專利名稱：一種貫穿長螺釘孔的坭芯及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料成型，特別是涉及到一種在鑄造中貫穿軸承座鑄件 的長螺釘孔的坭芯，以及該類坭芯的制作方法。
背景技術(shù)：
軸承座是柴油機上高要求鑄鋼件，其中有的軸承座帶有貫穿螺釘孔，
貫穿螺釘孔一般細(xì)而長，長度約從1600mm 3300mm不等，而直徑約為 110 220mm左右。軸承座的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1是帶貫穿螺釘孔軸承 座的基本結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)低速柴油機的技術(shù)規(guī)范，鑄件必須通過UT/MT 檢査無缺陷，鑄件的貫穿螺釘孔的不得有裂紋、氣孔、冷隔、縮松、砂 眼等影響鑄件材質(zhì)致密性的鑄造缺陷，以及兩個貫穿螺釘孔的直線度要 保證能與貫穿螺釘配套。為此，在軸承座l鑄造過程中，需要在螺釘孔 位置放置兩根坭芯2，以鑄造出符合技術(shù)要求的螺釘孔。
現(xiàn)有技術(shù)中有專利號為94221283.5的實用新型專利《鑄造水冷砂 芯》，上述實用新型中的鑄造水冷砂芯具有砂芯本體，其外表面覆蓋有涂 料，內(nèi)設(shè)有通氣孔和液體冷卻管，冷卻管的出入口設(shè)在芯頭部分。在澆 注過程中在冷卻管中通入自來水或循環(huán)水，使砂芯保持較低的溫度，有 效地解決了厚大和細(xì)長鑄件中的細(xì)長砂芯變形問題，提高了鑄孔的尺寸 精度和鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。專利文件中還提到冷卻管可以為鋼管或鐵管。 上述砂芯在作為坭芯使用時，冷卻管上設(shè)有加強筋或者涂上涂料以增加 和芯砂的粘合力，在芯砂的表面也涂上了涂料。但是上述砂芯的結(jié)構(gòu)具 有如下不足，第一、對于直徑太小，同時又很長圓筒型的坭芯，不能采 用常規(guī)緊實型砂的方法，緊實型砂需要特殊的設(shè)備(如震動臺、支撐架 等)，受到場地的限制；第二、如果采用芯盒分段的方法制作坭芯，則制 芯時間過長且型砂結(jié)合強度不高，容易導(dǎo)致坭芯潰散，不便于搬運；第三、坭芯中的芯砂單一的石英砂，而鑄件壁厚大，凝固時間很長，坭芯 雖然通水降溫仍然容易產(chǎn)生粘砂。
以前存在類似結(jié)構(gòu)的軸承座貫穿螺釘孔的坭芯，它是一種將芯盒豎 立進(jìn)行制造的方法先將一半芯盒豎立固定在專用支架上，再固定芯骨， 之后把另外分段芯盒逐一配合，放一段芯盒充一段芯砂緊實一段，依次 成型。根據(jù)多年的實際生產(chǎn)情況，該制作方法的存在以下不足1)坭芯 緊實度不夠而且不均勻，局部(各芯盒分段之間)型砂強度不夠?qū)е仑?穿螺釘孔內(nèi)容易產(chǎn)生粘砂，清砂困難。2)由于坭芯很長操作不方便，必 須要一定的高臺或地坑，條件受到限制。3)坭芯制作過程中還必須有支 撐保證不傾斜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)貫穿螺釘孔軸承座鑄造中所產(chǎn)生的 上述問題，提供一種貫穿螺釘孔軸承座的鑄造方法。利用本發(fā)明的鑄造 方法軸承座貫穿螺釘孔坭芯不受場地的限制，不需要特別的設(shè)備，也沒 有安全上的問題，又能保證鑄件貫穿螺釘孔處直線度和坭芯的強度，而 且坭芯強度整體上很均勻，從而使貫穿螺釘孔不容易產(chǎn)生粘砂，且清砂 容易，缺陷少。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下-
一種貫穿長螺釘孔的坭芯，該坭芯的結(jié)構(gòu)包括有位于中心的芯骨和 包圍芯骨的芯砂，其特征在于，所述的芯骨為無縫鋼管，芯骨上設(shè)有毛 刺并在兩端設(shè)置有通氣管；芯骨上的芯砂自內(nèi)向外依次為石英砂層和鉻 鐵礦砂層。
