一种铸造过程中增强铸件冷却的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种铸造过程中增强铸件冷却的装置，利用铸件在凝固过程中因收缩产生的空隙作为热交换腔体，通过给热交换腔体设置了引入口和排出口位置的管道，顺序持续地引入外界低温度流体，利用低温流体与高温铸件在腔体中进行以热传导，热辐射以及热对流这些更为有效的热交换方式带走热量，形成对铸件的强制冷却，同时也在铸件上形成一个有利于铸件冷却工艺要求的温度梯度，从而提升铸件的内在质量。本实用新型专利技术提供了一种操作简单，成本低廉，效果显著的铸件冷却方式。可广泛用于砂型、石膏型、金属型等不同造型方式的铸造生产，特别是厚大件的铸造生产。是厚大件的铸造生产。是厚大件的铸造生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造过程中增强铸件冷却的装置


[0001]本技术涉及铸造
，具体而言，涉及一种铸造过程中增强铸件冷却的装置。

技术介绍

[0002]铸造是将熔融的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能铸件的制作过程。铸件在型腔中的冷却过程对铸件的质量起着重要作用。铸件冷却过慢，特别是厚大铸件冷却过慢，是铸件组织晶粒粗大、偏析、裂纹、补缩困难等缺陷的主要原因。对铸件厚大部位进行可控顺序的快速冷却，是经济地获得内在高质量铸件的主要方法。在铸造实践中，通常采用冷铁，铬铁矿砂，以及金属铸型等蓄热能力强的材料，通过蓄热散热来强化冷却。高强度的冷却需要更多的蓄热材料，这不但增加了生产的成本及操作的难度，而且，鉴于铸件凝固过程中传热的特点，采用蓄热材料的方法不能完全满足及解决强化冷却的目的。这是因为一方面，因蓄热材料的温度上升导致蓄热材料与铸件之间的温度差下降，造成传热速度减小；另一方面，因金属的体收缩及线收缩效应，会在铸件和蓄热冷却材料之间产生一个间隙，由于这个间隙的存在，使原来主要以热传导为主的热传递变为以热辐射为主的传热方式，使传热效率大幅下降，恶化了冷却过程，不利于高质量铸件的生产。
[0003]现有的技术，在解决铸造过程中增强铸件冷却的问题方面都不太理想。例如授权公告号为CN203972835U的中国技术专利，其公开了砂型铸件高压冷却装置，包括冷却室，该冷却室分别连接高压进气管和排气管；排气管出口连接热交换器；冷却室内的压强大于标准大气压。利用压缩空气对准备打箱的铸件和砂型进行强制冷却，在短时间达到后序作业人员和设备的要求，降低了人员和设备风险，提高了生产效率，同时没有水的浸入，这对含水量有严格要求的型砂质量建立了安全保障，同时提升了工厂单位面积的产出效益。高密度的压缩空气让活跃的气体分子渗入铸型与铸件接触，进行热交换，通过气体释放带走铸型中的热量大大地提高了冷却效果。但是整个设备的生产成本较高而且操作难度大，存在一定的危险性；同时，该方法不能解决铸件在凝固过程中的强制冷却问题。
[0004]又例如授权公告号为CN204953815U的中国技术专利，其公开了一种砂型铸件落砂、热处理、砂再生的一体化装置，包括保温室，保温室设有位于其一侧的砂型铸件进口、位于其另一侧并上下设置的铸件出口和落砂出口，保温室中设有上下布置的上层输送线和下层输送线，上层输送线的输送工作面的输入端正对砂型铸件进口，上层输送线的输送工作面的输出端正对铸件出口，上层输送线的输送工作面布置有若干个镂空孔，楼空孔正对下层输送线工作面，下层输送线的输送工作面的输出端正对着落砂出口，砂型铸件进口设置在浇注模具的出口侧。通过本装置，可以将落砂、热处理和砂再生这些工序同时完成，提高效率、节约能源。该一体化装置中的冷却设备为风冷设备或者水冷设备或者油冷设备，其冷却效果不佳，会出现偏析、裂纹、补缩困难的现象；同时，该方法也不能解决铸件在凝固过程中的强制冷却问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本技术的目的在于提供一种铸造过程中增强铸件冷却的装置，利用铸件在凝固过程中因收缩产生的空隙作为热交换腔体，通过给热交换腔体设置了引入口和排出口位置的管道，顺序持续地引入外界低温度流体，利用低温流体与高温铸件在腔体中进行以热传导，热辐射以及热对流这些更为有效的热交换方式带走热量，形成对铸件的强制冷却，同时也在铸件上形成一个有利于铸件冷却工艺要求的温度梯度，从而提升铸件的内在质量。利用所形成的冷却腔体，在铸件完全凝固后进一步持续冷却，还能减小铸件的内应力，减小裂纹缺陷，同时缩短打箱时间，提高生产效率。本技术提供了一种操作简单，成本低廉，效果显著的铸件冷却方式。可广泛用于砂型、石膏型、金属型等不同造型方式的铸造生产，特别是厚大件的铸造生产。
[0006]为了实现上述设计目的，本技术采用的方案如下：
