一種減小脫模力的分段式模芯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種減小脫模力的分段式模芯，芯軸(5)設(shè)有至少一道軸肩(11)，芯軸(5)的下端連接有底部錐形模芯(1)，芯軸(5)的頂端連接有芯頭(8)，芯頭(8)上設(shè)有起吊支撐孔(12)，芯軸(5)上套裝有數(shù)量與軸肩(11)的數(shù)量相等的中間錐形模芯(3)，每個(gè)軸肩(11)對(duì)應(yīng)頂壓作用于一個(gè)中間錐形模芯(3)且每個(gè)軸肩(11)相對(duì)每一個(gè)中間錐形模芯(3)具有一段軸向活動(dòng)間距，芯軸(5)的上端套裝有一個(gè)頂部錐形模芯(4)，在芯頭(8)與頂部錐形模芯(4)之間設(shè)有彈簧(6)，底部錐形模芯(1)、中間錐形模芯(3)和頂部錐形模芯(4)的錐度均為1:N。本發(fā)明是一種使模芯脫出鑄錠時(shí)擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，以解決整體式模芯使用時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且安全性差的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種減小脫模力的分段式模芯
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬冶煉領(lǐng)域的模芯，特別是涉及一種脫出鑄錠時(shí)可以節(jié)省擊打力的分段式模芯。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬澆鑄中，模芯是被熔融態(tài)金屬液凝固固定在鑄錠中，用于吊車將鑄錠從鑄模中起吊出的支撐物。將鑄錠從鑄模中起吊出后，要將模芯從鑄錠中脫出，以重復(fù)利用。由于金屬凝固時(shí)收縮產(chǎn)生壓緊力，因此模芯受到收縮金屬的摩擦力大，要使模芯從鑄錠中脫出就變得很困難。目前，金屬澆鑄時(shí)使用的是整體式模芯，即為一整根錐形金屬棒，當(dāng)人工掄大錘擊打整體式模芯使其與鑄錠脫出時(shí)，需要較大的錘擊力，且有時(shí)需要多次擊打才能使模芯脫出鑄錠，這種整體式模芯使用時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且安全性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種使模芯脫出鑄錠時(shí)擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，以解決整體式模芯使用時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且安全性差的問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的減小脫模力的分段式模芯，芯軸為階梯軸，所述的芯軸設(shè)有至少一道軸肩，所述的芯軸的下端連接有底部錐形模芯，所述的芯軸的頂端連接有芯頭，所述的芯頭上設(shè)有起吊支撐孔，所述的芯軸上套裝有數(shù)量與所述的軸肩的數(shù)量相等的中間錐形模芯，每個(gè)所述的軸肩對(duì)應(yīng)頂壓作用于一個(gè)所述的中間錐形模芯且每個(gè)所述的軸肩相對(duì)每一個(gè)所述的中間錐形模芯具有一段軸向活動(dòng)間距，所述的芯軸的上端套裝有一個(gè)頂部錐形模芯，在所述的芯頭與所述的頂部錐形模芯之間設(shè)有彈簧，所述的底部錐形模芯、中間錐形模芯和頂部錐形模芯的錐度均為1:N。
[0005]所述的底部錐形模芯的上端面直徑D1，所述的中間錐形模芯的下端面直徑D2，所述的中間錐形模芯的上端面直徑D3，所述的頂部錐形模芯的下端面直徑D4，所述的頂部錐形模芯的上端面直徑D5，所述的芯頭采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4, D5>D6。
[0006]所述的芯軸的兩段均有螺紋，所述的芯頭與所述的芯軸采用螺紋連接，所述的芯軸與所述的底部錐形模芯采用螺紋連接。
[0007]所述的芯頭與所述的芯軸采用焊接連接，所述的芯軸與所述的底部錐形模芯采用焊接連接。
