一種用于金屬型鑄模的散熱肋片及其金屬型鑄模的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于冶金行業(yè)模具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于金屬型鑄模的散熱肋片及其金屬型鑄模。所述散熱肋片包括芯體及環(huán)形翅片，所述環(huán)形翅片等間距設(shè)置在所述芯體上。所述芯體和環(huán)形翅片為一體結(jié)構(gòu)或可拆卸結(jié)構(gòu)，所述材質(zhì)為紫銅。所述金屬型鑄模，包括底座及設(shè)在所述底座上的鑄模本體，所述鑄模本體上設(shè)有直澆道、排氣孔及模腔，還包括如上所示散熱肋片，所述鑄模本體的外壁上設(shè)有多個盲孔，所述盲孔中插裝有所述散熱肋片。本實用新型的有意效果是，通過在鑄模本體上增設(shè)散熱肋片，不僅可以使鑄模本體快速冷卻，而且可以通過靈活調(diào)整所述散熱肋片的數(shù)量和密度分布，避免形成熱節(jié)，提高了鑄造效率和鑄件質(zhì)量。
【專利說明】一種用于金屬型鑄模的散熱肋片及其金屬型鑄模
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于冶金行業(yè)模具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于金屬型鑄模的散熱肋片，還涉及使用本實用新型所述的散熱肋片的金屬型鑄模。
【背景技術(shù)】
[0002]在鑄件凝固過程中，由于鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜和壁厚不均，并且受模具材料與模壁厚度、結(jié)晶潛熱釋放和接觸熱阻等因素的影響，使模具局部散熱不良而形成熱節(jié)。熱節(jié)造成鑄件冷卻不平衡，破壞了鑄件的順序凝固條件，鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷和殘余應(yīng)力。熱節(jié)還容易使模具熱疲勞，縮短模具使用壽命。僅靠自然冷卻方式和調(diào)整涂料厚度來改善模具局部冷卻能力是有限的，因此要合理地采用強制冷卻措施來有效消除熱節(jié)和保持模具熱平衡。
[0003]為了保證一定的生產(chǎn)效率，利用對流可以增加熱交換來強制冷卻模具，通常的強制冷卻方法有水冷和風(fēng)冷。在模具內(nèi)布置冷卻水道，能有效地帶走鑄件釋放的熱量，但是冷卻水道的設(shè)置也增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且冷卻水道的冷卻能力受水垢影響日漸下降，還有可能因為水管堵塞、破裂導(dǎo)致事故。特殊鑄件必須要求在真空室內(nèi)熔鑄，在原有工藝確定前提下，通過真空室孔道用水冷卻模具不僅影響真空室的氣密性，而且實現(xiàn)起來比較困難。使用壓縮空氣冷卻能解決難以用水冷卻的部位，雖然克服了水冷方法存在的問題，但是空氣冷卻速度很慢，冷卻效果不能滿足要求。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為克服上述水冷和風(fēng)冷的缺點，提供一種用于金屬型鑄模的散熱肋片，其能有效均衡的冷卻金屬型鑄模。
[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，包括芯體及環(huán)形翅片，所述環(huán)形翅片等間距設(shè)置在所述芯體上。
[0006]本實用新型的有益效果是:在金屬型鑄模外圍通過設(shè)置熱導(dǎo)率較高的散熱肋片增加金屬型鑄模的散熱面積，減小熱阻，加快傳熱速率。另外特別在高效生產(chǎn)時，也方便對散熱肋片表面的空氣進(jìn)行強迫對流換熱使模具降溫，更好地改善了模具的局部冷卻能力。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0008]進(jìn)一步，所述芯體和環(huán)形翅片為一體結(jié)構(gòu)或可拆卸結(jié)構(gòu)，所述芯體和環(huán)形翅片的材質(zhì)為紫銅或招。
[0009]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，一體結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)更好，而可拆卸結(jié)構(gòu)則便于加工。
[0010]進(jìn)一步，所述環(huán)形翅片之間的間距為翅片厚度的I?2倍。
