[发明专利]一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法

说明书

本发明公开了一种可以实现快速冷却金属模铸造方法，包括铸件浇注工艺设计、金属随型背模(2)设计与制备、砂制壳模(3)的设计与制备、铸件砂芯(4)的设计与制备、铸件(1)的制备五个步骤。本发明提供的金属型铸造方法，在金属随型背模(2)中设有冷却通道(7)，在铸件(1)浇注凝固过程中可以通入水或油进行模型温度的调节，加速铸件(1)的冷却，提高了生产效率，同时通过冷却控制可以实现对铸件(1)凝固成相的控制，实现铸件(1)产品的预期机械性能。

技术领域

本发明涉及砂型铸造领域，具体涉及一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法。

背景技术

铸铁件的铸造大多采用砂型铸造，砂型铸造是一种以硅砂作为主要材料的传统铸造工艺，首先需要制作模型、芯盒、底板和砂箱，然后用混制砂在上、下砂箱上进行上、下砂型的造型和制芯；并把砂芯装配到砂箱内，合箱浇注。

现有的砂型铸造过程中存在以下问题：1)需要消耗优质木材制作模型，而且制作周期长，费用高，不宜存放；2)需要大量工装，如砂箱、底板等；3)需要型砂混制和再生处理设备的投资，用砂量越大费用越高，而且砂在再生过程中会产生损耗，导致资源的消耗和工业废物产生；4)由于砂箱的尺寸固定，不能随铸件而灵活改变大小，造成吃砂量大，铸件成本高；5)传统砂型铸造方法不易控制铸件的机械性能和外形尺寸，尤其难于制备形状复杂的铸件。

目前，也有采用金属模进行铸造的工艺方法，但是采用金属模进行铸造，一般只适用于熔化温度较低的材料的铸造，而对于铸铁铸件一般是不采用金属模进行铸造的。因此，一种适用于铸铁材质的铸件的金属模铸造方法成为本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中铸铁件在砂型铸造过程中需要使用大量型砂导致生产效率低，产生污染，产品性能不宜保证的技术问题，提供一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法，能够大幅减少型砂的使用量，提高产品的性能和生产效率，同时能够通过对冷却速度的控制获得所需的提高铸件的金属结构和机械性能，实现铸造中控型和控性的目标。

本发明提供一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法，所述铸造方法采用金属模具和砂芯组型后进行浇注，其中金属模具由金属随型模具和与金属随型模具内表面紧密接触且具有一定厚度的砂制壳模组成，在金属随型模具上设有用于调节铸件冷却速度的冷却通道。

铸件的铸造过程通过传统的砂型铸造来完成，需要通过大量的型砂制备铸件砂型和铸件砂芯，而砂型需要经过再生处理除去型砂表面的树脂才能重复使用，在铸件制造过程中使用金属随型背模取代传统的铸件砂型，仅需在铸件砂芯和砂制壳模制备过程中使用型砂，同时金属随型背模冷却后即可重复使用，能够提高产品的生产效率；同一款金属随型背模在使用过程中具有更好的稳定性，能够保证铸件性能的稳定性；同时，金属随型背模在使用完毕后可回收利用。金属模具和砂制壳模的厚度通过冷固模拟软件进行仿真确定；冷却通道的设置可以实现对铸件冷却速度的控制，能够提高生产效率和产品的性能。

本发明所述的一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法，作为优选方式，包括以下步骤：

S1、浇注工艺设计：根据铸件的形状，通过建模软件设计铸件和浇冒口系统的三维模型；

S2、金属随型背模的设计与制备：通过建模软件设计并制备金属随型背模；

S3、砂制壳模的设计与制备：通过建模软件设计并制备砂制壳模；

S4、铸件砂芯的设计与制备：通过建模软件设计并制备铸件砂芯；

S5、铸件的制备：将步骤S2制备的金属随型背模、步骤S3制备的砂制壳模和步骤S4制备的铸件砂芯合型后进行金属浇注，再经过冷却、开型、打磨、清理，得到铸件。

本发明所述的一种可以实现快速冷却的金属模铸造方法，作为优选方式，步骤S2进一步包括以下步骤：