本發(fā)明涉及鑄造用砂芯的制造方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)雜異型復(fù)合砂芯的制造方法。

背景技術(shù)：
目前航空、航天等領(lǐng)域的一些復(fù)雜鋁、鎂合金鑄件，內(nèi)部含有形狀各異的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)，有細(xì)長(zhǎng)彎曲油管狀、空間葉片狀等窄腔結(jié)構(gòu)，也有桶形、環(huán)形等厚大腔結(jié)構(gòu)，還有變截面、薄厚交接等復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)。對(duì)于鑄件內(nèi)部型腔結(jié)構(gòu)的成型，通常采用砂芯鑄造然后潰散砂芯的方法。砂芯成型主要有覆膜砂、呋喃樹(shù)脂砂、派普樹(shù)脂砂等方法。呋喃樹(shù)脂砂或派普樹(shù)脂砂制芯，砂芯強(qiáng)度適中，砂芯發(fā)氣量和退讓性較好，主要用于厚大的砂芯，而對(duì)于含有細(xì)長(zhǎng)油路、空間葉片等窄薄類砂芯，采用呋喃樹(shù)脂砂或派普樹(shù)脂砂則無(wú)法制芯成型，一方面是由于流動(dòng)性相對(duì)較差，不足以填充成型，另一方面是由于強(qiáng)度不夠，無(wú)法滿足使用要求。對(duì)于含有細(xì)長(zhǎng)油路、空間葉片等窄薄類砂芯的制作方法，目前主要是采用覆膜砂成型，這是因?yàn)楦材ど熬哂泻芎玫牧鲃?dòng)性，很容易填充模具型腔，且成型后強(qiáng)度較高，能夠滿足砂芯使用的強(qiáng)度要求。但是，在生產(chǎn)實(shí)踐中，使用覆膜砂芯，仍存在如下缺陷：(1)覆膜砂中樹(shù)脂含量較高，在澆注過(guò)程中，與高溫液態(tài)金屬接觸，會(huì)產(chǎn)生大量氣體，且砂芯絕大部分均被液態(tài)金屬包裹，產(chǎn)生的大量氣體進(jìn)入液態(tài)金屬，造成鑄件嗆火缺陷，往往會(huì)導(dǎo)致鑄件報(bào)廢；(2)覆膜砂芯具有強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶來(lái)了砂芯退讓性差、砂芯潰散清理困難等缺陷，尤其對(duì)于砂芯中較厚的區(qū)域，鑄件凝固過(guò)程中由于退讓性差容易產(chǎn)生裂紋缺陷，而且澆注成型后覆膜砂芯未潰散且強(qiáng)度仍然很高，清理十分困難；(3)對(duì)于變截面、薄厚交接的復(fù)雜異形砂芯，采用覆膜砂制造，除了上述缺陷外，還存在如下問(wèn)題：一是覆膜砂加熱硬化過(guò)程中，由于砂芯薄、厚部位所需的溫度熱量不一致，導(dǎo)致砂芯薄壁部位容易燒酥而厚大部位硬化不充分；二是薄、厚部位的受熱膨脹及金屬模具的受熱膨脹情況不一致，導(dǎo)致取出砂芯困難，且極容易使砂芯斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服目前鑄造用砂芯存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜異型復(fù)合砂芯的制造方法，該方法充分利用了不同種類混合砂的流動(dòng)性、發(fā)氣性、退讓性及強(qiáng)度等性能特點(diǎn)，可生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、薄厚交接的復(fù)雜異型砂芯，具有砂芯厚大部位發(fā)氣量小、退讓性好、潰散清理容易且強(qiáng)度適中，而砂芯薄壁部位充填完整、強(qiáng)度較高可滿足使用要求。