[0011]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可以達(dá)到較高的換熱率。
[0012]進(jìn)一步，所述芯體的橫斷面為圓形、矩形三角形或拋物面型。
[0013]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，所述芯體可以根據(jù)金屬型鑄模需要有多種結(jié)構(gòu)選擇。
[0014]進(jìn)一步，所述芯體的橫斷面為圓形，其直徑為3?12mm，長度為120?300mm，所述環(huán)形翅片的外徑為所述芯體直徑的2倍。
[0015]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可以在用材節(jié)省的前提下，達(dá)到較理想的散熱效果。
[0016]本實用新型還提供一種使用所述散熱肋片的金屬型鑄模，其包括底座及設(shè)在所述底座上的鑄模本體，所述鑄模本體上設(shè)有直澆道、排氣孔及模腔，其特征在于，還包括如上所述散熱肋片，所述鑄模本體的外壁上設(shè)有多個盲孔，所述盲孔中插裝有所述散熱肋片。
[0017]使用該實用新型所述散熱肋片的金屬型鑄模，其有益效果是:不僅可以使鑄模本體快速冷卻，而且可以通過靈活調(diào)整所述散熱肋片的數(shù)量和密度分布，來解決鑄模本體上存在的溫度分布不均問題，進(jìn)而避免因鑄模本體局部散熱不良而形成熱節(jié)，提高鑄造效率和鑄件質(zhì)量。
[0018]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0019]進(jìn)一步，所述模腔左右對稱的設(shè)有兩個，所述模腔與所述直澆道之間通過對稱設(shè)置的縫隙式澆道相連通。
[0020]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，這種結(jié)構(gòu)可以提高鑄造效率和改善鑄件質(zhì)量。
[0021]進(jìn)一步，所述模腔形狀為上大下小的倒置圓臺。
[0022]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，便于使鑄模本體的溫度分布更合理，并減少直澆口的熱量散失。
[0023]進(jìn)一步，所述鑄模本體的外壁在高度方向上分成多個環(huán)形區(qū)間，各個所述環(huán)形區(qū)間上設(shè)置的所述盲孔數(shù)量從下到上依次遞減。
[0024]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，由于鑄模本體的溫度分布為從上到下溫度依次增高，為了保證鑄模的溫度散失均衡，需要散熱肋片數(shù)量與溫度反比例設(shè)置，即這種布局有利于鑄模本體溫度均衡。
[0025]進(jìn)一步，所述鑄模本體的外壁在高度方向上分成5個環(huán)形區(qū)間，各個所述環(huán)形區(qū)間上的所述盲孔數(shù)量從下到上依次為30、24、18、12、6。
[0026]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，這是一種優(yōu)選的散熱肋片布置，總體數(shù)量為90個。
[0027]綜上所述，采用散熱肋片的金屬型鑄模，在提高鑄造效率和保證鑄件質(zhì)量方面均有十分突出的效果。其與在空氣中自然冷卻的鑄件相比，通過該技術(shù)實施獲得的鑄件表面和內(nèi)部質(zhì)量都有很大程度的提高，主要表現(xiàn)在:1).鑄件表面細(xì)晶區(qū)厚度增加，晶粒尺寸減小，且柱狀晶生長方向性增強；2).實現(xiàn)了鑄件的順序凝固，減少了縮孔、縮松等缺陷，并保證缺陷集中在冒口部位；3).以Cu-Cr-Zr銅合金鑄件為例，其抗拉強度提高了 10_30MPa、斷后延伸率增加10-20%、硬度和沖擊韌性等性能也都有很大程度提高；4).減小了冒口部分比例，減少了鑄件切頭率。并且通過該技術(shù)實施對延長模具壽命和提高生產(chǎn)效率起到關(guān)鍵作用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0028]圖1為本實用新型的散熱肋片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為采用本實用新型的散熱肋片的金屬型鑄模結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為金屬型鑄模上盲孔分區(qū)間布局示意圖。
[0031]01、散熱肋片；01_1、芯體；01_2、環(huán)形翅片；