一種制作上述貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，其特征在于，該方法包 括如下步驟
① 選用無縫鋼管作為坭芯的芯骨，并保證鋼管的剛度和直線度；
② 在所選用的芯骨上固定毛刺；
③ 選用預(yù)制成型的下芯盒，在下芯盒中依次鋪設(shè)鉻鐵礦砂和石英砂；
④將所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨上捆綁通氣管，在芯骨上覆 蓋芯砂，依次為石英砂和鉻鐵礦砂；
◎所述的上芯盒的橫截面為半圓形，與半圓型刮板形狀相同，用刮板刮 掉多余芯砂后，再將上芯盒的端部蓋于下芯盒的端部，推動上芯盒直至 上芯盒與下芯盒配合嚴(yán)實，即坭芯的一半通過芯盒成型，另一半通過刮 板成型。
所述步驟①中選用的芯骨長度比所貫穿的長螺釘孔長200 300mm， 芯骨直徑為所貫穿的長螺釘孔內(nèi)徑的1/2 3/5。
所述的步驟③中下芯盒用鑄造灰鑄鐵毛坯加工而成，或者用不易變 形的木材加工而成。
所述的步驟④中的芯砂厚度不低于40mm，其中絡(luò)鐵礦砂層的厚度大 于15mm。
上述技術(shù)方案在生產(chǎn)實踐中具有如下優(yōu)點
本發(fā)明采用半芯盒與刮板造型相結(jié)合的辦法制作一種細(xì)而長的坭 芯，這樣可以使型砂強度符合要求，防止坭芯由于制作時間長型砂結(jié)合 強度不高導(dǎo)致坭芯容易潰散的問題，而在澆注后坭芯中通水還可以防止 產(chǎn)生粘砂，也可保證坭芯的剛度，從而使得鑄件貫穿螺釘孔不彎曲。


圖1是帶貫穿螺釘孔軸承座的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座坭芯的下芯盒的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座坭芯的上芯盒的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座坭芯的芯骨結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明一種貫穿長螺釘孔的坭芯 及其制作方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
貫穿長螺釘孔的坭芯在結(jié)構(gòu)上包括芯骨和芯砂，所述的芯骨選用的 是無縫鋼管，芯骨上設(shè)有毛刺并在芯骨的兩端設(shè)置有通氣管，芯骨上的 芯砂自內(nèi)向外為石英砂層和鉻鐵礦砂層。由于軸承座內(nèi)的螺栓孔細(xì)長， 在以往的鑄造過程中無法保證其鑄造精度，坭芯在使用過程中容易發(fā)送 變形，進(jìn)而影響其鑄造精度。因此本發(fā)明中坭芯的芯骨采用無縫鋼管進(jìn) 行制作，使用具有足夠剛度和直線度的無縫鋼管作為芯骨，可以保證軸 承座鑄造成型過程中控制變形，還可以在無縫鋼管中通冷風(fēng)或者冷水進(jìn) 行冷卻，目的在是降低芯骨的溫度，控制其高溫變形。為了實現(xiàn)坭芯在 鑄造過程中不發(fā)生粘砂，以及在坭芯制作完成后不易出現(xiàn)潰散，在芯骨 外層的芯砂采用了雙層結(jié)構(gòu)。內(nèi)層的芯砂與芯骨接觸，采用的是石英砂， 外層的與高溫金屬液體接觸，選用的是鉻鐵礦砂。
制作上述結(jié)構(gòu)的貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，該方法包括如下步驟
① 選用無縫鋼管作為坭芯的芯骨，并保證鋼管的剛度和直線度，選. 用的芯骨長度比所貫穿的長螺釘孔長出200 300mm,芯骨直徑為所貫穿 的長螺釘孔內(nèi)徑的1/2 3/5，芯骨的結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖4是本發(fā)明的 貫穿螺釘孔軸承座坭芯的芯骨結(jié)構(gòu)示意圖，圖中無縫鋼管的兩端為步驟 ④所述的通氣管；
