本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置及方法。
背景技术：
大型柴油机增压器支架铸铁件，材质为qt400-18a，内腔复杂，要求进行1mp水压试验持续20分钟无渗漏。其中，水腔体周围壁厚为20mm，形状呈l型，与其它腔体之间相互交叠。此柴油机箱体整个坭芯孤立，其下部与外模仅靠侧面φ140孔出芯头定位，上部芯2个φ50mm的加工孔，增加加工余量后只有φ30mm，因型砂强度不足，无法与外模之间进行稳定定位，需通过周围垫芯撑的办法才能达到坭芯的稳固。但此定位方法仍存在缺陷：浇注温度过高会造成芯撑熔化，坭芯上浮造成穿皮；浇注温度过低会造成芯撑融合不良，导致铸件打压渗漏；同时，因坭芯结构复杂，与外部相对孤立，坭芯充型后被铁水包覆后大量发气无法有效排出型腔而憋气，导致铸件出现气孔缺陷。因此有必要提出改进。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题：提供一种复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置及方法，本发明采用厚壁无缝钢管组合作为坭芯的定位芯头，对孤立坭芯进行支撑，形成坭芯芯骨和出气通道的一部分与孤立坭芯内部的芯骨和出气相互联通，既能解决孤立坭芯定位、出气问题，又能作为芯骨、冷铁使用，对厚大铸件加工孔周围热节部位进行激冷，实现复杂铸铁件的准确铸造成型，避免大型箱体复杂孤立坭芯在配型过程使用大量芯撑所造成的融合不良、穿皮、气孔、缩松等铸造缺陷。
本发明采用的技术方案：复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置，包括设于铸型内部的孤立坭芯，所述铸型和孤立坭芯之间型腔在浇注时形成铸件，所述孤立坭芯内部设有由内成型芯骨和内出气绳绑扎组成的内部成型芯骨出气组件，所述孤立坭芯下部通过出芯头定位孔与铸型连接定位，所述孤立坭芯上部通过细小孔管型芯骨出气组件与铸型连接定位，所述细小孔管型芯骨出气组件包括钢管和外出气管，所述钢管包括与孤立坭芯上部的细小孔适配且与内成型芯骨和内出气绳连接作为一部分芯骨和出气孔使用的的芯骨钢管段、作为冷铁与铸件加工孔壁接触进行激冷的激冷钢管段和伸出铸件外部与铸型连接对孤立坭芯进行定位支撑的芯头支撑钢管段，所述芯骨钢管段管壁上均匀设有多个通气孔，所述外出气管一端插入芯头支撑钢管段且另一端向外延伸至砂箱壁。
进一步地，所述钢管是根据细小孔和铸件加工孔孔径确定的厚壁无缝钢管，所述钢管上的芯头支撑钢管段通过定位坭芯压住。
复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型方法，包括以下步骤：
第一步：确定钢管的材料类型：选取冷拔厚壁无缝钢管制作钢管；
第二步：确定钢管的大小与壁厚：根据铸件轮廓尺寸、铸件上加工孔和孔加工余量、以及对加工孔壁的激冷作用，确定钢管的大小与壁厚，所述内成型芯骨和外出气管外径根据钢管内孔直径确定；
第三步：孤立坭芯出气通道的确定与对接：
根据孤立坭芯用砂量和厚度及铁水包围后受热发气量，确定钢管的芯骨钢管段长度以及在芯骨钢管段上钻通气孔的尺寸；将钢管的芯骨钢管段插入孤立坭芯的细小孔中，将内部成型芯骨出气组件中的内成型芯骨端部插入芯骨钢管段中，将内出气绳一端与芯骨钢管段绑扎，形成孤立坭芯的整个芯骨和出气通道；钢管上置于铸件外部的芯头支撑钢管段端头插入外出气管，外出气管长度向外延伸至砂箱壁，孤立坭芯在受铁水包围后产生的大量发气依次通过内出气绳、钢管、外出气管导出铸型外；
第四步：对孤立坭芯的定位：
孤立坭芯下部与铸型通过出芯头定位孔连接定位，孤立坭芯上部通过钢管上的芯头支撑钢管段伸出铸件与铸型侧壁连接实现支撑和定位，并将芯头支撑钢管段落入定位坭芯内压住而防止铁水充型过程的浮力使孤立坭芯上浮导致铸件穿皮，将孤立坭芯中的内成型芯骨插入钢管的芯骨钢管段中，与钢管形成整体芯骨而增强孤立坭芯的强度和刚度。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案中利用厚壁无缝钢管与铸件的加工孔结合作为大型复杂坭芯进行孤立坭芯定位的芯头，以及结合孤立坭芯下部的出芯头定位孔和孤立坭芯内部的内成型芯骨，保证孤立坭芯能够在铸型内部准确定位，解决了孤立坭芯自身芯头尺寸过小无强度的难题；
