热芯盒工装的变形及预防措施

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1、热芯盒工装的变形及预防措施摘要：据多年积累的实践经验，本文阐述热芯盒材质选择，热芯盒各部分结构设计及注意要点，验证过程中存在的问题，提出解决的办法，及可推广适用的范围。主题词：热芯盒射芯机工装设计热芯盒材料热芯盒结构热变形及预防措施1热芯盒工装的变形热芯盒制芯是将热固性树脂作粘结剂的芯砂吹射入芯盒内，通过电或煤气加热，使芯砂在芯盒内硬化到一定厚度（壳芯应倒出芯子中间未硬化的芯砂），并达到强度后，从芯盒中取出砂芯。采用热芯盒工艺有诸多优越性，他的生产率高，劳动强度低，生产的砂芯表面质量好，尺寸精确，特别适用于形状复杂、强度要求高的砂芯。

2、壳芯还可节约芯砂，所以对于大批量生产的制芯车间来说，热芯盒制芯仍是首选的工艺。尽管近几年出现了冷芯盒工艺，但热芯盒工艺制出的砂芯因其强度高、形状复杂、存放时间长，仍然是冷芯盒工艺无法代替的。因为热芯盒制芯是在电或煤气加热情况下进行的，温度一般为200~230℃，所以有关的部件都会因为受热而膨胀变形。因此，在设计中必须充分考虑由热膨胀带来的影响。否则，热芯盒工装就会出现“咬死”、“起拱”、直线度与平面度超差等现象，轻则影响使用，重则报废。所以有人总结说，设计的节约是最大的节约，设计的浪费是最大的浪费。2热芯盒材料2.1对热芯盒材料的要求

3、因为热芯盒模具的工作条件十分恶劣，它不仅在230℃左右受到周期性的一定压力的高速砂流冲击和冲刷，同时还要作为热芯盒树脂砂固化所需的热源，故对热芯盒材料有一定的要求。所选用的材料应具有比热容大、导热性好、在高温下具有较高的强度和耐磨性、热处理变形小、热膨胀小、耐腐蚀且易于加工等性能。芯盒材料的选用很重要，它将直接影响模具的寿命以及砂芯的质量和成本。2.2不同材料的性能及使用范围（1）铸铁（HT200）热膨胀系数小，尺寸比较稳定，比热容适当并且具有良好的脱模性、耐磨性及机加工性，变形小且价格低，一般作为芯盒本体、地框。（2）钢虽然钢的导热

4、性好，但其比热容比铸铁小，铸造性能及机加工性均差，且变形大，成本高，故芯盒本体很少采用，仅用于镶块等附件。（1）铜虽然铜得比热容极低，导热性好，加工方便，但耐磨性不及铸铁，成本高，并易形成较多的氧化皮，故也很少采用，通常只用于镶块。2.3部件材料的选择及热处理要求芯盒部件材料的选择及热处理要求应根据其工件确定，如表1。表1芯盒部件材料的选择及热处理要求名称材料热处理要求芯盒本体HT200消除内应力托架HT200消除内应力掏空块HT200消除内应力加热板HT200消除内应力水冷射砂板HT200消除内应力射嘴45HRC45~50镶块、活块

5、45Cu无顶杆固定板20A3无盖板20A3无顶杆、回位杆45HRC45~50定位销45HRC45~50定位销套45HRC45~50回位杆弹簧65Mn消除内应力芯棒45HRC45~50排气塞Cu无1芯盒结构1.1芯盒本体壁厚及结构3.1.1芯盒本体壁厚：用电加热的芯盒本体，特别是不另设加热板的，一般均较厚，以保证有足够的热容量。这里主要讨论用煤气加热的芯盒体。用煤气加热的热芯盒多为壁厚均匀的壳体结构。理论和实践均证明，壁厚太薄易变形，厚一些承受变形的能力会强一些，不同的芯盒其壁厚亦不同，见表2。表2煤气加热芯盒体壁厚mm射芯机类别壁厚　

6、壳芯机15~2512~16㎏射芯机20~25　25㎏射芯机≧2540㎏射芯机≧30　63、100㎏射芯机≧353.1.2芯盒本体结构：芯盒本体除材质要选好及内腔尺寸正确外，还要有合理结构。a.分型面的接触面尽量减少图1改进前的芯盒图1中未打剖面线为芯腔，打剖面线为芯盒接触面，这是常规设计。我们在验证过程中发现，经过反复加热后，芯盒总会发生变形，芯盒接触面越大，严密合模越困难，造成芯子射不满或射不实，无法保证制芯质量。为克服以上缺点，经过分析后，改进如下图2所示。图2改进后的芯盒芯盒接触面应尽量减少，一般从芯腔上边缘算起15-20mm的

7、宽度接触面比较合理，其余的面比接触面低2-3mm，这样合模易合严。此工艺改进既解决了合模困难的问题，又给芯盒平面加工带来方便，因芯盒的非接触面加工精度要求低，改进方法适用于各类大型热芯盒。b.分芯面复杂曲折，要预留间隙，例如左右芯盒体的凹、凸分盒面很多，如图3所示。图3分芯面芯盒长期在热环境下工作，肯定要变形，凹、凸接触面易犯“抗”，造成无法合模无法使用，凹、凸面很难修理，甚至要作废。经过分析，在芯盒设计时很多接触面应预留间隙，凹、凸接触面（非直接形成砂芯面）预留间隙0.5～1mm，凹、凸接触面(直接形成砂芯面)预留间隙0.15mm，

8、芯盒四周分盒面预留间隙为零。实践证明，合模时，凹、凸接触面犯“抗”问题得以解决以上经验数据可供其它类似热芯盒设计借鉴，从而起到事半功倍的效果。1.1顶芯与复位结构：顶芯及回位结构是芯盒设计的重要组成部分，其设计质量直接影