[0008]采用上述技術(shù)方案的減小脫模力的分段式模芯，技術(shù)解決思路是將模芯受到鑄錠的摩擦力進(jìn)行分時(shí)分段處理，以減小擊打力。將模芯分成多個(gè)受力相等的段，即為底部錐形模芯、中間錐形模芯、頂部錐形模芯，配上芯軸、芯頭以及彈簧，完成裝配后得到分段式模
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[0009]分段式模芯利用了熔融態(tài)金屬液的快速凝固性，使模芯底部與鑄模之間的接縫、各段端面之間的接縫形成了自我密封的效果，有效防止了分段式模芯內(nèi)部浸入熔融態(tài)金屬液；彈簧使模芯各段端面緊緊貼合，不但對(duì)模芯內(nèi)部起到了防塵作用，而且由于模芯密度和熔融態(tài)金屬液的密度很接近，因此彈簧的彈力還能夠平衡熔融態(tài)金屬液對(duì)中間錐形模芯、頂部錐形模芯產(chǎn)生的浮力，防止各段端面之間出現(xiàn)縫隙；芯軸與模芯各段內(nèi)部有一定的間隙，防止模芯受熱膨脹，影響使用；考慮芯軸與模芯存在徑向間隙，模芯與芯軸間會(huì)產(chǎn)生徑向錯(cuò)位(如圖8所示)，為了防止錯(cuò)位后在鑄錠模芯孔中出現(xiàn)臺(tái)階、增大芯棒脫出擊打力，模芯采用統(tǒng)一的錐度，但各段之間成階梯分布，即底部錐形模芯的上端面直徑大于中間錐形模芯的下端面直徑，中間錐形模芯的上端面直徑大于頂部錐形模芯的下端面直徑。
[0010]彈簧能使模芯各段端面緊緊貼合，對(duì)模芯內(nèi)部起到了防塵作用，彈簧的彈力還能夠平衡熔融態(tài)金屬液對(duì)中間錐形模芯、頂部錐形模芯產(chǎn)生的浮力，防止各段端面之間出現(xiàn)縫隙。
[0011]分段式模芯在擊打脫出鑄錠時(shí)，大錘的擊打力作用在芯頭，通過(guò)芯軸直接將擊打力傳遞到底部錐形模芯，待底部錐形模芯松動(dòng)并與芯軸一同下移一段位移后，通過(guò)芯軸的軸肩將擊打力作用在中間錐形模芯，待中間錐形模芯松動(dòng)后，芯軸與底部錐形模芯、中間錐形模芯一同下移一段位移后，芯頭直接作用于頂部錐形模芯，待頂部錐形模芯松動(dòng)后，整個(gè)分段式模芯即被擊打出鑄錠。整個(gè)擊打過(guò)程一氣呵成，由此擊打力由時(shí)間先后順序分別作用在模芯的不同段，每次作用的擊打力僅為模芯所受總摩擦力的三分之一左右，即分段式模芯所需的擊打力僅為整體式模芯的三分之一左右，擊打力大幅度減小，可一次用較小的擊打力脫出模芯，同時(shí)提高了效率與安全性。
[0012]分段式模芯技術(shù)解決方案步驟是:
[0013](I)確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑；
[0014](2)模芯的整體結(jié)構(gòu)；
[0015](3)模芯零件的熱處理及焊接。
[0016]分段式模芯技術(shù)解決方案步驟具體實(shí)施如下:
[0017]步驟1:確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑。
[0018]根據(jù)所鑄金屬的特性選擇不會(huì)影響金屬冶煉質(zhì)量且具有一定強(qiáng)度的模芯材料，根據(jù)鑄模底部到澆注口的高度設(shè)計(jì)模芯的整體高度，根據(jù)鑄錠的重量以及模芯材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)模芯的錐度，根據(jù)鑄錠搬運(yùn)的便捷性設(shè)計(jì)最大圓錐外徑。
[0019]步驟2:模芯的整體結(jié)構(gòu)。
[0020]模芯的結(jié)構(gòu)包括底部錐形模芯、中間錐形模芯、頂部錐形模芯、芯頭以及芯軸。每一段的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都是采用統(tǒng)一的錐度，其中底部錐形模芯的上端面直徑大于中間錐形模芯的下端面直徑，中間錐形模芯的上端面直徑大于頂部錐形模芯的下端面直徑，芯頭采用圓柱外形，直徑小于頂部錐形模芯的上端面；芯軸為階梯軸，兩段均有螺紋；芯頭上有螺紋孔和起吊支撐孔；芯軸的一端穿過(guò)中間錐形模芯，通過(guò)端部螺紋與底部錐形模芯螺紋孔連接在一起，芯軸的另一端穿過(guò)頂部錐形模芯，通過(guò)端部螺紋與芯頭螺紋孔連接在一起；芯頭下端面與頂部錐形模芯上端面之間裝配了具有一定剛度的彈簧。