2、本方案中通过由钢管和外出气管组成的细小孔管型芯骨出气组件，将钢管插入孤立坭芯的芯骨钢管段与内成型芯骨和内出气绳连接，使钢管在孤立坭芯内部做为坭芯的芯骨和出气通道的一部分，与孤立坭芯内部的其余部分芯骨和出气在整个孤立坭芯内部相互联通，并在钢管的芯头支撑钢管段上插入外出气管，外出气管长度向外延伸至砂箱内壁，形成了坭芯整体的芯骨和出气，孤立坭芯在受铁水包围后产生的大量发气依次通过内出气绳、钢管、外出气管导出铸型外，本发明是利用了钢管的中空作用有效的导出了孤立坭芯内部发气，避免铸件内部出现气孔等内部缺陷；
3、本方案中采用厚壁无缝钢管本身可以作为冷铁，能对接触的铸件的加工孔壁热节有激冷作用，解决了热节较大的壁厚钻孔加工后可能出现缩松的风险；
4，本方案中钢管伸出的芯头支撑钢管段用定位坭芯压住，可保证孤立坭芯下芯后的稳固，防止铁水充型过程的浮力使坭芯上浮导致铸件穿皮。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中图1中的a-a向结构剖视图；
图3为本发明中图1中的b-b向结构剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-3详述本发明的实施例。
实施例1：复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置，如图1-3所示，包括设于铸型3内部的孤立坭芯1，所述铸型3和孤立坭芯1之间型腔在浇注时形成铸件2，所述孤立坭芯1内部设有由内成型芯骨6和内出气绳7捆扎组成的内部成型芯骨出气组件5，所述孤立坭芯1下部通过出芯头定位孔4与铸型3连接定位，所述孤立坭芯1上部通过细小孔管型芯骨出气组件8与铸型3连接定位，所述细小孔管型芯骨出气组件8包括钢管9和外出气管15，所述钢管9是根据细小孔14和铸件2加工孔孔径确定的厚壁无缝钢管，所述钢管9包括与孤立坭芯1上部的细小孔14适配且与内成型芯骨6和内出气绳7连接作为一部分芯骨和出气孔使用的的芯骨钢管段10、作为冷铁与铸件2加工孔壁接触进行激冷的激冷钢管段11和伸出铸件2外部与铸型3连接对孤立坭芯1进行定位支撑的芯头支撑钢管段12，所述芯骨钢管段10管壁上均匀设有多个通气孔13，所述外出气管15一端插入芯头支撑钢管段12且另一端向外延伸至砂箱壁，所述钢管9上的芯头支撑钢管段12通过定位坭芯16压住。
复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型方法，包括以下步骤：
第一步：确定钢管9的材料类型：选取冷拔厚壁无缝钢管制作钢管9；
第二步：确定钢管9的大小与壁厚：根据铸件2轮廓尺寸、铸件2上加工孔和孔加工余量、以及对加工孔壁的激冷作用，确定钢管9的大小与壁厚，所述内成型芯骨6和外出气管15外径根据钢管9内孔直径确定；
第三步：孤立坭芯1出气通道的确定与对接：
根据孤立坭芯1用砂量和厚度及铁水包围后受热发气量，确定钢管9的芯骨钢管段10长度以及在芯骨钢管段10上钻通气孔13的尺寸；将钢管9的芯骨钢管段10插入孤立坭芯1的细小孔14中，将内部成型芯骨出气组件5中的内成型芯骨6端部插入芯骨钢管段10端口，将内出气绳7一端与芯骨钢管段10捆扎，形成孤立坭芯1的整个芯骨和出气通道；钢管9上置于铸件2外部的芯头支撑钢管段12端头插入外出气管15，外出气管15长度向外延伸至砂箱壁，孤立坭芯1在受铁水包围后产生的大量发气依次通过内出气绳7、钢管9、外出气管15导出铸型外；
第四步：对孤立坭芯1的定位：
孤立坭芯1下部与铸型3通过出芯头定位孔4连接定位，孤立坭芯1上部通过钢管9上的芯头支撑钢管段12伸出铸件2与铸型3侧壁连接支撑和定位，并将芯头支撑钢管段12落入定位坭芯16内压住而防止铁水充型过程的浮力使孤立坭芯1上浮导致铸件穿皮，将孤立坭芯1的内成型芯骨6插入钢管9的芯骨钢管段10中，与钢管9形成整体芯骨而增强孤立坭芯1的强度和刚度。
