本发明涉及砂型铸造领域，具体涉及一种砂型铸造模具及铸造方法。
背景技术：
在砂型铸造中，由于铸件结构和铸造参数的原因，在型腔内各点的熔融状态的铁水凝固时间是不相等的，这就产生了热节，即铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域。
对于铸件材质为球铁，灰铁等，靠石墨析出的膨胀作用来实现铸件自补缩的铸件材料，由于铸铁件在凝固过程中有石墨的析出，石墨的的体积膨胀可以补充由于铸铁件凝固收缩时的体积减小，因此铸铁件可以实现自补缩。
但是，由于热节的存在，铸件冷却不均匀，使石墨析出的时间有先后，从而使石墨失去补缩能力，铸件会出现缩松，缩孔，冷隔，气孔等缺陷。这些缺陷在铸件结构复杂时几乎无法避免。
为了克服上述缺陷，现有技术通常采用将内浇口远离热节区域设置，并在热节区域增加设置保温冒口和/或冷铁的方式。这种方案存在以下缺点：对于结构复杂的铸件，所需冒口数量较大，导致一次性冒口保温材料的花费增大，提高了生产成本；无法保证解决铸件的缩松问题，铸造过程仍有缩松缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可以实现铸铁件同时凝固的铸造模具和相应的铸造方法，从而彻底解决铸件缩松、缩孔的问题。
根据本发明的第一实施方式的砂型铸造模具，该砂型铸造模具的冷却装置位于所述模具的铸件型腔的热节区域处的侧壁上，其中，根据所述热节的温度变化，所述冷却装置调节激冷水平，所述激冷水平越高，所述热节的温度降低速度越快。
进一步地，所述模具的内浇口位于所述铸件型腔分布有热节的区域。
进一步地，所述模具的内浇口位于所述铸件型腔中部的热节区域。
进一步地，具有多个所述内浇口，所述内浇口之间的距离在0.5m到0.8m之间。
进一步地，所述冷却装置包括：冷铁、导热部和控制部；其中，所述导热部包括在所述冷铁内开设的冷却通道和与所述冷却通道相连的冷却剂箱；和所述控制部根据所述冷铁内设置的温度传感器控制所述导热部。
根据本发明的第二实施方式所述的砂型模具铸造方法，在所述模具的铸件型腔的热节区域处的侧壁上设置冷却装置，其中，根据所述热节的温度变化，所述冷却装置调节激冷水平，所述激冷水平越高，所述热节的温度降低速度越快。
进一步地，在所述铸件型腔分布有热节的区域设置内浇口。
进一步地，在所述铸件型腔中部的热节区域设置内浇口。
进一步地，设置多个所述内浇口，所述内浇口之间的距离在0.5m到0.8m之间。
进一步地，所述冷却装置包括：冷铁、导热部和控制部；其中，所述导热部包括在所述冷铁内开设的冷却通道和与所述冷却通道相连的冷却剂箱；和所述控制部根据所述冷铁内设置的温度传感器控制所述导热部。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
本发明的砂型铸造模具能够避免在浇注过程中溶液断流的问题，和在凝固过程中铸件表面热裂的问题。能够确保不同大小的热节同时凝固，解决铸件缩松、缩孔的问题。
进一步地，通过热节集中的方式，减小热节分布范围，降低对铸件凝固温度调节的难度，并降低生产成本。
进一步地，本发明的砂型铸造模具可以降低对复杂铸件凝固温度调节的难度，也可以减少内浇口管材的用量，降低生产成本。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的砂型铸造模具的示意图。
图2示出了根据本发明实施例的实例性的冷却装置的冷铁端的结构示意图。
图3a示出了根据本发明实施例的实例性的冷却装置和现有冷铁的对比示意图。
图3b示出了根据本发明实施例的实例性的冷却装置和现有冷铁的热节冷却效果的对比示意图。
图4示出了根据本发明另一实施例的砂型铸造模具的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
为了方便理解本发明的实施例，首先在此介绍实施例描述中引入的要素：
多台阶铸铁件：一种结构相对复杂的铸铁件，多台阶，即该铸件由多个台阶构成。由于存在台阶结构，每一个台阶处的铸件壁厚会与周围铸件的壁厚不一致，而各台阶内部也会存在壁厚不一致的地方。
图1示出了根据本发明实施例的砂型铸造模具的示意图。
具体地，如图1所示，砂型铸造模具10的外周为砂箱11，在砂箱11中间的中空部分为铸件型腔12，铸件型腔12通向砂箱11外部的通道为内浇口13，冷却装置14位于铸件型腔12热节区域的侧壁上。
如图1和图2所示，冷却装置14包括冷铁141、导热部142和控制部143。由于冷却装置可以调节激冷水平，冷铁141的尺寸可以相对较小。导热部142包括在冷铁141内开设的冷却通道1421和与冷却通道1421相连的冷却剂箱1422，冷却剂箱1422中可以放有冷却水、油或气等冷却介质。控制部143包括控制单元1431和与控制单元1431连接的，位于冷铁141中的温度传感器1432，该温度传感器1432靠近冷铁141与铸件型腔12相接触的一面。控制部143根据温度传感器1432获取的温度控制导热部142的工作，使冷却装置14能够调节自身的激冷水平。
可以理解，现有冷铁的激冷水平跟其自身的尺寸相关，材料相同的冷铁，尺寸越大，激冷水平越高，降温效果越好。为了使热节降温，通常会使用激冷水平高的冷铁，但是冷却能力过高的冷铁可能在浇注开始时导致浇注溶液在经过冷铁所在区域时发生断流。而且在凝固过程中，由于冷却能力过高，铸件在冷铁边缘处由于温度梯度太大而发生热裂，如图3a中左边部分所示。
