了广泛的应用，轮毂、缸体缸盖、控制臂、转向节及副车架等汽车零部件均已批量采用低压铸造工艺生产。

[0003] 低压铸造的工艺特点是顺序凝固，铸件厚大部位设置浇注系统补缩，浇注系统远端厚大部位可设置冒口补缩。冒口部位位于充型远端、冒口内铝液温度偏低，为提高冒口的补缩效果，保证冒口具有良好的保温效果、且冒口排气通畅，目前冒口处理常采用的方式有冒口涂刷保温涂料、冒口涂覆耐火材料、放置一次性成型冒口套或者在冒口背面填充保温材料。

[0004] 目前常用低压铸造浇注模具冒口处理方式存在以下问题：

[0005] 1)在上模芯相应位置加工空腔区域用于冒口成型，在空腔区域内壁涂刷保温涂料，保温效果难以满足冒口补缩要求，当铝液浇注温度偏低时会使缩松区域延伸到铸件本体从而导致铸件报废；

[0006] 2)在上模芯相应位置加工空腔区域用于冒口成型，在空腔区域内壁涂覆耐火纤维糊，可保证冒口补缩效果，但该方法对涂覆操作过程要求较高，在实际生产中易出现耐火材料脱落的情况，影响正常生产；

[0007] 3)在上模芯相应位置加工空腔区域，生产过程中在该空腔区域内放置成形的一次性成型保温冒口套，可保证冒口保温效果，但该方案保温冒口套每模浇注前手工放入，既增加现场浇注操作难度，又增加了生产成本；

[0008] 4)冒口背面填充保温材料，需要较大的冒口，受不同模具结构及尺寸的影响难以推广应用。

[0009] 总之，在模芯空腔区域内直接涂刷耐火材料或保温材料，存在铸件易报废，或影响正常生产的问题；使用冒口套的话，现有的冒口套为一次性的，成本高。

发明内容

[0010] 本发明的目的在于提供一种冒口套及基于其的铸造方法，解决了现有技术中铸件易报废和使用冒口套成本高的问题。

[0011] 本发明是通过以下技术方案来实现：

[0012] 一种冒口套，该冒口套为空腔的壳体，在壳体中部设有隔板，隔板将空腔分为上腔和下腔，下腔与冒口匹配，在隔板中部开有掏空区域，在掏空区域两侧开有对称设置的通孔，在壳体外围开有环形槽，在环形槽的下边缘上开有容纳槽；

[0013] 在掏空区域内填充有耐火材料，冒口套安装在模芯内，在容纳槽与模芯形成的空隙内填充有耐火材料，在环形槽与模芯形成的空隙内填充有耐火材料；

[0014] 使用时，通孔内设有顶杆，顶杆与通孔间隙配合，顶杆上端固定设置。

[0015] 进一步，冒口套通过法兰及螺栓固定在模芯上。

[0016] 进一步，隔板的厚度为15～20mm。

[0017] 进一步，顶杆固定于模具上模顶板组件上。

[0018] 进一步，顶杆与通孔的配合间隙为0.05～0.1mm。

[0019] 进一步，耐火材料采用耐火泥或耐火纤维糊。

[0020] 进一步，在下腔的内壁上涂刷保温涂层，保温涂层厚度为0.3～0.5mm。

[0021] 进一步，冒口套由模具钢制成。

[0022] 本发明还公开了所述冒口套的铸造方法，包括以下步骤：

[0023] 在充型过程中，铝液由下向上充型，经过浇注系统和模具型腔最终流入到所述冒口套的下腔内，下腔内的气体通过顶杆与通孔之间的间隙及掏空区域的耐火材料的孔隙排出到大气中；

[0024] 在凝固过程中，当靠近所述冒口套的铸件热节部位的铝液开始凝固、产生收缩时，所述冒口套的下腔通过顶杆与通孔之间的间隙及掏空区域耐火材料的孔隙与大气连通，所述冒口套的下腔内的液态铝液将向下流动，完成对铸件热节部位的补缩。