实施例2：本实施例是对某型大型柴油机增压器支架铸铁件，其水腔体周围壁厚为20mm，形状呈l型，与其它腔体之间相互交叠，而设计的孤立坭芯的定位结构方法。
首先是针对此大型柴油机增压器支架铸铁件用细小孔进行坭芯定位成型装置，包括设于铸型3内部的孤立坭芯1，所述铸型3和孤立坭芯1之间型腔在浇注时形成铸件2，所述孤立坭芯1内部设有由内成型芯骨6和内出气绳7捆扎组成的内部成型芯骨出气组件5，其中，内成型芯骨6采用φ12mm的钢筋制成，所述内出气绳7采用φ6mm出气绳绑扎在内成型芯骨6上。所述孤立坭芯1下部通过φ140mm的出芯头定位孔4与铸型3连接定位，所述孤立坭芯1上部通过细小孔管型芯骨出气组件8与铸型3连接定位，所述细小孔管型芯骨出气组件8包括钢管9和外出气管15，其中，所述钢管9是根据细小孔14和铸件2加工孔孔径确定的厚壁无缝钢管，所述厚壁无缝钢管采用外径φ30mm，厚度为8mm壁厚无缝钢管，所述钢管9包括与孤立坭芯1上部的细小孔14适配且与内成型芯骨6和内出气绳7连接作为一部分芯骨和出气孔使用的的芯骨钢管段10、作为冷铁与铸件2加工孔壁接触进行激冷的激冷钢管段11和伸出铸件2外部与铸型3连接对孤立坭芯1进行定位支撑的芯头支撑钢管段12，所述芯骨钢管段10的长度200mm，所述φ12mm的钢筋向芯骨钢管段10端头内插入深20mm，φ6mm出气绳端头绑扎在芯骨钢管段10上，所述芯骨钢管段10管壁上均匀设有多个通气孔13，所述通气孔13的钻孔尺寸为间距70mm、四周φ5通气孔；所述激冷钢管段11与铸件2上φ30mm的加工孔接触长度部分为56mm；所述芯头支撑钢管段12伸出铸件2外部且长度为95mm,所述外出气管15采用φ10mm出气管，其一端插入芯头支撑钢管段12深度为20mm，且另一端向外延伸至砂箱壁所述钢管9上的芯头支撑钢管段12通过定位坭芯16压住。
此大型柴油机增压器支架铸铁件用细小孔进行坭芯定位成型方法，包括以下步骤：
第一步：确定钢管9的材料类型：根据此大型柴油机增压器支架铸件的加工孔尺寸，选取材料为20钢的冷拔厚壁无缝钢管制作钢管9，方便钻孔加工。
第二步：确定钢管9的大小与壁厚：根据铸件2轮廓尺寸、铸件2上加工孔和孔加工余量、以及对加工孔壁的激冷作用，选取铸件2上φ50mm的加工孔，加工余量为10mm，即铸孔后孔的内径为φ30mm，从而确定钢管9的大小与壁厚，选取外径φ30mm，厚度为8mm壁厚无缝钢管作为钢管9，钢管9内径为φ14mm，根据钢管9内径确定内成型芯骨6采用φ12mm的钢筋制成，所述外出气管15外径根据钢管9内孔直径确定为φ10mm出气管。
第三步：孤立坭芯1出气通道的确定与对接：
根据孤立坭芯1用砂量和厚度，其平均厚度为75mm，及铁水包围后受热发气量，确定钢管9的芯骨钢管段10长度以及在芯骨钢管段10上钻通气孔13的尺寸，其中，所述芯骨钢管段10的长度200mm，所述芯骨钢管段10管壁上均匀设有多个通气孔13，所述通气孔13的钻孔尺寸为间距70mm、四周φ5通气孔；将钢管9的芯骨钢管段10插入孤立坭芯1的细小孔14中，将内部成型芯骨出气组件5中的内成型芯骨6端部插入芯骨钢管段10端口，将内出气绳7一端与芯骨钢管段10捆扎，即就是将φ12mm的钢筋向芯骨钢管段10端头内插入深20mm，φ6mm出气绳端头绑扎在芯骨钢管段10上，钢管9上置于铸件2外部的芯头支撑钢管段12端头插入外出气管15，外出气管15采用φ10mm出气管，其一端插入芯头支撑钢管段12深度为20mm，外出气管15长度向外延伸至砂箱壁，形成孤立坭芯1的整个芯骨和出气通道；孤立坭芯1在受铁水包围后产生的大量发气依次通过内出气绳7、钢管9、外出气管15导出铸型外。
第四步：对孤立坭芯1的定位：
孤立坭芯1下部与铸型3通过φ140mm的出芯头定位孔4连接定位，孤立坭芯1上部通过两根外径为φ30mm的钢管9上的芯头支撑钢管段12伸出铸件2长度95mm与铸型3侧壁连接支撑和定位，并将芯头支撑钢管段12落入定位坭芯16内压住，而防止铁水充型过程的浮力使孤立坭芯1上浮导致铸件穿皮；同时将孤立坭芯1内的φ12mm的内成型芯骨6插入钢管9的芯骨钢管段10中20mm以上，与钢管9形成整体芯骨，有效增强孤立坭芯1的强度和刚度。