② 在所選用的芯骨上固定毛刺；
③ 選用預(yù)制成型的下芯盒，下芯盒用鑄造灰鑄鐵毛坯加工而成，或 者用不易變形的木材加工而成，在下芯盒中依次鋪設(shè)鉻鐵礦砂和石英砂；
將所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨的兩端上捆綁通氣管， 在芯骨上覆蓋芯砂，依次為石英砂和鉻鐵礦砂，芯砂的總厚度不低于 40mm，其中鉻鐵礦砂層的厚度要大于15mm;
◎所述的上芯盒的橫截面為半圓形，與半圓型刮板形狀相同，先用 刮板刮掉多余芯砂后，再將上芯盒的端部蓋于下芯盒的端部，推動上芯 盒刮掉多余的芯砂直至上芯盒與下芯盒配合嚴(yán)實，上芯盒由于形狀與刮 板相同，在上芯盒的一端壓在下芯盒一端，推動上芯盒，如同刮板樣形 成坭芯的上半部結(jié)構(gòu)。這樣，坭芯的一半通過芯盒成型，另一半通過刮板成型。上芯盒和下芯盒的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，圖2是本發(fā)明的貫 穿螺釘孔軸承座坭芯的下芯盒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的貫穿螺釘 孔軸承座坭芯的上芯盒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中從A-A， B-B， C， D-D幾個方 向揭示了下芯盒的結(jié)構(gòu)下芯盒的兩端為方槽，中部為對應(yīng)于坭芯外部 圓形結(jié)構(gòu)的半圓形槽。圖3中從E-E向揭示上芯盒的結(jié)構(gòu)半圓形槽的 一端直徑逐漸增大，有利于上芯盒沿下芯盒從一端向另一端推進(jìn)，而不 會對坭芯外層材料造成破壞。 實施例1
本實施例為了說明本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座的貫穿螺釘孔坭芯制 作方法，以K90MCC船用低速柴油機主軸承座的貫穿螺釘孔坭芯為例詳 細(xì)闡述本發(fā)明方法的實踐應(yīng)用。
K90MCC船用低速柴油機主軸承座貫穿螺釘孔的參數(shù)如下
貫穿螺釘孔長 2946mm;
貫穿螺釘孔內(nèi)徑 d)200mm;
依照本發(fā)明的制作方法，該貫穿螺釘孔坭芯的制作主要包括下列如 下幾個步驟
1) 鋼管芯骨的制作方法
鋼管芯骨的工藝設(shè)計參數(shù)計算與選擇根據(jù)貫穿螺釘孔長2946mm， 以及坭芯長3483mm，選取一根長約為3000mm、直徑約為4> 108mm的無縫 鋼管，壁厚必需為20mm。無縫鋼管的兩端焊接上長為500mm左右，內(nèi)徑 為15mm左右的小的無縫鋼管作為通氣管，并通過水壓測試無滲漏現(xiàn)象。
2) 鋼管芯骨上焊接或捆綁毛刺，毛刺的作用是將芯砂與芯骨更牢固 地固定。在鋼管芯骨表面均勻焊接或捆綁小3 5mm鋼筋條，鋼筋條呈S 彎曲狀，相鄰鋼筋之間的距離保持50 70mm。
3) 芯盒用鑄造加工的方法制作。
芯盒采用灰鑄鐵材料制作，先根據(jù)芯盒圖設(shè)計鑄造工藝進(jìn)行鑄造， 再經(jīng)過精加工成型，裝備好后就可以使用。
4) 刮板制作。 刮板用木材制作，重量須輕便，內(nèi)孔須保持一定的坡度便于緊實芯 砂以及刮型。
5)坭芯制作。
在下芯盒先均勻鋪15 20mrn左右的鉻鐵礦砂再鋪石英砂至與下芯盒 上平面齊平。放芯骨，使芯骨壓至整個坭芯的中心，再鋪一層石英砂成 半圓形，在石英砂上鋪20 25mm左右的袼鐵礦砂。使用刮板緩慢推進(jìn)使 坭芯成型。
