非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型。
【背景技術(shù)】
[0002]在鑄造過程中，鑄型是鑄件成形的保障，鑄型的形狀、大小、厚薄等因素都會(huì)對(duì)鑄件凝固過程中的溫度場、速度場、應(yīng)力場與應(yīng)變情況等產(chǎn)生作用進(jìn)而影響鑄件的組織與性能。然而，除形成鑄件的型腔部分外，鑄型一直是實(shí)心密實(shí)結(jié)構(gòu)，鑄件凝固后砂型的冷卻效率很低，造成大型鑄件的生產(chǎn)周期很長，而且在鑄件成形的過程中無法對(duì)該傳統(tǒng)的鑄型結(jié)構(gòu)進(jìn)行即時(shí)控制與監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其能提高鑄件的降溫速度，監(jiān)測和控制鑄件的形成過程，改善鑄件組織，減少鑄件的殘余應(yīng)力和變形，提高鑄件性能和生產(chǎn)效率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其包括:型殼，內(nèi)部設(shè)有供鑄件成型的型腔以及通入控溫介質(zhì)的控溫通道;澆注系統(tǒng)，與型殼一體成型，供鑄件的熔液流入型殼的型腔內(nèi)；桁架結(jié)構(gòu)，位于型殼的外部并連接于型殼，以固定并支撐型殼;傳感器，設(shè)置于型殼。
[0005]本發(fā)明的有益效果如下:
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，型殼與桁架組成的鑄型替代原先實(shí)心密實(shí)結(jié)構(gòu)，大幅度的減少型砂用量，從而節(jié)省材料，降低型砂處理過程中的環(huán)境污染，節(jié)能環(huán)保，而且型殼的散熱快，對(duì)鑄件的冷卻效率高;設(shè)置于型殼的傳感器能夠監(jiān)測鑄件成型過程中對(duì)應(yīng)部位的溫度變化，并將檢測的信號(hào)傳遞到控溫通道以控制控溫通道內(nèi)控溫介質(zhì)的流量和溫度，以達(dá)到對(duì)鑄件保溫的作用，保證鑄件的順序凝固；而在鑄件需要快速冷卻時(shí)，傳感器調(diào)控鑄型對(duì)應(yīng)位置的控溫通道的控溫介質(zhì)，提高冷卻效率，縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率;通過傳感器和控溫通道的控溫介質(zhì)的有效控溫，能夠?qū)崿F(xiàn)鑄件的快速均衡冷卻，改善鑄件的組織結(jié)構(gòu)，減少鑄件的殘余應(yīng)力和變形，提高鑄件的性能。
【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型的示意圖。
[0008]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0009]I型殼2澆注系統(tǒng)
[0010]11型腔3桁架結(jié)構(gòu)
[0011]12控溫通道4傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型。
[0013]參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型包括:型殼I，內(nèi)部設(shè)有供鑄件成型的型腔11以及通入控溫介質(zhì)的控溫通道12;澆注系統(tǒng)2，與型殼I 一體成型，供鑄件的熔液流入型殼I的型腔11內(nèi)；桁架結(jié)構(gòu)3，位于型殼I的外部并連接于型殼I，以固定并支撐型殼I;傳感器4，設(shè)置于型殼I。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，型殼I與桁架結(jié)構(gòu)3組成的鑄型替代原先實(shí)心密實(shí)結(jié)構(gòu)(即相比原先實(shí)心密實(shí)結(jié)構(gòu)，型殼I為薄壁結(jié)構(gòu))，大幅度的減少型砂用量，從而節(jié)省材料，降低型砂處理過程中的環(huán)境污染，節(jié)能環(huán)保，而且型殼I的散熱快，對(duì)鑄件的冷卻效率高;設(shè)置于型殼I的傳感器4能夠監(jiān)測鑄件成型過程中對(duì)應(yīng)部位的溫度變化，并將檢測的信號(hào)傳遞到控溫通道12以控制控溫通道12內(nèi)控溫介質(zhì)的流量和溫度，以達(dá)到對(duì)鑄件保溫的作用，保證鑄件的順序凝固；而在鑄件需要快速冷卻時(shí)，傳感器4調(diào)控鑄型對(duì)應(yīng)位置的控溫通道12的控溫介質(zhì)，提高冷卻效率，縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率;通過傳感器4和控溫通道12的控溫介質(zhì)的有效控溫，能夠?qū)崿F(xiàn)鑄件的快速均衡冷卻，改善鑄件的組織結(jié)構(gòu)，減少鑄件的殘余應(yīng)力和變形，提高鑄件的性能。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，可透過桁架結(jié)構(gòu)3之間的間隙直接在型殼I表面直接噴射控溫介質(zhì)(例如冷卻水、冷卻霧等)以冷卻鑄件，提高冷卻效率并縮短冷卻時(shí)間。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，所述非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型的型殼1、澆注系統(tǒng)2以及桁架結(jié)構(gòu)3通過3D打印一體制成。3D打印的制作方法能夠使?jié)沧⑾到y(tǒng)2的形狀和斷面變化更為科學(xué)，而不受傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)形狀的限制。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，桁架結(jié)構(gòu)3的多個(gè)桁架之間相互貫穿，且桁架的形狀和材質(zhì)多樣。桁架可由型砂、鋼材或合金制成，截面形狀可為矩形或圓形。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，型殼I由型砂制成。