纯冰膜冷砂造型方法及装置.pdf

本发明属于一种冷砂造型方法及装置，特别是属于一种纯冰膜冷砂造型方法及装置。
    经检索，国外冷砂造型采用的冷砂属于特种冷砂，是在冷砂中加入了一定的附加物及采用冷板等技术措施，离生产应用还有一段距离。

    本发明的目的在于给出纯冰膜冷砂造型方法及装置。

    本发明是这样实现的：本发明的冷砂造型方法是仅在型砂中加入3～7%水，经特殊设备混制成颗粒状纯冰膜冷砂，然后将其添加到砂箱内进行造型。其工艺过程是：将加入3～7%水的型砂，倒入特制的混砂机中，启动混砂机及制冷设备后，再打开液氮存贮器或制氮机开关，混砂机是由冷底、冷围壁及绝热盖板等组成。由制冷设备提供冷源。通过固定在混砂机内筒壁上带有小孔的低温铜管，将液氮存贮器中的液氮喷射到型砂中，搅拌1.5～2.5分钟即可混制成-50℃以下的纯冰膜冷砂，拉开混砂机底部漏砂隔板，将冷砂漏出，漏出的冷砂放入型板的绝热砂箱中高出50mm以上。开动造型机，一般加压到12kg/cm2以上即可成型（也可用气压造型机成型〈芯〉）。为均压可在压头上加上厚橡胶均匀垫（也可不加放因冷砂流动性好，其本身就可以起到均压作用）。直接利用冰层脆性及型板等的反加热作用直接拔膜。本发明的混砂机是在用于生产销售的混砂机的内筒壁上装有低温铜管，管上有小孔，孔径D＝0.5～1.0mm，混砂机中的底部和内筒壁上装有冷板，混砂机的底部及其搅拌部件都置有绝热层。造型机和制冷机是定型销售产品。

    纯冰膜冷砂造型的基本原理是深冷冰膜冷砂在高压力下或气压下成型〈芯〉。深冷使冰膜冷砂不结团，不回融，能吸潮，使出砂后型砂由灰变白色呈松散的颗粒状态，压力或气压使其冷砂表面冰层的冰点下降、砂粒间相互移动产生摩擦热，在冰冻层的表面生产融解水，但其中由于热传导砂粒间相互粘着冻结。即利用冷态的粘性将砂粒间相互冰冻在一起，形成冷冻铸型。冰的融点随着压力的增加而有所下降，每增加1atn，融点降低0.075℃，对于含有一定杂质地冷砂混合体，融点下降尤甚。这是由于：1、冰同硅砂表面接触产生微量硅胶。2、水与硅砂接触含有一定杂质。3、水中溶解有气体约29.18毫升/升。4、冷砂间相互移动所产生的摩擦热等。纯冰膜冷砂造型过程是深低温下急速冷却，可使冷冻层厚度均匀一致，由于深冷使冰膜层形成无定型白霜，松散密度提高，易呈颗粒状。压力或气压成型〈芯〉是制造冷型的关键一步，根据冷砂温度决定成型压强，一般为12kg/cm2以上。为均压可在压头上加放厚橡胶均匀垫（也可以不加放，因冷砂流动性好，其本身就可起均压作用），以保证冷型各处压力基本一致，气压成型压力为5～6大气压。压力成型易产生高压回弹现象，但对冷型来讲，由于强度大，表面硬度高，可以大大减少回弹现象发生。拨膜主要利用冰层脆性及型板等的反加压作用。一般容易起型，不需要特殊工艺措施。但要求快造型，快起膜，这样可加大温差，又可防止与金属接触处冷砂的回融。各种与冷砂接触的工装设备应绝热。如贮砂斗，冷砂运转砂板、托板、上箱盖板，以便延长冷型的保存时间，压箱铁请不要直接压在冷型上，其上应加放具有透气孔的绝热盖板，以防止冷型过快回融、冷型存放除上述措施外，还可采用下列方式：1、冷冻通道保存。2、定时向冷型内通液氮。3、在砂箱内加放制冷管道，通入致冷剂，但由于采用深冷复膜砂，故致冷剂的温度应低于冷砂温度，否则变成热源。冷型做好后应合箱存放，这样可大大延长存放时间，浇注时应平稳，可比普通砂型早打箱，有利于冷砂回用，温度低可节省冷媒消耗。

    采用纯冰膜冷砂造型方法可节省型砂中的粘土及各种粘接剂、防粘砂材料、煤粉、涂料及敷料等原材料。型砂混制简化，配方简单，不用混砂、“松砂调匀”。型砂中间控制取消，混制后的冷砂可以立即使用，型砂处理设备简单，节省型砂测试项目，仅检验含水量，冰冻温度。造型中节省脱膜剂，提高生产率，落砂清理设备简单。旧砂可立即回用，不用再生设备。无粉尘、毒气、烟雾污染、节省环卫设备投资。改善劳动条件，铸造质量高，尺寸一致。劳动生产率可达60～120箱/小时。冷砂制备时间2～3分/次，保型2～3小时，实现了铸造工艺的一次真正的大变革，具有重大的经济效益和社会效益。

    图1是纯冰膜冷砂造型方法及装置示意图。

    结合附图1详细说明纯冰膜冷砂造型方法及其装置：纯冰膜冷砂造型方法是将加入5%水的型砂倒入混砂机1，启动混砂机1、打开液氮存贮器5开关，通过固定在混砂机1内筒壁上带有的孔径D＝1mm，内半径R＝500mm，外半径R＝550mm的低温铜管2，将液氮存贮器中的液氮喷射到混砂中，混制2分钟即可得到-50℃以下的纯冰膜冷砂，拉开混砂机1底部漏砂隔板6，将砂漏出，漏出的砂放入造型机7上的绝热砂箱中高出50mm以上，开动造型机7，加压到12kg/cm2即可成型。为均压可在压头上加放厚橡胶均匀垫。纯冰膜冷砂成型后利用冰层脆性及型板等的反加热作用直接拔膜。

    本发明的混砂机1是在用于生产销售的混砂机的内筒壁上装上孔径D＝1mm的外半径R＝550mm，内半径R＝500mm的低温铜管，混砂机1的底部及内筒壁上置有冷板11、绝热板3。混砂机1内有搅拌部件4、漏砂隔板6。混砂机上顶部置有绝热盖10、盖上有加砂口9。制冷机8、底座12、刮板13。