CN115255268A - 基于多孔结构的非密实铸型 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了基于多孔结构的非密实铸型，包括：型壳，由铸件型腔、浇注***型腔和冒口型腔组成；承压结构，位于型壳的底部，固定支撑铸型；控温结构，位于需要激冷或冒口周围，提供控温介质的流道；桁架结构，构成铸型完整形貌；传感器，监测铸造过程中温度或应力变化。相较于密实铸型，多孔结构非密实铸型减少用砂量，加快铸件成型速率，提效又节能环保；型壳相较于密实铸型散热更快，铸件冷却效率提高；传感器监测铸件成型过程中对应部位的温度或应力变化，并根据检测的信号控制控温结构内控温介质的流量和温度，通过传感器和对控温介质的有效控温，实现铸件的快速冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
Description
技术领域
本发明属于砂型铸造领域，尤其涉及基于多孔结构的非密实铸型。
背景技术
中国是世界公认的铸造大国，但相比发达国家存在一定差距。传统铸造制作砂型、砂芯时会产生大量的扬尘和污染，为响应国家“碳达峰、碳中和”的环保目标，传统铸造需要快速建立创新型、技术密集型绿色铸造新生态。将增材制造技术与铸造技术相结合，进行优势互补，提高铸造柔性、缩短制备周期、提高生产效率，保证产品品质及精度、降低铸造污染，对于现代铸造行业的发展与改革有着积极促进的作用。通过结合增材制造和多孔结构不同性能应用，进行创新型砂型设计，提效又节能环保，并提升铸件成型合格率。
发明内容
本发明目的在于提供基于多孔结构的非密实铸型,以解决提升铸型成型效率、节能环保并提高铸件合格率的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的基于多孔结构的非密实铸型的具体技术方案如下：
基于多孔结构的非密实铸型。通过增材制造快速成型非密实结构铸型，并利用多孔结构性能分别设计承压结构、控温结构、桁架结构。
本发明具有以下优点：型壳与各结构组成的铸型替代实心密实铸型，大幅度的减少型砂用量，减少铸型成型时间，降低型砂处理过程中的环境污染，提效又节能环保；型壳相较于密实铸型散热更快，铸件冷却效率提高；传感器能监测铸件成型过程中对应部位的温度或应力应变变化，并根据检测的信号控制控温结构内控温介质的流量和温度，通过传感器和对控温介质的有效控温，实现铸件的快速均衡冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
附图说明
图1为本发明基于多孔结构的非密实铸型结构示意图；
图1中标记说明：1、型壳；2、铸件成型的型腔；3、浇注***型腔；4、冒口型腔；5、承压结构；6、控温结构；7、桁架结构；8、传感器；
图2为本发明基于多孔结构的非密实铸型轴测图。
具体实施方式
实施方式一：
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于多孔结构的非密实铸型做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的基于多孔结构的非密实铸型。包括：型壳1，由铸件型腔2、浇注***型腔3和冒口型腔4组成；承压结构5，位于型壳的底部，固定支撑铸型；控温结构6，位于需要激冷或冒口周围，提供控温介质的流道；桁架结构7，用于构成铸型完整形貌；传感器8，设置于控温结构和型壳之间。
相较于密实铸型，多孔结构非密实铸型减少用砂量，减少铸件成型时间，提效又节能环保；型壳1相较于密实铸型散热更快，铸件冷却效率提高；控温结构6，可通入控温介质，实现铸件的冷却速率控制；传感器8监测铸件成型过程中对应部位的温度或应力变化，并根据检测的信号控制控温结构内控温介质的流量和温度，通过传感器和对控温介质的有效控温，实现铸件的快速均衡冷却，改善铸件的组织结构，减少铸件的残余应力和变形，提高铸件的性能。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，所述基于多孔结构的非密实铸型的型壳1、承压结构5、控温结构6以及桁架结构7 通过选择性激光烧结工艺或粘接剂喷射工艺砂型一体成型。增材制造可实现任意复杂截面零件的成型，有利于浇注***和铸型的创新型设计，提升制造效率和铸件性能。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，型壳1 三维模型由铸件型腔2、浇注***型腔3和冒口型腔4整体通过抽壳，外部增加厚度的方式形成。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，承压结构5为二维拉伸型夹心多孔结构，如蜂窝结构等。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，承压结构5设置于型壳的底部，承压结构方向顺应铸造重力方向。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，控温结构6为一个或多个。控温结构6设置于铸件热节、冒口等周围，并设置外部开口，便于选择是否通入控温介质(如冷却水、压缩空气等)。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，控温结构6为比表面积大的多孔结构，如G曲面等极小曲面结构。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，桁架结构7为符合麦斯威尔桁架稳定性原则的基本多孔结构形成，如四面体结构、双金字塔结构等。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，传感器 8为温度传感器或压力传感器。
在根据本发明的基于多孔结构的非密实铸型中，在一实施例中，传感器 8为一个或多个。传感器8可以依据铸件的结构特点和需要监测温度的部位设置。
Claims (6)
1.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，型壳(1)三维模型由供铸件成型的型腔(2)、浇注***型腔(3)和冒口型腔(4)整体通过抽壳，外部增加厚度的方式形成。
2.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，铸型的型壳(1)、承压结构(5)、控温结构(6)、桁架结构(7)均由选择性激光烧结工艺或粘接剂喷射工艺砂型一体成型。
3.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，承压结构(5)设置于型壳的底部，为二维拉伸型夹心多孔结构，如蜂窝结构等，承压结构方向顺应铸造重力方向，固定并支撑型壳。
4.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，控温结构(6)设置于铸件热节、冒口等周围，并设计为对型壳外部开口，以提供控温介质的流经通道，便于选择是否通入水或空气等控温介质，控温结构(6)为比表面积大的多孔结构，如G曲面等极小曲面结构。
5.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，桁架结构(7)为符合麦斯威尔桁架稳定性原则的基本多孔结构形成，如四面体结构、双金字塔结构等，构成铸型完整形貌。
6.根据权利要求1所述的基于多孔结构的非密实铸型，其特征在于，传感器(8)为温度传感器或压力传感器，设置于控温结构和型壳之间。
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