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，型殼I由鉻鐵礦砂制成。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，型殼I的幾何建?？赏ㄟ^緊貼鑄件模型抽殼的方式獲得。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，控溫通道12為一個(gè)或多個(gè)?？販赝ǖ?2可以依據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和需要保溫或冷卻的部位設(shè)置。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，控溫通道12設(shè)置于型殼I的與形成鑄件冒口對(duì)應(yīng)的部位。在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，控溫介質(zhì)為水或空氣?？販亟橘|(zhì)可依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中所需的鑄造過程的凝固要求來控制通入的控溫介質(zhì)類型來切換。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4為溫度傳感器或壓力傳感器。由于型殼I的厚度一定，所以依據(jù)型殼I的應(yīng)變也可以監(jiān)控鑄件的溫度變化。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4為一個(gè)或多個(gè)。傳感器4可以依據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和需要監(jiān)測溫度的部位設(shè)置。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4嵌入型殼I的內(nèi)表面。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4嵌入型殼I的外表面。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4嵌入到型殼I的內(nèi)部。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型中，在一實(shí)施例中，傳感器4在型殼I的打印過程中設(shè)置于型殼I或在打印完成后設(shè)置于型殼I。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，包括: 型殼(I)，內(nèi)部設(shè)有供鑄件成型的型腔(11)以及通入控溫介質(zhì)的控溫通道(12); 澆注系統(tǒng)(2)，與型殼(I)一體成型，供鑄件的熔液流入型殼(I)的型腔(11)內(nèi)； 桁架結(jié)構(gòu)(3)，位于型殼(I)的外部并連接于型殼(I)，以固定并支撐型殼(I);以及 傳感器(4)，設(shè)置于型殼(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，所述非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型的型殼(I)、澆注系統(tǒng)(2)以及桁架結(jié)構(gòu)(3)通過3D打印一體制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，型殼(I)由型砂制成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，型殼(I)由鉻鐵礦砂制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，型殼(I)的幾何建模通過緊貼鑄件模型抽殼的方式獲得。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，控溫通道(12)設(shè)置于型殼(I)的與形成鑄件冒口對(duì)應(yīng)的部位。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，控溫介質(zhì)為水或空氣。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，傳感器(4)為溫度傳感器或壓力傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于，傳感器(4)為一個(gè)或多個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，其特征在于， 傳感器(4)嵌入型殼(I)的內(nèi)表面;或者 傳感器(4)嵌入型殼(I)的外表面;或者 傳感器(4)嵌入到型殼(I)的內(nèi)部。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非密實(shí)結(jié)構(gòu)新鑄型，包括：型殼，內(nèi)部設(shè)有供鑄件成型的型腔以及通入控溫介質(zhì)的控溫通道；澆注系統(tǒng)，與型殼一體成型，供鑄件的熔液流入型殼的型腔；桁架結(jié)構(gòu)，位于型殼的外部并連接于型殼，以固定并支撐型殼；傳感器，設(shè)置于型殼。型殼與桁架組成的鑄型替代原先實(shí)心密實(shí)結(jié)構(gòu)，大幅度的減少型砂用量，節(jié)省材料，降低型砂處理過程中的環(huán)境污染，節(jié)能環(huán)保；型殼散熱快，鑄件冷卻效率高；傳感器能監(jiān)測鑄件成型過程中對(duì)應(yīng)部位的溫度或應(yīng)力應(yīng)變變化，并根據(jù)檢測的信號(hào)控制控溫通道內(nèi)控溫介質(zhì)的流量和溫度，通過傳感器和對(duì)控溫介質(zhì)的有效控溫，實(shí)現(xiàn)鑄件的快速均衡冷卻，改善鑄件的組織結(jié)構(gòu)，減少鑄件的殘余應(yīng)力和變形，提高鑄件的性能。
【IPC分類】B22C9/02
【公開號(hào)】CN105499492
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510931371
【發(fā)明人】康進(jìn)武, 上官浩龍, 鄧承佯
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日