本發(fā)明方法可以獲得呋喃或派普樹(shù)脂混合砂無(wú)法成型的砂芯，同時(shí)此種異性砂芯比完全采用覆膜砂制造的砂芯發(fā)氣量更低、退讓性更好、砂芯潰散更容易而且砂芯成型合格率高，另外，本發(fā)明的復(fù)雜異性砂芯制芯方法制造的是一個(gè)整體砂芯，比多塊砂芯組合形成的砂芯尺寸精度更高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種復(fù)雜異型復(fù)合砂芯的制造方法，所述砂芯為變截面砂芯，包括厚截面砂芯和薄截面砂芯，所述厚截面砂芯是指砂芯截面最大厚度>8mm的部分，所述薄截面砂芯是指砂芯截面最大厚度≤8mm的部分。所述砂芯的制造方法包括如下步驟：(1)金屬模具的準(zhǔn)備：按照砂芯形狀設(shè)計(jì)金屬模具，使金屬模具型腔與砂芯形狀相配合；所述金屬模具為組合式結(jié)構(gòu)，由多個(gè)子模具相配合而成；子模具的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)模具型腔的填充：首先，將厚截面砂芯所對(duì)應(yīng)的子模具進(jìn)行裝配，然后在模具型腔內(nèi)厚截面砂芯所對(duì)應(yīng)的區(qū)域填充呋喃樹(shù)脂、派普樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂與派普樹(shù)脂的混合砂；然后，裝配剩余的子模具，再?gòu)娜肷翱诓捎酶材ど疤畛淙肽＞咝颓粌?nèi)的預(yù)留區(qū)域(即模具型腔內(nèi)薄截面砂芯所對(duì)應(yīng)的區(qū)域)；所述入砂口設(shè)置在薄截面砂芯所對(duì)應(yīng)的子模具上。(3)砂芯成型：對(duì)金屬模具進(jìn)行加熱，使砂芯硬化成型；金屬模具加熱的部位為覆膜砂充填區(qū)域，加熱溫度為120～200℃，加熱時(shí)間為1～2分鐘。加熱后開(kāi)模取出成型后的砂芯。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理及有益效果如下：(1)本發(fā)明利用呋喃樹(shù)脂混合砂或派普樹(shù)脂混合砂以及覆膜砂，制造出一種復(fù)雜異型砂芯，成型后的砂芯厚大部位發(fā)氣量小、退讓性好、潰散清理容易且強(qiáng)度適中，而砂芯薄壁部位充填完整、強(qiáng)度較高，可滿足使用要求。(2)本發(fā)明復(fù)雜異型砂芯制造方法，即克服了呋喃或派普樹(shù)脂混合砂無(wú)法成型細(xì)長(zhǎng)薄弱砂芯的缺陷，又解決了覆膜砂制芯發(fā)氣量過(guò)大、退讓性差、清理困難等缺點(diǎn)，尤其適用于薄厚交接的復(fù)雜砂芯。(3)本發(fā)明方法制造的是一種整體砂芯，比多塊砂芯組合形成的砂芯尺寸精度更高。(4)本發(fā)明方法打破了業(yè)內(nèi)制芯方法的定勢(shì)思維，通過(guò)復(fù)合集成創(chuàng)新，取得了良好的技術(shù)效果。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1枝狀砂芯結(jié)構(gòu)圖。圖2為實(shí)施例1枝狀異型砂芯制芯方法原理圖。圖3為實(shí)施例2多環(huán)狀砂芯結(jié)構(gòu)圖。圖4為實(shí)施例2多環(huán)狀異型砂芯制芯方法原理圖。圖中：1-厚截面砂芯；2-薄截面砂芯；3-入砂口；41-子模具A；42-子模具B；43-子模具C；44-子模具D；45-子模具E；46-子模具F；47-子模具G；48-子模具H。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。本發(fā)明為復(fù)雜異型復(fù)合砂芯的制造方法，過(guò)程如下：(1)模具為組合式金屬模具，包括多個(gè)子模具，模具形狀與數(shù)量依據(jù)砂芯形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)按照砂芯的最大截面厚度，將其劃分為厚截面砂芯(砂芯截面最大厚度>8mm)和薄截面砂芯(砂芯截面最大厚度≤8mm)；先將厚截面砂芯填充區(qū)域?qū)?yīng)的子模具組裝好，采用呋喃或派普樹(shù)脂混合砂填充模具型腔的厚大及容易填充部位(厚截面砂芯填充區(qū)域)，而對(duì)于砂芯結(jié)構(gòu)中薄弱部位及難于成型部位(薄截面砂芯填充區(qū)域)暫時(shí)預(yù)留；然后，裝配剩余的子模具，然后從入砂口采用覆膜砂充填預(yù)留區(qū)域。