[0021]步驟3:模芯零件的熱處理及焊接。
[0022]模芯的所用零部件均進(jìn)行熱處理，以提高模芯的強(qiáng)度，增加其承載能力；模芯的螺紋連接處進(jìn)行焊接處理，防止螺紋因長(zhǎng)時(shí)間使用而松動(dòng)。
[0023]綜上所述，本發(fā)明能將大錘作用在芯頭上的擊打力分時(shí)分段作用在模芯上，減小擊打力，是一種使模芯脫出鑄錠時(shí)擊打省力的減小脫模力的分段式模芯，解決了整體式模芯使用時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且安全性差的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是整體式模芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是分段式模芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是芯頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是頂部錐形模芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是中間錐形模芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6是底部維形|旲芯結(jié)構(gòu)不意圖。
[0030]圖7是芯軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖8是無(wú)階梯模芯的錯(cuò)位圖及局部放大圖。
[0032]圖9是模芯工作圖。
[0033]圖10是模芯工作階段一示意圖。
[0034]圖11是模芯工作階段二示意圖。
[0035]圖12是模芯工作階段二不意圖。
[0036]圖中:1_底部錐形模芯、2-芯軸下端與底部錐形模芯焊縫、3-中間錐形模芯、4-頂部錐形模芯、5-芯軸、6-彈簧、7-芯軸上端與芯頭焊縫、8-芯頭、9-鑄錠、10-大錘。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]如圖1所示，金屬冶煉工業(yè)中使用的整體式模芯。
[0039]如圖2所示，本發(fā)明分段式模芯，其技術(shù)解決方案步驟是:
[0040](I)確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑；
[0041](2)模芯的整體結(jié)構(gòu)；
[0042](3)模芯零件的熱處理及焊接。
[0043]具體實(shí)施如下:
[0044]步驟1:確定模芯的材料及模芯的整體高度、錐度、最大圓錐外徑。
[0045]根據(jù)所鑄金屬的特性，本例選擇45鋼作為模芯材料，根據(jù)鑄模底部到澆注口的高度本例設(shè)計(jì)模芯高度為H，根據(jù)鑄錠的重量以及模芯材料的強(qiáng)度本例設(shè)計(jì)模芯錐度為1:N，根據(jù)鑄錠搬運(yùn)的便捷性設(shè)計(jì)最大圓錐外徑為D0。
[0046]步驟2:模芯的整體結(jié)構(gòu)。
[0047]參見(jiàn)圖2，芯軸5為階梯軸，芯軸5設(shè)有一道軸肩11，芯軸5的下端連接有底部錐形模芯1，芯軸5的頂端連接有芯頭8，芯頭8上設(shè)有起吊支撐孔12，芯軸5上套裝有數(shù)量與軸肩11的數(shù)量相等的中間錐形模芯3，每個(gè)軸肩11對(duì)應(yīng)頂壓作用于一個(gè)中間錐形模芯3且每個(gè)軸肩11相對(duì)每一個(gè)中間錐形模芯3具有一段軸向活動(dòng)間距，芯軸5的上端套裝有一個(gè)頂部錐形模芯4，在芯頭8與頂部錐形模芯4之間裝配了具有一定剛度的彈簧6，底部錐形模芯1、中間錐形模芯3和頂部錐形模芯4的錐度統(tǒng)一均為1:N。
[0048]芯軸5的兩段均有螺紋，芯頭8與芯軸5采用螺紋連接，芯軸5與底部錐形模芯I采用螺紋連接；或[0049]芯頭8與芯軸5采用芯軸上端與芯頭焊縫7連接，芯軸5與底部錐形模芯I采用芯軸下端與底部錐形模芯焊縫2焊接連接。
