專利名稱：制作砂芯的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氣硬砂制作砂芯的設(shè)備和方法。
常規(guī)的制作砂芯的方法和設(shè)備是采用一種吹氣的方式將氣硬砂加入一個(gè)砂芯空間中，然后通過(guò)將硬化氣體引入該空間使芯砂硬化。例如，日本專利公報(bào)No.48-13804就報(bào)露了這樣一種裝置。該裝置具有一個(gè)芯盒，該芯盒具有一個(gè)上箱和一個(gè)下箱，該上箱和下箱相互拼合以在它們之間確定一個(gè)砂芯空間。該上箱固定地安裝在一個(gè)框架上，該下箱由一個(gè)氣缸支撐以使下箱可垂直運(yùn)動(dòng)，以便該下箱可接近或離開(kāi)固定的上箱。一個(gè)由進(jìn)氣裝置、吹砂頭和推芯機(jī)構(gòu)所組成系統(tǒng)設(shè)置在該芯盒上。該系統(tǒng)通過(guò)輪子可在框架上水平地滑動(dòng)以便該系統(tǒng)與該上箱的上部相接觸；從而將空氣和硬化氣體供給該砂芯空間。
然而，由于在這種常規(guī)的設(shè)備中，僅通過(guò)吹氣的方式來(lái)緊實(shí)芯砂(型砂)，因此當(dāng)使用具有多個(gè)噴嘴的一個(gè)上箱時(shí)因噴嘴間的性能不同而導(dǎo)致砂芯空間內(nèi)的部分芯砂不能被很好地緊實(shí)。
因而，必需預(yù)測(cè)在吹氣過(guò)程中空氣是如何流動(dòng)的，以及多個(gè)排氣孔例如排氣塞必須如何適當(dāng)?shù)嘏渲迷诮饘傩椭幸岳诖禋狻?br> 另外，為使通氣塞的數(shù)目和位置最佳化，必須反復(fù)進(jìn)行一些吹氣試驗(yàn)以測(cè)定砂芯產(chǎn)品的芯砂的表面粗糙度和密度，并且必須改進(jìn)金屬型。因而，完成一個(gè)金屬型需要大量的時(shí)間和成本。
本發(fā)明的目的是提供一種制作具有高密度的砂芯的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法使用一定量的通氣塞并且減少制作一個(gè)金屬型所花費(fèi)的時(shí)間和成本。
為達(dá)到上述目的，一方面，用來(lái)制作一個(gè)砂芯的本發(fā)明方法包括下列步驟將氣硬砂加入砂芯空間，將砂芯空間的壓力減至2-100乇，從上面以使砂芯空間的壓力增加50-600kg/cm2/sec這樣一個(gè)速率將空氣流引入該砂芯空間，從而為氣硬砂的上表面提供壓力來(lái)獲得一個(gè)高的密度，以及將硬化氣體引入砂芯空間以使芯砂硬化。
本發(fā)明的設(shè)備是日本專利公報(bào)No.48-13804所報(bào)露的一種類(lèi)型，在本發(fā)明的設(shè)備中，有一個(gè)用來(lái)減少砂芯空間的壓力的抽真空裝置。一方面該設(shè)備包括吹砂頭、壓力腔室、和半型以在該半型之間確定一個(gè)砂芯空間，還包括用來(lái)減少該砂芯空間的壓力的抽真空裝置、吹氣閥、進(jìn)氣閥、硬化氣體輸入裝置以及排放硬化氣體的裝置。
在其他方面，本發(fā)明的裝置和方法將通過(guò)下面實(shí)施例和權(quán)利要求來(lái)理解。
根據(jù)本發(fā)明，空氣流突然輸入到被抽真空的砂芯空間。該空氣流對(duì)芯砂的上表面施加一個(gè)沖擊壓力，因而這種方式與僅用吹砂的方式相比，芯砂的上表面具有更高的緊實(shí)密度。


圖1是一個(gè)本發(fā)明設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。
圖2是一個(gè)同圖1相似的第一實(shí)施例的橫截面視圖。
圖3是一個(gè)本發(fā)明設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。
現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明設(shè)備的實(shí)施例。圖1和圖2所示的是第一個(gè)實(shí)施例，圖3所示的是第二個(gè)實(shí)施例。
圖1中，多根立柱2安裝在基座1上，框架F安裝在立柱2的頂部，一個(gè)帶有供砂閘板3的砂斗4安裝在框架F上，氣體引入裝置具有一個(gè)用于充氣的閥5、一個(gè)用于引氣的閥6和一個(gè)氣罐7。