[0032]1、直 澆道；2、縫隙式澆道；3、模腔；4、排氣孔；5、底座；6、吊把；7、盲孔；8、鑄模本體。
【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0034]如圖1所示，一種用于金屬型鑄模的散熱肋片，包括芯體01-1及環(huán)形翅片01-2，所述環(huán)形翅片01-2等間距設(shè)置在所述芯體01-1上。
[0035]所述芯體01-1和環(huán)形翅片01-2為一體結(jié)構(gòu)或可拆卸結(jié)構(gòu)，所述芯體01-1和環(huán)形翅片01-2的材質(zhì)為紫銅或鋁。具體實施中，環(huán)形翅片01-2可以與芯體01-1加工成整體，還可以在所述芯體01-1上設(shè)置環(huán)槽，通過粘接技術(shù)或壓力裝配將環(huán)形翅片01-2與所述環(huán)槽連接。還可用熱導(dǎo)率高的其他材質(zhì)制成。
[0036]所述環(huán)形翅片之間的間距為翅片厚度的1~2倍。
[0037]為得到較高的散熱效率，散熱肋片01長度L應(yīng)滿足:L≥2.65.(kA/hp) _1/2，超過一定長度而增加的傳熱幾乎可以忽略。(注:k為紫銅熱導(dǎo)率，h為散熱肋片與空氣的對流換熱系數(shù)，A為圓柱體表面積，P為散熱肋片芯體的周長，L為圓柱體周長。)表1給出了幾組根據(jù)傳熱學(xué)原理優(yōu)化的直徑與長度對應(yīng)值。本公式見化學(xué)工業(yè)出版社出版的《傳熱和傳質(zhì)基本原理》，[美]佛蘭克P.英克魯佩勒等著。
[0038]表1.散熱肋片芯體直徑與長度最優(yōu)化值
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，包括芯體及環(huán)形翅片，所述環(huán)形翅片等間距設(shè)置在所述芯體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，所述芯體和環(huán)形翅片為一體結(jié)構(gòu)或可拆卸結(jié)構(gòu)，所述芯體和環(huán)形翅片的材質(zhì)為紫銅或鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，所述環(huán)形翅片之間的間距為翅片厚度的I?2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，所述芯體的橫斷面為圓形、矩形三角形或拋物面型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于金屬型鑄模的散熱肋片，其特征在于，所述芯體的的橫斷面為圓形，其直徑為3?12mm，長度為120?300mm，所述環(huán)形翅片的外徑為所述芯體直徑的2倍。
6.一種金屬型鑄模，包括底座及設(shè)在所述底座上的鑄模本體，所述鑄模本體上設(shè)有直澆道、排氣孔及模腔，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1?5任一項所述散熱肋片，所述鑄模本體的外壁上設(shè)有多個盲孔，所述盲孔中插裝有所述散熱肋片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬型鑄模，其特征在于，所述模腔左右對稱的設(shè)有兩個，所述模腔與所述直澆道之間通過對稱設(shè)置的縫隙式澆道相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬型鑄模，其特征在于，所述模腔形狀為上大下小的倒置圓臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬型鑄模,其特征在于,所述鑄模本體的外壁在高度方向上分成多個環(huán)形區(qū)間，各個所述環(huán)形區(qū)間上設(shè)置的所述盲孔數(shù)量從下到上依次遞減。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬型鑄模,其特征在于,所述鑄模本體的外壁在高度方向上分成5個環(huán)形區(qū)間，各個所述環(huán)形區(qū)間上的所述盲孔數(shù)量從下到上依次為30、24、18、12、6。
【文檔編號】B22C9/06GK203679181SQ201320892586
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張宗寧, 王漢東, 唐明明, 王肇飛, 趙景山, 林才 申請人:煙臺萬隆真空冶金股份有限公司