[0050]考慮芯軸5與模芯存在徑向間隙，模芯與芯軸5間會(huì)產(chǎn)生徑向錯(cuò)位(如圖8所示)，為了防止錯(cuò)位后在鑄錠模芯孔中出現(xiàn)臺(tái)階、增大芯棒脫出擊打力，模芯采用統(tǒng)一的錐度，但各段之間成階梯分布，即底部錐形模芯I的上端面直徑大于中間錐形模芯3的下端面直徑，中間錐形模芯3的上端面直徑大于頂部錐形模芯4的下端面直徑。其中底部錐形模芯I的上端面直徑Dl，中間錐形模芯3的下端面直徑D2，中間錐形模芯3的上端面直徑D3，頂部錐形模芯4的下端面直徑D4，頂部錐形模芯4上端面直徑D5，芯頭8采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4，D5>D6。
[0051]步驟3:模芯零件的熱處理及焊接
[0052]模芯的所用零部件均進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高模芯的強(qiáng)度，增加其承載能力；模芯的螺紋連接處進(jìn)行焊接處理，防止螺紋因長(zhǎng)時(shí)間使用而松動(dòng)。
[0053]參見(jiàn)圖2，分段式模芯在擊打脫出鑄錠9時(shí)，大錘10的擊打力作用在芯頭8，通過(guò)芯軸5直接將擊打力傳遞到底部錐形模芯I (如圖9所示)，待底部錐形模芯I松動(dòng)并與芯軸5—同下移一段位移后，通過(guò)芯軸5的軸肩11將擊打力作用在中間錐形模芯3(如圖10所示)，待中間錐形模芯3松動(dòng)后，芯軸5與底部錐形模芯1、中間錐形模芯3 —同下移一段位移后，芯頭8直接作用于頂部錐形模芯4 (如圖11所示)，待頂部錐形模芯4松動(dòng)后，整個(gè)分段式模芯即被擊打出鑄錠9 (如圖12所示)。整個(gè)擊打過(guò)程一氣呵成，由此擊打力由時(shí)間先后順序分別作用在模芯的不同段，每次作用的擊打力僅為模芯所受總摩擦力的三分之一左右，即分段式模芯所需的擊打力僅為整體式模芯的三分之一左右，擊打力大幅度減小，可一次用較小的擊打力脫出模芯，同時(shí)提高了效率與安全性。
【權(quán)利要求】
1.一種減小脫模力的分段式模芯，其特征是:芯軸(5)為階梯軸，所述的芯軸(5)設(shè)有至少一道軸肩(11)，所述的芯軸(5)的下端連接有底部錐形模芯(I)，所述的芯軸(5)的頂端連接有芯頭(8)，所述的芯頭(8)上設(shè)有起吊支撐孔(12)，所述的芯軸(5)上套裝有數(shù)量與所述的軸肩(11)的數(shù)量相等的中間錐形模芯(3)，每個(gè)所述的軸肩(11)對(duì)應(yīng)頂壓作用于一個(gè)所述的中間錐形模芯(3)且每個(gè)所述的軸肩(11)相對(duì)每一個(gè)所述的中間錐形模芯(3)具有一段軸向活動(dòng)間距，所述的芯軸(5)的上端套裝有一個(gè)頂部錐形模芯(4)，在所述的芯頭(8)與所述的頂部錐形模芯(4)之間設(shè)有彈簧(6)，所述的底部錐形模芯(I)、中間錐形模芯(3)和頂部錐形模芯(4)的錐度均為1:N。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的底部錐形模芯(I)的上端面直徑D1，所述的中間錐形模芯(3)的下端面直徑D2，所述的中間錐形模芯(3)的上端面直徑D3，所述的頂部錐形模芯(4)的下端面直徑D4，所述的頂部錐形模芯(4)的上端面直徑D5，所述的芯頭(8)采用圓柱外形，直徑為D6，其中:D1>D2，D3>D4，D5>D6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的芯軸(5)的兩段均有螺紋，所述的芯頭(8)與所述的芯軸(5)采用螺紋連接，所述的芯軸(5)與所述的底部錐形模芯(I)采用螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減小脫模力的分段式模芯，其特征是:所述的芯頭(8)與所述的芯軸(5)采 用焊接連接，所述的芯軸(5)與所述的底部錐形模芯(I)采用焊接連接。
【文檔編號(hào)】B22D7/06GK104014751SQ201410279293
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】嚴(yán)宏志, 周騰飛, 葉輝 申請(qǐng)人:中南大學(xué)