与现有冷铁相反，冷却装置14可以分段调节激冷水平。具体地，如图3a右部所示，温度传感器1432获得热节区域的温度，控制部143根据获得的温度在铸件表面结壳前的第一阶段控制导热部142不工作。那么，当导热部142不工作时，冷却装置的激冷水平由冷铁141决定，因为冷铁141的尺寸较小，冷却水平有限，所以冷却装置14不会导致浇注溶液断流。当温度传感器1432测得铸件温度降低到1120℃的一段时间，例如5分钟后，即在铸件表面结壳后的第二阶段，控制部143控制导热部142工作。由于铸件表面已经结壳，使得铸件表面硬度提高，这时进行激冷可以既减小热节又有效避免热裂的发生。
图3b示出了根据本发明实施例的实例性的冷却装置和现有冷铁的热节冷却效果的对比示意图。如图3b所示，其中，左侧示意图表示现有冷铁的冷却效果，右侧示意图表示实施例中模具10中的冷却装置14的冷却效果，图中灰阶色卡表示凝固率，灰度越高表示凝固率越低。从图3中可以发现，对于图中两个不同大小的热节，使用现有冷铁无法使大小两个热节同时凝固，而冷却装置14通过设置合理的激冷水平，可以确保大小两个热节同时凝固。
具体地，诸如plc(programmablelogiccontroller，“可编程控制器”)的控制单元1431通过控制导热部142中冷却剂的温度，在冷却通道1421的流量、压力和冷却剂循环的持续时间等方式来控制冷却装置14的激冷水平。通过调节激冷水平，冷却装置14可以控制热节的模数，使热节处的模数和铸件其它部位的模数相等，来达到同时凝固的目的。
进一步地，内浇口13位于铸件型腔12分布有热节的区域。
由于浇口位置会出现热节，现有砂型模具通常避免将浇口安装在铸件型腔分布有热节的区域，这样会强化热节效应，增加冷却难度，而且现有的冷铁也无法在不发生断流或热裂的前提下有效地处理集中的热节。
相反地，根据本发明的实施例，砂型铸造模具10的内浇口13位于铸件型腔12分布有热节的区域，这样热节集中后，可以降低对铸件凝固温度调节的难度，减少冷却装置14的布置数量，降低成本。
上文结合图1至图3详细描述了根据本发明实施例的砂型铸造模具10，下面将结合图4描述根据本发明另一实施例的砂型铸造模具。
图4示出了根据本发明另一实施例的砂型铸造模具的示意图。
如图4所示，模具40是复杂壁厚的多台阶铸件的模具，在模具40中，内浇口421、422位于铸件型腔41的中部位置的热节43。这样，上部台阶和下部台阶处的铁水的温度较低，较难形成较大的热节43，而且上部台阶和下部台阶铁水之间的温差较小，降低了对铸件凝固温度调节的难度。这时，即使上部或下部仍有热节，仍可采用冷却速度较小的普通冷铁来解决同时凝固问题。对于复杂铸件来说，这样也可以减少内浇口管材的用量，降低生产成本。
进一步地，位于中部热节区域的内浇口421、422之间的距离小于1m。
冷却装置14可以作用的有效范围在0.4m左右，因此，当内浇口421、422之间无热节时，浇口之间的距离可以为0.8m；当浇口之间有较为复杂的热节时，需要缩短两浇口之间的距离到0.5m左右。这样使内浇口保持在0.5m到0.8m距离内，既不影响冷却装置对热节的冷却效果，又可以减少冷却装置和内浇口的数量，减少内浇口管材的用量，降低生产成本。
本发明的第二实施方式公开了一种砂型模具铸造方法。
在模型的铸件型腔的热节区域处的侧壁上设置冷却装置，其中，根据热节的温度变化，冷却装置调节激冷水平，激冷水平越高，热节的温度降低速度越快。
进一步地，在铸件型腔分布有热节的区域设置内浇口。
进一步地，在铸件型腔中部的热节区域设置内浇口。
进一步地，设置内浇口之间的距离在0.5m到0.8m之间。
进一步地，冷却装置包括：冷铁、导热部和控制部；其中，导热部包括在冷铁内开设的冷却通道和与冷却通道相连的冷却剂箱；和控制部根据冷铁内设置的温度传感器控制导热部。
第一实施方式是通过本实施方式制造的模具，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“联接”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是机械联接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本文描述了一些实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳方式。当然，通过阅读前述描述，这些所述实施例的变型对于本领域普通技术人员将是显而易见的。本发明人预期技术人员会视情况采用这些变型，并且本发明人预期本发明能以不同于本文具体所述的方式实施。因而，本说明书和权利要求按照适用法律所允许的那样包括在所附权利要求书中所述主题的所有修改形式和等同形式。此外，本说明书和权利要求涵盖其所有可能变型中上述要素的任意组合，除非本文另外指明或上下文明显矛盾。
最后，应当理解，本文所公开的实施例是对本发明原理的示例。可采用的其他修改形式也在本发明的范围内。因此，以举例的方式而非限制，可根据本文的教导内容来利用另选构型。因此，本发明不限于明确所示和所述的内容。