本發(fā)明貫穿螺釘孔軸承座的貫穿螺釘孔坭芯制作方法是在貫穿螺釘 孔細(xì)長，坭芯的制作不方便，采用半芯盒與刮板造型相結(jié)合的辦法制作 一種細(xì)而長的坭芯，這樣可以使型砂強度符合要求，防止坭芯由于制作 時間長型砂結(jié)合強度不高導(dǎo)致坭芯容易潰散的問題，而在澆注后坭芯中 通水還可以防止產(chǎn)生粘砂，也可保證坭芯的剛度，從而使得鑄件貫穿螺 釘孔不彎曲。
毫無疑問，本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座的貫穿螺釘孔坭芯及其制作 方法還可以用在其它類似帶有細(xì)長孔鑄件的坭芯制作中，并根據(jù)具體需 要選擇相應(yīng)的參數(shù)，并不局限于上述實施例中提到的參數(shù)形式?？偠?之，本發(fā)明的貫穿螺釘孔軸承座的貫穿螺釘孔坭芯及其制作方法還包括 那些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的變換和替代。
權(quán)利要求
1.一種貫穿長螺釘孔的坭芯，該坭芯包括芯骨和芯砂，其特征在于，所述的芯骨為無縫鋼管，芯骨上設(shè)有毛刺并在兩端設(shè)置有通氣管；芯骨上的芯砂自內(nèi)向外依次為石英砂層和鉻鐵礦砂層。
2. —種制作權(quán)利要求1所述的貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，其特征 在于，該方法包括如下步驟① 選用無縫鋼管作為坭芯的芯骨，并保證鋼管的剛度和直線度；② 在所選用的芯骨上固定毛刺；④選用預(yù)制成型的下芯盒，在下芯盒中依次鋪設(shè)鉻鐵礦砂和石英砂；④ 將所述的芯骨放置于下芯盒中的芯砂上，并在芯骨上捆綁通氣 管，在芯骨上覆蓋芯砂，依次為石英砂和鉻鐵礦砂；⑤ 所述的上芯盒的橫截面為半圓形，與半圓型刮板形狀相同，用刮 板刮掉多余芯砂后，再將上芯盒的端部蓋于下芯盒的端部，推動上芯盒 直至上芯盒與下芯盒配合嚴(yán)實，即坭芯的一半通過芯盒成型，另一半通 過刮板成型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，其特征 在于，所述步驟①中選用的芯骨長度比所貫穿的長螺釘孔長度為200 300mm，芯骨的直徑為所貫穿的長螺釘孔內(nèi)徑的1/2 3/5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，其特征 在于，所述的步驟(D中下芯盒用鑄造灰鑄鐵毛坯加工而成，或者用不易 變形的木材加工而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作貫穿長螺釘孔的坭芯的方法，其特征 在于，所述步驟④中的芯砂厚度不低于40mm，其中鉻鐵礦砂層的厚度大 于15mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種貫穿長螺釘孔的坭芯，其結(jié)構(gòu)包括芯骨和芯砂，所述的芯骨為無縫鋼管，芯骨上設(shè)有毛刺并在兩端設(shè)置有通氣管；芯骨上的芯砂自內(nèi)向外為石英砂層和鉻鐵礦砂層；所述坭芯的制作方法包括如下步驟①選用無縫鋼管作為坭芯的芯骨；②在所選用的芯骨上固定毛刺；③選用預(yù)制成型的下芯盒，在下芯盒中依次鋪設(shè)鉻鐵礦砂和石英砂；④將所述的芯骨放置于下芯盒中，并在芯骨上設(shè)置通氣管，在芯骨上覆蓋芯砂；⑤將橫截面為半圓形的上芯盒的與下芯盒配合嚴(yán)實，坭芯一半通過芯盒成型，另一半通過刮板成型。本發(fā)明的方法可防止坭芯制作時間長且結(jié)合強度不高容易潰散的問題，在坭芯中通水防止產(chǎn)生粘砂，保證坭芯的剛度使得鑄件貫穿的螺釘孔不彎曲。
文檔編號B22C9/10GK101342578SQ20081004180
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者蔡常林, 金志宏 申請人:滬東重機有限公司