TWI695747B

TWI695747B - 能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程

Info

Publication number: TWI695747B
Application number: TW107140585A
Authority: TW
Inventors: 沈琦智
Original assignee: 連乙鑄造股份有限公司; 沈琦智
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-06-11
Also published as: TW202019581A

Abstract

本創作為一種精密鑄造製程，其包括樣模沾漿、樣模脫除、殼模安裝、套箱填砂、澆鑄、殼模散熱及脫模等步驟；其中，殼模設有凹部。本創作於殼模安裝步驟中對應殼模之凹部的位置於套箱設置散熱孔，且將殼模置入套箱時，使凹部與散熱孔相連通，能使殼模的凹部利用散熱孔進行熱對流來散熱，而解決現有精密鑄造製程，其殼模之凹部與套箱之間因填砂不足而導致之成品縮孔的問題，提供一種能使殼模凹部與殼模其他部位的降溫速率驅於一致，而達到減少成品於殼模凹部處產生縮孔之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程。

Description

能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程

本創作涉及鑄造，尤其是指一種在鑄造時能降低鑄件於殼模之凹部處產生縮孔之機率的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程。

傳統的鑄造方法採用金屬、石膏、陶瓷、砂等各種耐熱材料來製作鑄模，以傳統鑄造方法所製成的鑄件，其在精密度上有所限制且通常具有粗糙的表面；有別於傳統的鑄造方法，精密鑄造能用於製作壁薄、輪廓繁複，以及尺寸精密的零件；現有精密鑄造的製程包括：射出蠟件、整修蠟件、蠟件組樹、蠟樹沾漿、殼模脫腊、殼模燒結、殼模澆鑄、殼模冷卻、殼模震殼、鑄件切割、磨澆口，以及相關後處理。

現有精密鑄造製程在製作殼模、決定蠟樹的沾漿層數時，需要綜合考慮所生產之鑄件的形狀與尺寸大小，以及在殼模脫蠟和殼模澆鑄步驟時，殼模所需要的強度，蠟樹的沾漿層數一般約為四至八層；然而，隨著鑄件的尺寸與重量增加，殼模需要承受之熱衝擊與澆鑄鋼液所產生的壓力也越大，當鋼液傳導給殼模的熱量超過殼模所能承受的極限值，殼模即開始軟化，並隨著鋼液產生的壓力而撐開造成漲模；為了避免殼模在澆鑄鋼液時所發生的漲模問題，在殼模燒結後和澆鑄鋼液之前，會先將殼模置入套箱內，並且於殼模與套箱之間填砂後，再將鋼液注入殼模的內部；然而，如圖7、圖8及圖9所示，一殼模70，其設有一凹部71；一套箱90，其設有一箱底91；當該殼模70置入該套箱90時，該殼模70的凹部71朝向該套箱90的箱底91而形成一空間S，砂被填入該殼模70與該套箱90之間時卻不易被填入該空間S，在澆鑄鋼液之後，該殼模70與砂接觸的部位能透過熱傳導的型式來散熱，然而，環繞該空間S之該殼模70的凹部71卻因為無法經由砂來進行傳導散熱，而導致熱量無法散失且導致集熱於該空間S的情況，當鋼液冷卻時，於該凹部71處的鋼液會較該殼模70的其他部位的鋼液晚冷卻，而導致鑄件在該凹部71的角落處容易產生縮孔H的問題。

為解決現有精密鑄造製程，其殼模之凹部與套箱之間因填砂不足而導致之成品縮孔的問題，本創作提出一種精密鑄造製程，其包括了殼膜安裝和殼模散熱的步驟，於套箱對應殼模之凹部的位置設置散熱孔，以熱對流的型式為殼模的凹部處提供散熱，能使殼模凹部與殼模其他部位的降溫速率驅於一致，而達到減少成品於殼模凹部處產生縮孔之機會的目的。