吹砂頭10安裝在砂斗4下方的框架上。該吹砂頭10具有一個(gè)用于接收來(lái)自砂斗4的氣硬砂S以及將壓縮空氣引入吹砂頭10的孔8。吹砂頭10可沿框架F水平地移動(dòng)以使該吹砂頭10與充氣閥5相連通。
與吹砂頭10水平間隔地配置壓力腔室11并且壓力腔室11與吹砂頭10相連，以便裝配好的壓力腔室和吹砂頭在與壓力腔室11相連的氣缸12的作用下可沿框架水平移動(dòng)。壓力腔室11的頂部與進(jìn)氣閥6連通，壓力腔室11的底部與金屬上箱(上型箱)或者金屬半型13a的頂部密封地接觸。金屬上箱13a安裝在立柱2上，以使金屬上箱13a可從圖2中所示的位置移動(dòng)。
在立柱2的下部之間設(shè)置一個(gè)升降臺(tái)T。升降臺(tái)T的頂部支撐一個(gè)金屬下箱(下型箱)或金屬半型13b。在上箱和下箱之間或兩個(gè)半型之間確定一個(gè)砂芯空間14。在上箱13a中形成了多個(gè)吹氣孔13c。這些吹氣孔13c與形成在吹砂頭10的底部中的噴嘴9相連通。
多個(gè)通氣塞16安裝在形成在上箱13a和下箱13b中的通氣孔15中。通氣孔15與一個(gè)真空泵P或用來(lái)抽真空砂芯空間14的抽真空裝置18相連通。抽真空裝置18的一端通過(guò)壓力腔室11的底部、升降臺(tái)T的壁以及通氣孔15與砂芯空間14的下部和上部相連通，而抽真空裝置18的另一端則通過(guò)一個(gè)排氣閥17與真空泵P相連通。真空泵P將砂芯空間14內(nèi)的壓力降至2-100乇。
另外，壓力腔室11和上箱13a的通氣孔15通過(guò)一個(gè)閥22與裝置19相通，以便將硬化氣體從一個(gè)氣體發(fā)生裝置19導(dǎo)入砂芯空間14。下箱13b的通氣孔15通過(guò)升降臺(tái)T和閥23與一個(gè)硬化氣體排放裝置21相連通。
圖1的設(shè)備是這樣操作的，即將預(yù)先在一處(圖中未表示)混合的氣硬砂S放入砂斗4內(nèi)。砂斗4內(nèi)的砂量多于砂芯空間所需的一次射砂量，然后開(kāi)啟供砂閘板3，將砂斗4內(nèi)的砂輸入到吹砂頭10內(nèi)。
在氣缸12的作用下，由吹砂頭10和壓力腔室11所組成的系統(tǒng)橫向移動(dòng)，直到吹砂頭10剛好位于半型和升降臺(tái)T的上方(圖2)?？?與閥6的孔8a相連。
然后升降臺(tái)T帶著下箱13b移動(dòng)直到下箱13b與上箱13a拼合并且向上推動(dòng)上箱13a，以使吹砂噴嘴9與上箱13a的氣孔13c配合并連通。升降臺(tái)T在此位置被鎖定(本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的圖3中表示的是這種狀態(tài))。
然后開(kāi)始吹砂。當(dāng)吹氣閥5開(kāi)啟后，來(lái)自氣罐7的壓縮空氣被引入吹砂頭10內(nèi)。吹入吹砂頭10內(nèi)的空氣和在吹砂頭10中的砂一起通過(guò)噴嘴9流入砂芯空間14，以便砂在砂芯空間14內(nèi)聚集并且空氣通過(guò)排氣塞16排出。在確定這些排氣塞的位置時(shí)，僅考慮它們是否能夠合理地排氣，而不必考慮芯砂的緊實(shí)度是否好。
接著，升降臺(tái)T下降直到上箱13a回到如圖2中所示的初始下部位置，在該位置上箱13a與吹砂頭10分開(kāi)。由10、11所組成的系統(tǒng)移動(dòng)到如圖1所示的初始位置。然后升降臺(tái)T移動(dòng)直到壓力腔室11的供氣孔11a與上箱13a的氣孔13c配合并連通。通過(guò)開(kāi)啟閥23來(lái)抽真空砂芯空間4，以使砂芯空間的壓力為2-100乇。如上所述，通氣塞16的位置的確定僅考慮它們是否能合理地排氣，不必考慮能否得到好的緊實(shí)度。
接著，閥6開(kāi)啟使氣流突然進(jìn)入砂芯空間14。該氣流對(duì)砂芯空間內(nèi)的芯砂表面施加一個(gè)沖擊壓力，使得芯砂S得到很好的緊實(shí)。這種方式與僅采用吹砂的方式相比，具有更高的加料密度。
然后，來(lái)自硬化氣體輸入裝置20的硬化氣體輸入到砂芯空間14內(nèi)。該氣體經(jīng)過(guò)芯砂S使其硬化。必要時(shí)，然后進(jìn)行驅(qū)氣。升降臺(tái)T下降，而上部和下部的推動(dòng)裝置25，25開(kāi)始動(dòng)作，以便推動(dòng)并取出制好的砂芯。
