制造无砂箱铸型的方法和设备

本发明涉及改进的铸造工艺，更具体地说，涉及铸型的制造，例如无砂箱铸型的制造。无砂箱铸型是由两个湿型砂制成的高半型或密排铸型肋半型（例如，用于带有散热片的电机壳体的铸造）组成的。在造型时，首先用真空喷射法将型砂抽吸到形成铸型的空腔中，再借气流冲击作用使型砂变得紧实，然后以机械方法将其压实，与此同时将空气从型砂中排走。

这种造型方法曾在德国专利2，844，464中提出过。然而，因为此专利所设计的设备仅可以用于带砂箱的半型造型，因而仅当两个设备间装备有铸型传送装置和铸型装配装置（用于装配由其制造的半型）时，才能合理地利用此种设备。

德国专利3，304，148，提出了一种方法。采用这种方法即可在单一的无箱造型机上制造出上、下半型，该造型机有一造型装置，在其两侧各装有半个模型。此造型机有一模板支持件，它由一垂直隔板分成二个室，它们可分别抽成真空或充以压缩空气。然而，此设备的设计不能实现气流冲击。

借气流冲击作用便可在截流栅板或压板（压缩空气通过此板吹入）和变得紧实的铸型背部之间，形成一无砂间隙。

在这种情况下，铸型的背部轮廓一般与模型接触模型那一面是一致的。这对有砂箱的铸型来讲是无关紧要的，因为在造型时，通常使用一砂框，当将此填砂框取走后，铸型的背部将被刮平至与砂箱顶端一样的高度。

对无砂箱的铸型来讲，情况是不同的，在此处，一个至关重要的 有利因素是能够按程序调节真空造型机喷头的高度，这样便可使铸型各部位的厚度与模型的相适应。这样便可以节省大量的型砂。然而，此方法有可能使模型低凹部位覆盖的型砂很薄，因而需要使铸型的背部呈平面形且很厚，以免使放置于垫板上的无砂箱铸型变形成或破裂。在特殊情况下，当铸型没有下部开孔时，将无法使用目前应用的喷射和压紧栅板制造出精确的平面形来。

本发明的目的之一是提出一种方法和设备，借助它们可造出前述的铸型，同时可以最小的费用使铸型的背部呈平面形，并保证铸型具有足够的强度。

为了达到此目的和其他目的（它们在下述过程中提出），本发明方法的特征在于它由下列步骤组成：首先在由铸型框、模板和压板构成的铸型内腔中突然造成真空，型砂通过压板上的一个阀门喷入到铸型内腔中，然后通过压板上的进气孔，短时充入压缩空气以使型砂紧实。当借气流冲击作用使型砂紧实以后，在压板和铸型的背部之间将形成一间隙，然后第二次喷射使型砂经过上述阀门喷入到此间隙中，然后用压板压实，压板朝向型腔的一侧呈平面形。

根据本发明所选择方案的特点，用于实现气流冲击作用来压实型砂的压缩空气是通过大面积地均匀分布于压板上的许多进气孔，吹向铸型背部的，再通过与模型和模型腔紧靠的模板上气孔而排走。用于实现气流冲击并压实型砂作用的压缩空气可通过铸型框上的气孔吹向铸型的侧边。

将本方法加以发展后，即可同时制造出上铸型和下铸型来。此时，将型砂抽吸入上铸型空腔中所利用的真空度低于下铸型腔中的真空度。

根据本发明，用于实现所提方法的设备为一真空喷射造型机，它至少装有一个铸型框和一个中空模板支持件，该模板支持件被垂直隔板分隔成两个相互独立的压力室和真空室，在紧靠模型和模型腔的模板上具有排气孔，其特征为：所述设备还至少有一个中空压板，在靠近铸型腔一侧设有多个装有型砂滤网的进气孔，压板朝向铸型内腔的一侧呈平面形，压板上还有一个喷砂阀，其上有一槽状的喷砂孔。

本发明还具有另一特点，即位于压板中的喷砂阀有一可转动的滚柱状阀体。此阀体上沿其长度方向设有一平面，当阀闭合时，此平面与压板表面齐平。铸型框由双壁构成，其内腔或内部空间与一装置连通，此装置可借一操纵阀使该内腔呈真空或具有压力。此铸型框在其壁上可设有进气孔。

