型芯是铸型的一个重要组成部分,型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。
型芯应满足以下要求:型芯的形状、尺寸以及在铸型中的位置应符合铸件要求,具有足够的强度和刚度,在铸件形成过程中型芯所产生的气体能及时排出型外,铸件收缩时阻力小,造芯、烘干、组合装配和铸件清理等工序操作简便、芯盒结构简单和造芯方便。
1.型芯的种类及其应用
型芯依据制作的材料不同可分为以下几类:
(1)砂芯:用硅砂等材料制成的型芯,称为砂芯,砂芯制作容易、价格便宜,可以制出各种复杂的形状,砂芯强度和刚度一般能满足使用要求,铸件收缩时阻力小,铸件清理方便,在砂型铸造中得到广泛的应用,在金属型铸造、低压铸造等铸造工艺中,对于形状复杂的内腔孑L洞,也用砂芯来形成。
(2)金属芯:在金属型铸造、压力铸造等工艺方法中,广泛应用金属材料制作的型芯。金属芯强度和刚度好,得到的铸件尺寸精度高,但对铸件收缩的阻力大,对于形状复杂的孔腔则抽芯比较困难,选用时应引起足够重视。
(3)可溶性型芯:用水溶性盐类制作型芯或作为粘结剂制作的型芯为水溶芯。此类型芯有较高的常温强度和高温强度,低的发气性,好的抗粘砂性,铸件浇注后用水即可方便地溶失型芯。水溶芯在砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等工艺方法中都得到一定的应用。
近代航空发动机上的空心叶片等铸件用熔模铸造方法制造时,其空心内腔常用陶瓷型芯。它是以矿物岩等无机物为原料、在混合及成型后,经过一定的高温焙烧而制成的质地坚硬的制品。铸件清理后,陶瓷型芯用碱水煮等方法溶失掉。
2、确定砂芯的形状及数量 砂芯设计的主要工作之一是根据铸件结构和工艺方案确定砂芯如何分块(即采用整体结构还是分块组合结构)和各个分块砂芯的结构形状,确定时总的原则是:
1)、保证铸件内腔尺寸精度,便于下芯及检查。凡铸件内腔尺寸要求较严的部分,应由同一砂芯形成。在铸件尺寸精度要求很高的地方,尽管结构很复杂,但仍采用整体砂芯。
2)、保证操作方便。复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单的砂芯。大而复杂的砂芯,分块后芯盒结构简单,制造方便。细而长的砂芯,应分成数段,并设法使芯盒通用。砂芯上的细薄连接部分或悬臂凸出部分应分块制造,待烘干后再装配粘结在一起。
3)、砂芯应有较大的填砂平面和运输及烘干时的支撑面。
4)、在砂芯分块数量较多时,为便于砂芯组合、装配和检查,最好采用“基础砂芯”(其本身不是成型部分或只起部分铸型作用),在它的上面预先组合大部分或全部砂芯,然后再整体下芯。
除上述几条原则外,还应使每块砂芯有足够的断面,保证有一定的强度和刚度,并能顺利排出砂芯中的气体;使芯盒结构简单,便于制造和使用等。
3.芯头的设计芯头是砂芯的定位、支撑和排气结构,在设计时需要考虑:如何保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用以及把浇注时在砂芯内部产生的气体引出铸型等问题。