[0025] 进一步，每次喷涂前将模具送入模具预热炉内200℃～400℃预热2h～4h，新填充的耐火材料被烘干；

[0026] 当所述冒口套的下腔表面温度为80℃～120℃时，在冒口套的下腔内壁涂刷保温涂料。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0028] 本发明公开了一种冒口套及基于其的铸造方法，该冒口套为空腔的壳体，在壳体中部设有隔板，隔板将空腔分为上腔和下腔，在隔板中部开有掏空区域，在掏空区域内填充有耐火材料，耐火材料经烘干后内部存在孔隙度、具有透气性，保证冒口套下腔与大气连通，同时可提高冒口套整体保温效果；在壳体外围开有环形槽，在环形槽与模芯形成的空隙内填充有耐火材料，外部环形槽的主要作用在于减少冒口套壁厚，可降低冒口套蓄热阶段从下腔铝液中吸热量，同时在环形槽中填充耐火材料，增加冒口套的保温效果，还可以具有一定的排气作用；在环形槽的下边缘上开有容纳槽，便于填充耐火材料，同时也起到保温效果；在掏空区域两侧开有对称设置的通孔，通孔内设有顶杆，顶杆与通孔间隙配合，在充型过程中，铝液由下向上充型，经过浇注系统、模具型腔最终流入到冒口套下腔，冒口套下腔的气体通过顶杆间隙、冒口套中间掏空区域的耐火材料孔隙排出到大气中，保证冒口充型完整；在凝固过程中，当靠近冒口套的铸件热节部位的铝液开始凝固、产生收缩时，冒口下腔通过顶杆间隙及中间掏空区域耐火材料孔隙与大气连通，冒口套下腔内的液态铝液将持续地向下流动、完成对铸件热节部位的补缩，保证铸件内部质量。总之，本发明设计的冒口套既可以起到保温效果，还具有良好的排气效果，可长期使用。经实际验证，该冒口套具备良好的排气能力及保温效果，可保证冒口具备良好的补缩能力，生产的铸件质量满足量产的要求。

[0029] 进一步，顶杆与通孔的配合间隙太大，间隙易钻铝，影响顶杆顶出及排气效果；间隙太小同样也会影响到排气效果，经设计最终将配合间隙控制在0.1mm左右。

[0030] 进一步，耐火材料采用耐火泥或耐火纤维糊，耐火泥或耐火纤维糊经烘干后内部存在孔隙度，具有透气性，保证了冒口套下腔与大气连通。

[0031] 进一步，本发明的冒口套采用H13钢制成，冒口套不存在变形量，不会每次被铸件带出，所以不需要每次都重新安装，冒口套安装固定后可长期使用、不用拆解更换，减少了工人的劳动强度，减少现场浇铸操作难度。

附图说明

[0032] 图1为本发明的冒口套与模芯的装配结构示意图；

[0033] 图2为本发明的冒口套的立体结构示意图；

[0034] 图3为图2的反向视图。

[0035] 1为模芯，2为冒口套，3为顶杆，4为耐火纤维糊，5为压板，6为螺栓，7为隔板，8为掏空区域，9为后端法兰定位面，10为前端外形定位面，11为下腔，12为通孔，13为容纳槽，14为上腔，15为环形槽。

具体实施方式

[0036] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0037] 如图1～3所示，本发明公开了一种冒口套，该冒口套2安装在模芯1内，所述冒口套2为空腔的壳体，在壳体中部设有隔板7，隔板7将空腔分为上腔14和下腔11，下腔11与冒口匹配，在隔板7中部开有掏空区域8，在掏空区域8两侧开有对称设置的通孔12，在壳体外围开有环形槽15，在环形槽15的下边缘上开有容纳槽13；在掏空区域8内填充有耐火材料，在容纳槽13与模芯1形成的空隙内填充有耐火材料，在环形槽15与模芯1形成的空隙内填充有耐火材料；使用时，通孔12内设有顶杆3，顶杆3与通孔12间隙配合，顶杆3上端固定设置。

[0038] 下腔11的尺寸设计可参考以下公式，根据冒口的尺寸、上模顶杆3分布、模具结构等设计本发明中的冒口套2。

[0039] 下腔11为冒口区域、参与冒口的成型，尺寸设计可参考如下：

[0040] M冒＝(1.2～1.5)*M铸        (1)

[0041] 公式1中：M冒—冒口的模数

[0042] M铸—铸件中被冒口补缩的热节区域的模数

[0043] L冒＝L/n‑(2～4)T            (2)

[0044] 公式2中：L冒—冒口的长度

[0045] L—补缩区域的最大长度

[0046] n—冒口数量

[0047] T—补缩区域的厚度

[0048] H冒＝(1.5～2.0)W冒            (3)