本发明利用厚壁无缝钢管的强度通过铸件2的细小加工孔作为大型复杂坭芯的定位芯头，对孤立坭芯1具有支撑作用，解决了孤立坭芯1自身芯头尺寸过小无强度的难题；并通过细小孔管型芯骨出气组件8，在钢管9内孔可接入的内成型芯骨6和内出气管7的有利条件，在孤立坭芯1内部将无逢钢管做为坭芯的芯骨和出气通道的一部分，铸件2外部向钢管9内插入外出气管15，外出气管15长度向外延伸至砂箱内壁，与孤立坭芯1内部的其余芯骨、出气在整个内部坭芯相互联通，形成了坭芯整体的芯骨和出气，本发明利用无缝钢管的中空作用，有效的导出了坭芯受铁水包覆后内部发气的导出铸型的问题。同时，厚壁无缝钢管本身作为冷铁能对接触的铸件热节有激冷作用，解决了热节较大的壁厚钻孔加工后可能出现缩松的风险。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置，包括设于铸型(3)内部的孤立坭芯(1)，所述铸型(3)和孤立坭芯(1)之间型腔在浇注时形成铸件(2)，所述孤立坭芯(1)内部设有由内成型芯骨(6)和内出气绳(7)绑扎组成的内部成型芯骨出气组件(5)，所述孤立坭芯(1)下部通过出芯头定位孔(4)与铸型(3)连接定位，其特征在于：所述孤立坭芯(1)上部通过细小孔管型芯骨出气组件(8)与铸型(3)连接定位，所述细小孔管型芯骨出气组件(8)包括钢管(9)和外出气管(15)，所述钢管(9)包括与孤立坭芯(1)上部的细小孔(14)适配且与内成型芯骨(6)和内出气绳(7)连接作为一部分芯骨和出气孔使用的的芯骨钢管段(10)、作为冷铁与铸件(2)加工孔壁接触进行激冷的激冷钢管段(11)和伸出铸件(2)外部与铸型(3)连接对孤立坭芯(1)进行定位支撑的芯头支撑钢管段(12)，所述芯骨钢管段(10)管壁上均匀设有多个通气孔(13)，所述外出气管(15)一端插入芯头支撑钢管段(12)且另一端向外延伸至砂箱壁。
2.根据权利要求1所述的复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型装置，其特征在于：所述钢管(9)是根据细小孔(14)和铸件(2)加工孔孔径确定的厚壁无缝钢管，所述钢管(9)上的芯头支撑钢管段(12)通过定位坭芯(16)压住。
3.根据权利要求1或2所述的复杂箱体类铸件用细小孔进行坭芯定位成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：确定钢管(9)的材料类型：选取冷拔厚壁无缝钢管制作钢管(9)；
第二步：确定钢管(9)的大小与壁厚：根据铸件(2)轮廓尺寸、铸件(2)上加工孔和孔加工余量、以及对加工孔壁的激冷作用，确定钢管(9)的大小与壁厚，所述内成型芯骨(6)和外出气管(15)外径根据钢管(9)内孔直径确定；
第三步：孤立坭芯(1)出气通道的确定与对接：
根据孤立坭芯(1)用砂量和厚度及铁水包围后受热发气量，确定钢管(9)的芯骨钢管段(10)长度以及在芯骨钢管段(10)上钻通气孔(13)的尺寸；将钢管(9)的芯骨钢管段(10)插入孤立坭芯(1)的细小孔(14)中，将内部成型芯骨出气组件(5)中的内成型芯骨(6)端部插入芯骨钢管段(10)中，将内出气绳(7)一端与芯骨钢管段(10)绑扎，形成孤立坭芯(1)的整个芯骨和出气通道；钢管(9)上置于铸件(2)外部的芯头支撑钢管段(12)端头插入外出气管(15)，外出气管(15)长度向外延伸至砂箱壁，孤立坭芯(1)在受铁水包围后产生的大量发气依次通过内出气绳(7)、钢管(9)、外出气管(15)导出铸型外；
第四步：对孤立坭芯(1)的定位：
孤立坭芯(1)下部与铸型(3)通过出芯头定位孔(4)连接定位，孤立坭芯(1)上部通过钢管(9)上的芯头支撑钢管段(12)伸出铸件(2)与铸型(3)侧壁连接实现支撑和定位，并将芯头支撑钢管段(12)落入定位坭芯(16)内压住而防止铁水充型过程的浮力使孤立坭芯(1)上浮导致铸件穿皮，将孤立坭芯(1)中的内成型芯骨(6)插入钢管(9)的芯骨钢管段(10)中，与钢管(9)形成整体芯骨而增强孤立坭芯(1)的强度和刚度。
技术总结