[发明专利]一种用于砂型铸型过程中增强铸件冷却的管道及方法

说明书

本发明涉及一种用于砂型铸型过程中增强铸件冷却的管道及方法，所述管道设置有外翅片(11)和内翅片(12)，管壁上还设置有透气的小孔。本发明利用附着在管道外壁的翅片增大管道与铸型的换热面积；利用管道内壁的翅片增大管子与管内流体的换热强度；利用管壁的通气孔收集铸型中管壁周围的气体，使铸型中存在的有害气体可以通过散布在管壁的孔洞或缝隙，在负压作用下进入管腔，从而排出型外，消除了造型材料在高温下产生的气体对铸件质量的影响。由于铸型中这些高温气体的排除，进一步加强了管道对铸型的散热能力。本发明提供的管道，可广泛用于砂型铸造生产，特别是适用于以厚大件的高效冷却为目的的铸造生产。

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体涉及砂型铸造过程中增强铸件冷却装置的一种管道，以及采用该增强铸件冷却的管道实施砂型铸型过程中铸件冷却的方法。

背景技术

铸造是将熔融的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能铸件的制作过程。砂型因操作灵活，造型方便，成本低廉，是铸件特别是大型铸件最广泛地应用的铸型，因而也是最主要的铸造方式。铸件在砂型型腔中的冷却过程对铸件的质量起着关键作用。铸件冷却过慢，特别是厚大铸件冷却过慢，是铸件组织晶粒粗大，偏析，裂纹，补缩困难等缺陷的主要原因。对铸件厚大部位进行可控顺序的快速冷却，是经济地获得内在高质量铸件的主要方法。

在铸造实践中，通常采用冷铁，铬铁矿砂，以及金属铸型等蓄热能力强的材料，通过蓄热散热来强化冷却，一般冷铁是最常用的方式。高强度的冷却需要更多的蓄热材料，这不但增加了生产的成本及操作的难度，而且，鉴于铸件凝固过程中传热的特点，砂型中有限的蓄热材料只能吸储有限的热量，在有些情况下，采用蓄热材料的方法不能完全满足及解决强化冷却的目的，如在有些厚大轮毂的中心孔位置，采用铬铁矿砂等冷却能力不足，采用冷铁时会因冷铁阻碍收缩造成铸件裂纹。

采用除了冷铁以外的专用冷却装置在铸型中对特定位置减小冷却目前已经在金属型铸造的压铸领域广泛应用，但在砂型铸造中，因为操作方法，设置原则等还不完善，应用还不规范，效果也不稳定。可控，高效，方便操作，不会增加收缩阻碍的散热才是解决这种问题的关键。

另外，在砂型铸造中，粘结剂在高温下会形成一些气体，一方面这些气体有在铸件还未凝固形成外层壳体之前侵入铸件形成气孔缺陷的风险，另一方面，有些气相物质也有在高温下渗入铸件造成铸件特定位置化学成分的改变，如碳，硫，磷，氢等渗入铸件的风险，只有降低铸型发气及增加铸型透气的方法才能有效地解决，同时最期望铸型在发气初期及前期就可以从铸型中排除，也即型芯出气位置应于铸件间具有较小的吃砂量为好。

鉴于有机造型材料仍然是主流的造型材料，短期内很难改变，而有机材料在高温下分解的各项气相物质对铸件的影响就很难避免，铸造实践上，一般采用增强型芯透气或出气性来解决。而传统采用芯骨或预埋透气绳的方法虽然在大多数情况下有效果，但因芯骨一般距离铸件较远，即吃砂量太大，无法引出砂型前期所发气体；虽然出气绳可以采用较小的吃砂量，但操作极其困难，也容易导致金属液渗入等问题，效果不稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于砂型铸型过程中增强铸件冷却的管道及采用该管道实施砂型铸型过程中铸件冷却的方法，管道设置有翅片，管壁上设置有透气的小孔。本发明利用附着在管道外壁的翅片增大管道与铸型的换热面积；利用管道内壁的翅片增大管子与管内流体的换热强度；利用管壁的通气孔收集铸型中管壁周围的气体，使铸型中存在的有害气体可以通过散布在管壁的孔洞或缝隙，在负压作用下进入管腔，从而排出型外，消除了造型材料在高温下产生的气体对铸件质量的影响。由于铸型中这些高温气体的排除，进一步加强了管道对铸型的散热能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。