[0049] 公式3中：H冒—冒口的高度

[0050] W冒—冒口的宽度

[0051] 上腔14为填充保温材料的区域；外部环形槽15的主要作用在于减少冒口套2壁厚(最小壁厚为3mm)，可降低冒口套2蓄热阶段从下腔11铝液中吸热量，同时环形槽15内填充耐火材料，增加冒口套2的保温效果；环形槽15的上下端设计容纳槽13，便于耐火材料填充操作。

[0052] 隔板7的厚度太薄容易变形，太厚吸热量大，最终设计为15～20mm。

[0053] 在隔板7的两侧区域各设置1处通孔12，通孔12内设有顶杆3，顶杆3固定于低压浇注模具上模顶板组件，顶杆3与通孔12的配合间隙为0.05～0.1mm，该间隙可防止铝液流入、通过顶杆3间隙保证冒口套2下腔11与大气连通。

[0054] 具体地，耐火材料采用耐火泥或耐火纤维糊，孔隙度好，保温效果好，具有一定的透气性。

[0055] 传统的冒口套2由耐火纤维制成，这种冒口套2有一定的变形量，需要每次浇注前将冒口套2压入模具，铸件取出后冒口套2带在铸件上一起带出来了，下一模生产时需要再次压入新的冒口套2，增加现场浇注操作难度。而本发明的冒口套2采用H13钢制成，冒口套2不存在变形量，不会每次被铸件带出，所以不需要每次都重新安装，冒口套2安装固定后可长期使用、不用拆解更换，减少了工人的劳动强度，减少现场浇铸操作难度。

[0056] 低压铸造模具准备工序中，模具表面喷涂涂料前模具须进入预热炉内200℃～400℃预热2h～4h，冒口套2中间掏空区域8内的耐火泥或耐火纤维糊经烘干硬化具备一定强度、经铝液接触不易脱落；耐火泥或耐火纤维糊经烘干后内部存在孔隙度、具有透气性，进一步保证冒口套2下腔11与大气连通；耐火泥或耐火纤维糊可提高冒口套2整体保温效果。

[0057] 冒口套2以镶块形式安装在低压铸造模具上模芯1指定位置，通过冒口套2后端法兰定位面9及冒口套2前端外形定位、冒口套2背部通过螺栓6及压板5固定，冒口套2安装固定后可长期使用、不用拆解更换。

[0058] 在冒口套2的上腔14、环形槽15及掏空区域8内填充耐火材料，上腔14及环形槽15内的耐火泥或耐火纤维糊保质期一年，保质期内不用拆解更换；掏空区域8内的耐火泥或耐火纤维糊在每次模具清理时每浇注6～8个班次模具会清理保养会略有损伤、需按要求修复。本发明的冒口套2可长期使用，每浇注6～8个班后只需将下腔11保温涂层清理并重新补刷涂料。

[0059] 本发明所述冒口套的铸造方法，包括以下步骤：

[0060] 在充型过程中，铝液由下向上充型，经过浇注系统、模具型腔最终流入到冒口套2的下腔11，下腔11的气体通过顶杆3间隙、冒口套2中间掏空区域8的耐火材料孔隙排出到大气中，保证冒口充型完整。

[0061] 在凝固过程中，当靠近冒口套2的铸件热节部位的铝液开始凝固、产生收缩时，下腔11通过顶杆3间隙及中间掏空区域8耐火材料孔隙与大气连通，下腔11内的液态铝液将持续地向下流动、完成对铸件热节部位的补缩，保证铸件内部质量。

[0062] 金属型模具在浇注前需在模具表面喷涂保温涂料，喷涂前会将各模块送入模具预热炉内200℃～400℃预热2h～4h，新填充的耐火泥或耐火纤维糊经过烘干后强度增加，可保证浇注过程中与铝液接触且不易脱落。

[0063] 冒口套2随上模预热后，当冒口套2的下腔11表面温度为80℃～120℃时，在下腔11表面涂刷保温涂料，通过涂层测厚仪控制涂层厚度0.3mm～0.5mm。

[0064] 待模具保养、喷涂及组装完毕后，可将模具整体吊装至低压铸造机上进行浇注生产，每浇注6～8个班次后停止浇注、将模具整体拆至模具准备区进行下一轮的模具保养。