為了氣體硬化，氣硬砂的粘結(jié)劑最好選用水玻璃、酚醛樹(shù)脂、聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂以及呋喃樹(shù)脂等等。用于這種氣硬砂的硬化氣體可使用如二氧化碳、TEA氣、二氧化硫以及甲酸甲酯等。
在空氣輸入壓力腔室時(shí)，最好使腔室內(nèi)的壓力按50-600kg/cm2/sec的速率增加。更好的速率為200-400kg/cm2/sec。輸入的空氣可以是大氣層的環(huán)境空氣或者壓縮空氣。當(dāng)使用壓縮空氣時(shí)，其壓力的最大值最好為10kg/cm2。壓力的最佳化取決于進(jìn)氣閥的尺寸和形狀。
圖1和圖2所示的上述實(shí)施例僅僅是示范性的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然是可對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行一些改進(jìn)的。例如，雖然在圖1和圖2的設(shè)備中，抽真空裝置18是與砂芯空間的上部和下部相連通的，也可將其改為與砂芯空間的兩側(cè)相連通。另外，可用立式的半型來(lái)代替上箱和下箱。利用一個(gè)或多個(gè)水平延伸的氣缸使該半型開(kāi)啟和閉合。在實(shí)施例中吹砂頭10和壓力腔室11是相連的，也可采用另一種方式，即，兩者分離并且可各自獨(dú)立地移動(dòng)。
另外，在上述實(shí)施例中利用吹砂的方式將芯砂S加入砂芯空間中。這種供砂方式可采用重力或者真空的方式來(lái)完成。當(dāng)在砂芯空間14中使用真空時(shí)，由于吹砂頭10和真空之間的壓力不同而使芯砂被加入砂芯空間中。于是，在這種情況下吹砂頭10就起著像壓力腔室11一樣的壓力腔室的作用。因而就可省去壓力腔室11。另外，吹氣閥5或進(jìn)氣閥6也可省去。
圖3表示本發(fā)明的設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例。在這里與圖1和圖2中出現(xiàn)的相同的標(biāo)記表示相同的部件。
在圖3中，該設(shè)備包括一個(gè)固定在立柱2上的框架F，該立柱2安裝在一個(gè)基座1上，這與圖1和圖2所示的相同。具有一個(gè)供砂閘板3的砂斗4以及一個(gè)空氣輸入裝置安裝在框架F上，該空氣輸入裝置具有一個(gè)進(jìn)氣閥6和一個(gè)氣罐7。
一個(gè)空心的圓筒狀連接體H設(shè)置在砂斗4下方。該連接體H具有一個(gè)用來(lái)接收來(lái)自砂斗的芯砂的孔8和一個(gè)使空氣輸入到連接體H中的孔8b。在連接體H的下方設(shè)置一個(gè)具有噴嘴9的壓力腔室31。該壓力腔室31和連接體H相互連為一體并且整體地移動(dòng)。通過(guò)閥6使孔8b開(kāi)啟或關(guān)閉。一個(gè)氣室32與壓力腔室31相連，以便裝配好的氣室和壓力腔室在氣缸12的作用下沿框架F移動(dòng)。該氣室32與一個(gè)氣體發(fā)生裝置19相連通。一個(gè)具有推進(jìn)銷(xiāo)的推動(dòng)裝置25設(shè)置在該氣室內(nèi)。當(dāng)該氣室32移動(dòng)到一個(gè)金屬半型或者上箱13a上時(shí)，該氣室與半型或上箱13a密封地連接。
在連接體H的中部設(shè)置一個(gè)裝砂盒B。由于該裝砂盒B具有一個(gè)翻轉(zhuǎn)裝置R，因此當(dāng)翻轉(zhuǎn)裝置翻轉(zhuǎn)時(shí)，該裝砂盒B能將裝在其中的芯砂落入壓力腔室31內(nèi)。
一個(gè)具有皮帶運(yùn)輸裝置的測(cè)砂裝置通過(guò)控制該皮帶運(yùn)輸裝置的操作和控制供砂閘板3的開(kāi)啟時(shí)間來(lái)測(cè)量一次壓射的芯砂。
該設(shè)備的其它如升降臺(tái)T和硬化氣體輸入裝置20等部件基本上與圖1和圖2所示的部件相同。