(3)對(duì)金屬模具加熱，使砂芯硬化成型；所述金屬模具加熱部位為覆膜砂充填部位，加熱溫度為120～200℃，加熱時(shí)間為1～2分鐘。(4)開(kāi)模后取出復(fù)合砂芯。本發(fā)明方法充分利用了不同種類混合砂的流動(dòng)性、發(fā)氣性、退讓性及強(qiáng)度等性能特點(diǎn)，可生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、薄厚交接的異型砂芯，具有砂芯厚大部位發(fā)氣量小、退讓性好、潰散清理容易且強(qiáng)度適中，而砂芯薄壁部位充填完整、強(qiáng)度較高可滿足使用要求。本發(fā)明方法可以獲得呋喃或派普樹(shù)脂混合砂無(wú)法成型的砂芯；同時(shí)此種異型砂芯比完全采用覆膜砂制造的砂芯發(fā)氣量更低、退讓性更好、砂芯潰散更容易而且砂芯成型合格率高。實(shí)施例1某枝狀油路砂芯復(fù)合制芯方法，圖1和圖2所示，具體制造過(guò)程如下：(1)模具制作：制作金屬模具(包括子模具A41、子模具B42和子模具C43)。(2)裝配部分模具：裝配子模具A41和子模具B42。(3)添加派普樹(shù)脂混合砂：對(duì)模具型腔中的厚大部位，即厚截面砂芯1對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)填充派普樹(shù)脂混合砂，而砂芯薄弱部位，即薄截面砂芯2對(duì)應(yīng)的區(qū)域暫時(shí)預(yù)留而不填充派普樹(shù)脂混合砂。(4)再裝配模具：裝配子模具C43。(5)填充覆膜砂：采用覆膜砂從入砂口3填充砂芯薄弱部位，即薄截面砂芯2對(duì)應(yīng)的區(qū)域。(6)砂芯硬化：加熱模具，加熱部位為覆膜砂充填部位，加熱溫度為120～200℃，加熱時(shí)間為1～2分鐘。(7)開(kāi)模取砂芯：打開(kāi)子模具A41、子模具B42和子模具C43，取出復(fù)合砂芯。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)鋁合金鑄件，澆注溫度730℃，采用復(fù)合砂芯與原來(lái)的完全覆膜砂制備的砂芯相比較，鑄件氣孔缺陷大幅度減少，嗆火缺陷消失，裂紋缺陷消失，且砂芯清理更加容易。實(shí)施例2某多環(huán)狀油路砂芯復(fù)合制芯方法，如圖3和圖4所示，具體制造過(guò)程如下：(1)模具制作：制作金屬模具(包括子模具D44、子模具E45、F子模具46、子模具G47和子模具H48)。(2)裝配部分模具：裝配子模具D44、子模具E45、F子模具46和子模具H48。(3)添加呋喃樹(shù)脂混合砂：對(duì)模具型腔中的厚大部位，即厚截面砂芯1對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)填充呋喃樹(shù)脂混合砂，而砂芯薄弱部位，即薄截面砂芯2對(duì)應(yīng)的區(qū)域暫時(shí)預(yù)留而不填充派普樹(shù)脂混合砂。(4)再裝配模具：裝配子模具G47。(5)填充覆膜砂：采用覆膜砂從入砂口5’填充砂芯薄弱部位，即薄截面砂芯2對(duì)應(yīng)的區(qū)域。(6)砂芯硬化：加熱模具，加熱部位為覆膜砂充填部位，加熱溫度為120～200℃，加熱時(shí)間為1～2分鐘。(7)開(kāi)模取砂芯：打開(kāi)子模具D44、子模具E45、F子模具46、子模具G47和子模具H48，取出復(fù)合砂芯。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)鋁合金鑄件，澆注溫度710℃，采用復(fù)合砂芯與原來(lái)的完全覆膜砂制備的砂芯相比較，鑄件嗆火缺陷消失，裂紋缺陷消失，且砂芯清理更加容易。