本发明还具有另一特点，即中空腔模板支持件可由一个或多个水平隔板分隔成几个室。与上模板连通的一个室或几个室，其中的压力和与下模板连通的室中的压力是不同的。

因为在实现气流冲击压实作用之后的、位于模型表面处的铸型硬度，在一定程度上决定于压缩空气相对于该处的喷吹方向，因而本发明的另一特点是注意了压板以及铸型框的特殊设计，以便在进行压实操作时，能控制下部和侧面的压力。气流方向的系统控制能使型砂得到充分的压实，即便当模型很高时，也可做到此点，例如，一个竖直放置的电机壳体，其散热片间隙中的型砂也可压实。还有，浇铸时，用其他方法造型所存在的铸型渗透和变形等问题都可避免。

在往上部铸型内腔中填砂时，喷射作用之外，在砂粒上还有重力起作用。所以，在这种条件下，如前述，在上部铸型内腔中可以利用小的压力差实现喷射作用。这样还可使抽气室与上部铸型内腔间的通 气孔断面积小于下部铸型内腔处的通气孔断面积（见图，后面将予以说明）。

如上所述，此效果可借将模板支持件分隔为一个或几个室达到，也可以利用两个模板支持件来达到，此时应使它们的相互靠在一起的背面是气密的。

本发明提出的一实施方案，如图示。该图所示为一铸型件。从狭义上讲，本图所示为一按前述原理操作的一真空造型机的下半个铸型。铸型件的中间部分为一中空模板支持件1，它由垂直隔板2分隔为一中央空气室3和一位于其四周的外空气室4，中央空气室3的上、下壁也就是上、下模板5和5′，其上安装有相应的半模型6和6′。有可能使空气室通过各自的空气管道7和8和一阀门系统（未示出）共同地或分别地与一定的装置相连接，上述装置使空气室变为真空或使其充入压缩空气而且有压力。此系统还可使空气室具有不同的压力。借助于空气孔口9（上面盖有或铸入或嵌入滤嘴或筛网，以防砂粒通过），各空气室还能与上、下铸型框10和10′的内部连通。由一中空的压板14和与其相对的模板围成的内部空间可称之为铸型内腔13。如图所示，铸型框10和10′是由双层壁构成的，中间围成的空气室11通过气孔9与铸型内腔13连通，并通过空气管12与阀门操纵系统连接。还有，中空的压板内腔构成了空气室15，它通过空气管16与阀门系统联系，并通过气孔9与铸型内腔连通。

压板14中有一阀门，其中有一滚柱状阀体17，放一般位于压板的中间部位，并通过一水平轴而转动，它沿其长度有一贯通直径的槽18。在图示的位置，此槽使铸型内腔13与型砂料斗20的加长 漏斗状部分相通。这样可使型砂沿整个铸型内腔13的长度喷入。阀体17的另一侧为一平面19，当阀体闭合时，此平面与压板14的压紧面构成一平整的平面。传动机构21（仅示出一部分）可使压板14和漏斗20垂直移动。通过一传动机构还可使阀体17转动90°，即可使它开启或闭合。

造型时，真空造型机将处于图示的状态。根据程序并考虑到模型的形状，通过操纵阀门系统，从模板支持件1的一个或两个室，中空压板14的内腔铸型框10和10′的内腔（分别地或组合地）将空气急速从铸型腔13中抽出，从而使型砂充入其中，然后将阀体17转动至闭合位置，此时根据模型的几何形状，将空气吹入到铸型内腔中使压板除去型砂。然后将空气排出最方便的方法是通过模板支持件的中间空气室3和（或）空腔11。在此过程中，铸型内腔中的型砂将变得紧实，并在压板和铸型的背部之间形成一无砂的间隙。然后，使此间隙再次呈真空状态并打开阀体17，使型砂充入其中。与此同时，通过压板，也可以通过铸型框将空气急速抽走。其后，由于阀体17已闭合，从而形成一平面，这时即可借此平面的机械压缩作用将型砂压实。在压缩过程中，空气将从压实的型砂中排走，这样，在浇铸时，铸型将不会产生回弹变形，也不会产生烟气。半型即可按通常方式取下，也可借助压缩空气支承作用，将铸型组合好，置放于一垫板上，即可准备浇铸。

在图示的实例中，模板支持件的空气室3和4，在水平方向上未再分隔。在这种情况下，模板支持件1的铸型内腔13的上、下部分具有同样的压力或真空度。在许多情况下，使支持件1的上下部分具有不同的压力和真空度是有利的。在这种情况下，模板支持件1的空气室3和4，可用一水平隔板（未示出）再分隔成重迭的腔室。