該設(shè)備的操作是這樣的，即當(dāng)供砂閘板3開(kāi)啟時(shí)，來(lái)自砂斗4的一定量氣硬芯砂S(相當(dāng)于一次射砂量)落入連接體H內(nèi)。部分芯砂被裝砂盒B截住，其余芯砂聚集在壓力腔室32的底部，而裝有金屬下箱或半型13b的升降臺(tái)T開(kāi)始移動(dòng)直到噴嘴9插入上箱13a的孔13c中。
接著閘板3閉合，在抽真空裝置18的作用下砂芯空間14被抽真空至2-100乇的壓力值。在該抽真空過(guò)程中，壓力腔室31中的部分芯砂被加入砂芯空間中，并且這些被加入的芯砂得到一定程度的緊實(shí)(初始程度或初始密度)。
然后開(kāi)啟進(jìn)氣閥6，以將壓縮空氣供給壓力腔室31。壓縮空氣的壓力最大值最好為10kg/cm2，并且在砂芯空間所增加的空氣壓力速率最好為50-600kg/cm2/sec。壓力腔室中的空氣流和芯砂流進(jìn)砂芯空間14。該空氣流通過(guò)排氣塞16排出，并且芯砂在砂芯空間中被緊實(shí)。該緊實(shí)度高于僅由真空所形成的初始密度。
這些抽真空過(guò)程和空氣流反復(fù)作用，以使芯砂得到進(jìn)一步緊實(shí)。僅在最后的空氣流入之前，裝砂盒B翻轉(zhuǎn)使得其中的芯砂落入壓力腔室31的底部。
在最后的吹氣之后，氣室32以與圖1和圖2所示的實(shí)施例相似的方式連接半型。同樣地，芯砂被硬化并通過(guò)上部和下部的推動(dòng)裝置的作用從半型中取出制好的砂芯。
權(quán)利要求
1.一種制作砂芯的方法，包括下列步驟封閉金屬半型以在它們之間確定一個(gè)砂芯空間；將氣硬砂加入到該砂芯空間內(nèi)；對(duì)該砂芯空間抽真空，使其壓力為2-100乇；以50-600kg/cm2/sec的空氣壓力增長(zhǎng)速率將一個(gè)空氣流引入被抽真空的砂芯空間中，從而對(duì)氣硬砂的表面提供一個(gè)壓力，以獲得一個(gè)高的加料密度；以及將一種硬化氣體引入到該砂芯空間中，以使該芯砂硬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣硬砂是通過(guò)吹氣的方式加入到所述的砂芯空間中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣硬砂是通過(guò)使用真空的方式加入到所述的砂芯空間中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于引入所述的被抽真空的砂芯空間的空氣的壓力是大氣壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，引入所述的被抽真空的砂芯空間的空氣是壓縮空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在將空氣流引入所述砂芯空間與將一種硬化氣體引入所述砂芯空間的步驟之間的一個(gè)再次對(duì)所述砂芯空間抽真空的步驟。
7.一種 通過(guò)將氣硬砂加入到由一個(gè)封閉的金屬上箱和下箱所確定的砂芯空間中來(lái)制作砂芯的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)用于接收氣硬砂的吹砂頭(10)，在該吹砂頭的上部具有一個(gè)進(jìn)氣孔(8)以及在該吹砂頭的下部具有吹砂噴嘴(9)；一個(gè)與所述的上箱(13a)的上部密封地接觸的可移動(dòng)的壓力腔室(11)，在所述的上箱(13a)上部有多個(gè)孔；用來(lái)對(duì)所述砂芯空間(14)抽真空的抽真空裝置(18)；一個(gè)用來(lái)將空氣引入所述吹砂頭中的吹氣閥(5)；一個(gè)用來(lái)將空氣引入所述壓力腔室(11)的進(jìn)氣閥(6)；用來(lái)將硬化氣體引入所述砂芯空間的硬化氣體輸入裝置(20)；一個(gè)用來(lái)將硬化氣體從所述砂芯空間中排出的硬化氣體排出裝置(21)；以及一個(gè)可垂直移動(dòng)所述上箱和下箱的升降臺(tái)(T)。