本創作一種能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其包含：樣模沾漿：將一樣模浸泡於漿液而沾覆漿液，且接著進行沾砂，沾覆於該樣模的漿液與砂形成一殼模，其中，該殼模包括有設於該殼模之外表面的一個以上凹部；樣模脫除：將該樣模連同該殼模加熱，使該樣模熔化，留下該殼模；殼模安裝：將該殼模置入一套箱，該套箱包括有一箱體且於對應該殼模之至少一凹部的位置設置有至少一散熱孔及至少一凸緣，該至少一凸緣位於該套箱的內部且分別環繞該至少一散熱孔；套箱填砂：於該殼模與該套箱之間填入砂；澆鑄：將鋼液注入該殼模；殼模散熱：該至少一凹部通過相對應的該散熱孔進行散熱，讓鋼液冷卻形成一鑄件；以及脫模：將該鑄件自該殼模脫除。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述之箱體包括有一周壁、一箱底及複數支撐腳，所述的散熱孔係貫設於該箱體的箱底，該複數支撐腳係設於該箱體的箱底。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述之套箱包括有一箱體，該箱體包括有一周壁及一箱底，所述的散熱孔係貫設於該箱體的周壁。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其包括有殼模凹部支撐步驟，所述殼模的各凹部包括有一周壁，在所述殼模凹部支撐步驟中，係一周壁支撐件容置於該殼模的其中一凹部，該周壁支撐件包括有相對的二端，該周壁支撐件的各端具有漸擴的截面，該周壁支撐件的兩端抵靠於該凹部的周壁；所述的殼模的各凹部包括有一底面，在所述殼模凹部支撐步驟中，係於容置有所述周壁支撐件之所述凹部進一步容設一底部支撐件，該底部支撐件包括有一平面，該底部支撐件的平面抵靠於該凹部的底面。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述之殼模的各凹部包括有一底面，在所述殼模凹部支撐步驟中，係於容置有所述周壁支撐件之所述凹部進一步容設一底部支撐件，該底部支撐件包括有一平面，該底部支撐件的平面抵靠於該凹部的底面。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述之殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之前進行。

前述的能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述之殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之後進行。

本創作之技術手段可獲得的功效增進在於：

1.本創作之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，於樣模脫除步驟與澆鑄步驟之間，增加了殼模安裝步驟，係於套箱的殼體對應殼模之凹部的位置設置散熱孔，使殼模於殼模散熱步驟時，其凹部能利用散熱孔進行熱對流來散熱，有助於殼模各部位的溫度下降速率一致，減少鑄件於殼模的凹部處產生縮孔的機率。

2.本創作係以周壁支撐件對殼模的凹部進行支撐，周壁支撐件能為凹部的周壁提供支撐作用，使凹部的周壁不會在進行澆鑄時發生漲模的狀況。

3.本創作係以底部支撐件對殼模的凹部進行支撐，底部支撐件係以所設的平面為凹部的底面提供支撐作用，使凹部的底面不會在進行澆鑄時發生漲模的狀況，同樣有助於提高鑄件的品質。

S1:樣模沾漿

S2:樣模脫除

S3:殼模安裝

S4:套箱填砂

S5:澆鑄

S6:殼模散熱

10:殼模

11:容室

12:凹部

121:周壁

122:底面

20:周壁支撐件

21:端

30:底部支撐件

40:套箱

41:箱體

411:周壁

412:箱底

42:散熱孔

43:凸緣

44:支撐腳

70:殼模

71:凹部

90:套箱

91:箱底

H:縮孔

S:空間

圖1係本創作之第一較佳實施例的流程圖。

圖2係本創作之第一較佳實施例的實施示意圖。

圖3係本創作之第一較佳實施例的實施示意圖。

圖4係本創作之第一較佳實施例的實施示意圖。

圖5係本創作之第二較佳實施例的實施示意圖。

圖6係本創作之第三較佳實施例的實施示意圖。

圖7係現有精密鑄造製程的操作示意圖。

圖8係現有精密鑄造製程的操作示意圖。

圖9係現有精密鑄造製程的操作示意圖。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後。

如圖1至圖4所示，本創作之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程的第一較佳實施例係在射出樣模、整修樣模、樣模組樹之後進行樣模沾漿 S1、樣模脫除S2、殼模安裝S3、套箱填砂S4、澆鑄S5及殼模散熱S6，以及脫模等步驟。

射出樣模：係以澆入蠟、塑膠、水銀或者是發泡材質等方式來製作樣模，等到澆入的蠟、塑膠或水銀冷卻凝固而形成樣模之後，再將樣模取出。

整修樣模：去除樣模的毛邊或整平樣模的表面。

樣模沾漿S1：輕洗樣模表面後，將樣模浸泡於包括有黏結劑和耐火材料的漿液，讓漿液附著於樣模的表面，接著進行沾砂，漿液與砂乾燥後形成殼模；在樣模沾漿S1的步驟中，將樣模反覆浸泡於漿液以及沾砂數次，除了能使漿液與砂均勻地附著於樣模的表面，也能讓殼模具有足夠的厚度。

樣模脫除S2：將樣模連同殼模加熱，使樣模熔化流出，且留下殼模。

如圖2所示，一殼模10包括有一外表面、一容室11及一凹部12，該容室11設於該殼模10的內部，該容室11係在進行澆鑄S5步驟時，用於盛裝鋼液；該凹部12凹設於該殼模10的外表面，且該凹部12包括有一周壁121及一底面122；應用上，該殼模10的輪廓會因應不同的設計而甚至包括有多數個該凹部12，本創作對於該凹部12的數量和輪廓不作特定限制；一套箱40包括有一箱體41。

殼模安裝S3：在殼模安裝S3步驟中，對應該殼模10之凹部12的位置於該套箱40設置一散熱孔42，且於該殼模10置入該套箱40時，使該凹部12對正該散熱孔42且與該散熱孔42相連通。

如圖2所示，該套箱40包括有該散熱孔42、一凸緣43及複數支撐腳44；其中，該散熱孔42貫設於該箱體41；該凸緣43位於該箱體41內且環繞該散熱孔42；該複數支撐腳44係設於該箱體41的底部；在本創作的第一較佳實施例中，該箱體41係包括一周壁411及一箱底412，該散熱孔42係貫設於該箱體41的箱底412；應用上該散熱孔42的位置與數量能對應該殼模10之凹部12的位置和數量來設置，該散熱孔42的位置亦能對應該殼模10之凹部12的位置而設於該箱體41的周壁411。

套箱填砂S4：將該殼模10置入該套箱40的箱體41之後，如圖3所示，於該殼模10與該套箱40的箱體41之間填入砂，以填入的砂為該殼模10的其他部位進行支撐。

澆鑄S5：如圖3及圖4所示，將鋼液注入該殼模10的容室11。

殼模散熱S6：該凹部12通過相對應的該散熱孔42進行散熱，鋼液於該殼模10的容室11冷卻形成一鑄件；本創作的第二較佳實施例如圖5所示，第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，同樣包括有樣模沾漿S1、樣模脫除S2、殼模安裝S3、套箱填砂S4、澆鑄S5、殼模散熱S6，以及脫模等步驟；第二較佳實施例與第一較佳實施例的差異在於：在第二較佳實施例中，該套箱40的散熱孔42係對應該殼模10之凹部12的位置而貫設於該箱體41的周壁411。

本創作的第三較佳實施例與第一和第二較佳實施例大致相同，同樣包括有樣模沾漿S1、樣模脫除S2、殼模安裝S3、套箱填砂S4、澆鑄S5、殼模散熱S6，以及脫模等步驟；第三較佳實施例與第一、第二較佳實施例的差異在於：在第三較佳實施例中，係於樣模脫除S2步驟與殼模安裝S3步驟之間，進一步安排殼模凹部支撐步驟，如圖6所示，於殼模凹部支撐步驟中，係將一周壁支撐件20及一底部支撐件30容置且固著於該殼模10的凹部12，該周壁支撐件20包括有相對的二端21，該周壁支撐件20的各端具有漸擴的截面，該周壁支撐件20的兩端21抵靠於該凹部12的周壁121；該底部支撐件30係以所設的平面對該凹部12的底面122進行支撐；該周壁支撐件20和該底部支撐件30能以耐火度 1100℃的耐火材料製作而成，但不以此為限；應用上，該周壁支撐件20和該底部支撐件30的數量能對應該凹部12的數量來設置，且本創作對於該周壁支撐件20和該底部支撐件30的結構和造型亦不作特定限制，只要該周壁支撐件20能抵住該凹部12的周壁121、該底部支撐件30能抵住該凹部12的底面122，自該凹部12內為該凹部12提供支撐效果即可。