8.一種利用將氣硬砂引入到一個(gè)由一個(gè)封閉的金屬上箱和下箱所確定的砂芯空間中來(lái)制作砂芯的設(shè)備，該金屬上箱和下箱是由金屬型封閉裝置封閉的，該金屬型封閉裝置包括一個(gè)設(shè)置在立柱之間的升降臺(tái)，該設(shè)備包括一個(gè)在其上部帶有一個(gè)進(jìn)氣孔(8)和在其下部帶有吹砂噴嘴(9)的吹砂頭(10)，該吹砂頭(10)是用來(lái)接收和將氣硬砂供入所述砂芯空間的，所述吹砂頭(10)可在一個(gè)安裝在所述立柱上部的框架(F)下移動(dòng)并且該吹砂頭(10)位于一個(gè)砂斗(4)的下方；一個(gè)用來(lái)通過(guò)所述進(jìn)氣孔(8)將空氣引入所述吹砂頭內(nèi)的固定在所述框架(F)上的吹氣閥(51)；用來(lái)對(duì)所述砂芯空間抽真空的裝置(18)；用來(lái)將硬化氣體引入所述砂芯空間的裝置(20)；以及用來(lái)將硬化氣體從所述砂芯空間排出的裝置(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括一個(gè)與所述吹砂頭(10)相連的壓力腔室(11)，并且該壓力腔室(11)與所述的金屬上箱(13a)的上部和一個(gè)用來(lái)將空氣引入所述壓力腔室(11)中的固定在所述框架上的進(jìn)氣閥(6)密封地連接。
10.一種制作砂芯的方法，包括下列步驟利用關(guān)閉和開(kāi)啟所述半型的裝置來(lái)封閉金屬半型，以便在所述半型內(nèi)確定一個(gè)砂芯空間；將已測(cè)定的一定量的氣硬砂落入與所述砂芯空間的上部相連通的一個(gè)壓力腔室中；對(duì)所述砂芯空間抽真空，使其壓力為2-100乇；以50-600kg/cm2/sec的空氣壓力增長(zhǎng)速率將空氣一次或多次引入被抽真空的砂芯空間中，從而對(duì)氣硬砂的表面提供一個(gè)壓力，以獲得一個(gè)高的加料密度；以及將一種硬化氣體引入到該砂芯空間中，以使該芯砂硬化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，引入所述被抽真空的砂芯空間的空氣壓力是大氣壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)入所述的被抽真空的砂芯空間的空氣是壓縮空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的空氣是通過(guò)所述的壓力腔室引入的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括在將空氣流引入所述砂芯空間與將一種硬化氣體引入所述砂芯空間的步驟之間的一個(gè)再次對(duì)所述砂芯空間抽真空的步驟。
15.一種利用將氣硬砂引入到一個(gè)在封閉的金屬半型(13a，13b)中確定的砂芯空間中來(lái)制作砂芯的設(shè)備，該金屬半型(13a，13b)是由開(kāi)啟和封閉該半型的裝置封閉的，該設(shè)備包括用來(lái)測(cè)定所述芯砂S的一次射砂量的測(cè)定裝置；一個(gè)設(shè)置在所述測(cè)定裝置下面的壓力腔室(31)，該壓力腔室上部具有一個(gè)進(jìn)氣孔(6)和一個(gè)接砂孔(8)，并且該壓力腔室的下部具有進(jìn)砂噴嘴(9)，以便接收并供給氣硬砂(S)；一個(gè)可移動(dòng)地與所述金屬半型的一個(gè)半型(13a)的上部密封地連接的氣室(32)，該半型的上部具有多個(gè)孔；用來(lái)對(duì)所述砂芯空間抽真空的抽真空裝置(18)；一個(gè)用來(lái)將空氣引入到所述砂芯空間中的進(jìn)氣閥(6)；用來(lái)將一種硬化氣體引入到所述砂芯空間中的裝置(20)；用來(lái)將所述的硬化氣體從所述的砂芯空間中排出的裝置(21)；以及一個(gè)用來(lái)垂直地移動(dòng)所述半型的升降臺(tái)(T)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制作一種高緊實(shí)度砂芯的方法。該方法包括下列步驟封閉金屬半型(13a，13b)以確定一個(gè)砂芯空間(14)，將氣硬砂加入該砂芯空間，將砂芯空間的壓力減至2-100乇；以50-600kg/cm
文檔編號(hào)B22C15/00GK1159374SQ9612340
公開(kāi)日1997年9月17日 申請(qǐng)日期1996年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月17日
發(fā)明者永人鵜崎, 雅由笠崎, 久原田, 和男杉本 申請(qǐng)人:新東工業(yè)株式會(huì)社