本創作之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，對應該殼模10之凹部12的位置於該套箱40之殼體41的周壁或箱底設置該散熱孔42，該凹部12能利用該套箱40所設的散熱孔42來進行熱對流、散熱，有助於使該殼模10之凹部12和該殼模10之各部位的溫度下降速率一致，由於鑄件的縮孔通常產生於鋼液最慢冷卻處，藉由使該殼模10之各部位的溫度下降一致，能減少鑄件產生縮孔的機率。

此外，本創作以該周壁支撐件20對該凹部12的周壁121進行支撐，該周壁支撐件20能在進行澆鑄S5步驟時，為該殼模10之凹部12的周壁121提供支撐，能避免鑄件因殼模發生漲模而變形；再者，本創作以該底部支撐件30對該凹部12的底面122進行支撐，同樣能避免鑄件因殼模發生漲模而變形。

在本創作的第三較佳實施例中，係於樣模脫除S2步驟之後，再接著進行殼模凹部支撐步驟；應用上，亦可於樣模脫除S2步驟之前，先將該周壁支撐件20和該底部支撐件30置入該凹部12，以進行殼模凹部支撐步驟，只要本創作所加入之殼模凹部支撐步驟能在進行澆鑄S5步驟時，提供該殼模10之凹部12的周壁121和底面122充分地支撐，而能避免該殼模10發生漲模的情況，即為本創作所欲保護的標的。

最後，本創作能於樣模脫除S2步驟之前，亦或者是樣模脫除S2步驟之後安排殼模燒結的步驟，以去除殘留於該殼模10的水氣等物質，提高該殼模10的強度；較佳地，能在以該周壁支撐件20和該底部支撐件30對該殼模10 之凹部12進行支撐之後，與進行套箱填砂步驟之前，對該殼模10進行燒結，以避免殼模燒結不完全的狀況發生。

S1 樣模沾漿 S2 樣模脫除 S3 殼模安裝 S4 套箱填砂 S5 澆鑄 S6 殼模散熱

Claims

一種能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其包括：樣模沾漿：將一樣模浸泡於漿液而沾覆漿液，且接著進行沾砂，沾覆於該樣模的漿液與砂形成一殼模，其中，該殼模包括有設於該殼模之外表面的一個以上凹部；樣模脫除：將該樣模連同該殼模加熱，使該樣模熔化，留下該殼模；殼模安裝：將該殼模置入一套箱，該套箱包括有一箱體且於對應該殼模之至少一凹部的位置設置有至少一散熱孔及至少一凸緣，該至少一凸緣位於該箱體內且分別環繞該至少一散熱孔；套箱填砂：於該殼模與該套箱之間填入砂；澆鑄：將鋼液注入該殼模；殼模散熱：該至少一凹部通過相對應的該散熱孔進行散熱，讓鋼液冷卻形成一鑄件；以及脫模：將該鑄件自該殼模脫除。
如請求項1所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的箱體包括有一周壁、一箱底及複數支撐腳，所述的散熱孔係貫設於該箱體的箱底，該複數支撐腳係設於該箱體的箱底。
如請求項1所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的套箱包括有一箱體，該箱體包括有一周壁及一箱底，所述的散熱孔係貫設於該箱體的周壁。
如請求項2或3所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其包括有殼模凹部支撐步驟，所述殼模的各凹部包括有一周壁，在所述殼模凹部支撐步驟中，係一周壁支撐件容置於該殼模的其中一凹部，該周壁支撐件包括有相對的二端，該周壁支撐件的各端具有漸擴的截面，該周壁支撐件的兩端抵靠於該凹部的周壁；所述的殼模的各凹部包括有一底面，在所述殼模凹部支撐步驟中，係於容置有所述周壁支撐件之所述凹部進一步容設一底部支撐件，該底部支撐件包括有一平面，該底部支撐件的平面抵靠於該凹部的底面。
如請求項4所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之前進行。
如請求項4所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之後進行。
如請求項2或3所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其包括有殼模凹部支撐步驟，所述殼模的各凹部包括有一底面，在所述殼模凹部支撐步驟中，係以一底部支撐件容置於該殼模的其中一凹部，該底部支撐件包括有一平面，該底部支撐件的平面抵靠於該凹部的底面。
如請求項7所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之前進行。
如請求項7所述之能加速殼模凹部散熱的精密鑄造製程，其中所述的殼模凹部支撐步驟係於所述樣模脫除步驟之後進行。