[0007]本技术第一方面提供一种铸造过程中增强铸件冷却的装置，包括位于铸型内的型腔，所述型腔的上部设有左侧管道(流体引入管道)作为冷却装置进口；型腔的上部还设有右侧管道(流体引出管道) 作为冷却装置的出口。
[0008]优选的是，所述左侧管道的上端设有引出端口，下端固定或者半固定有引出阻挡块，在压力下不移动或脱落；右侧管道的上端设有引入端口，下端固定或者半固定有引入阻挡块，在压力下不移动或脱落。引出阻挡块与引入阻挡块的阻挡材料可以选择耐火纤维。当然，引出阻挡块与引入阻挡块中的材料也可以选择满足上述要求的其他材料。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述型腔内放置有铸件，铸件与型腔之间形成有空腔，空腔的大小由型腔与铸件的凝固收缩率决定；工作时经由管道向空腔内注入流体，流体经由管道排出铸型；铸件、空腔与流体组成强制热交换系统。
[0010]引入冷却流体的时机由铸件的收缩时间决定，根据计算，试验或计算机仿真模拟，当铸件表面形成凝固致密层1mm以上凝固致密层，并与铸型之间产生0.5mm以上间隙时，即可引入流体在铸件与铸型之间的空腔中进行热交换，从而促使铸件冷却。
[0011]流体可以通过传导，对流及辐射方式进行热交换，同时能满足上述关于引出阻挡块和引入阻挡块的要求。典型地，流体可根据冷却强度不同而选择不同温度的空气。
[0012]流体在所设温度下换热后，其膨胀所产生的压力符合铸件生产的安全等级，不会发生爆炸等损坏铸件或产生安全风险的恶性事件。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述引出阻挡块和引入阻挡块在压力下能通过流体，但无法通过金属液；引出阻挡块和引入阻挡块不会与金属液反应或浸润金属液；引出阻挡块和引入阻挡块具有耐高温性。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述左侧管道与右侧管道选用直径为10
‑
100mm，壁厚为1
‑
5mm的空心钢管或者直径为20
‑
100mm，壁厚为2
‑
5mm的空心钢管或者直径为30
‑
100mm，壁厚为3
‑
10mm的空心钢管。
[0015]在上述任一方案中优选的是，当左侧管道与右侧管道选用直径为 10mm，壁厚为1mm的空心钢管时，铸件为需要冷却的部位凝固模数小于2cm的石膏型铸造厚大断面铝合金铸件；当左侧管道与右侧管道选用直径为20mm，壁厚为2mm的空心钢管时，铸件为需要冷却的部位凝固模数2
‑
5cm的砂型铸造高厚大断面高锰钢铸件；当左侧管道与右侧管道选用直径为30mm，壁厚为3mm的空心钢管时，铸件为需要冷却的部位凝固模数5
‑
10cm的金属型铸造
高厚大断面低合金钢铸件。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述引出端口与引入端口上均设有流体测温装置；引出端口与负压装置相连。
[0017]流体在压力下进入间隙空腔，典型地，采用在出口端加负压实现；在引入端口与引出端口上可设置流体测温装置，通过进出口端的温度差、压力差以及流速流量等参数调整并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造过程中增强铸件冷却的装置，包括位于铸型(1)内的型腔(10)，其特征在于：型腔(10)的上部设有左侧管道(22)作为冷却装置进口；型腔(10)的上部还设有右侧管道(52)作为冷却装置的出口。2.如权利要求1所述的铸造过程中增强铸件冷却的装置，其特征在于：左侧管道(22)的上端设有引出端口(21)，下端固定或者半固定有引出阻挡块(23)，在压力下不移动或脱落；右侧管道(52)的上端设有引入端口(51)，下端固定或者半固定有引入阻挡块(53)，在压力下不移动或脱落。3.如权利要求1所述的铸造过程中增强铸件冷却的装置，其特征在于：型腔(10)内放置有铸件(7)，铸件(7)与型腔(10)之间形成有空腔(8)，空腔(8)的大小由型腔(10)与铸件(7)的凝固收缩率决定；工作时经由管道(52)向空腔(8)内注入流体(9)，流体(9)经由左侧管道(22)排出铸型(1)；铸件(7)、空腔(8)与流体(9)组成强制热交换系统。4.如权利要求1所述的铸造过程中增强铸件冷却的装置，其特征在于：引出阻挡块(23)和引入阻挡块(53)在压力下能通过流体(9)，但无法通过金属液；引出阻挡块(23)和引入阻挡块(53)不会与金属液反应或浸润金属液；引出阻挡块(23)和引入阻挡块(53)具有耐高温性。5.如权利要求1或4所述的铸造过程中增强铸件冷却的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：安朝阳，
申请(专利权)人：中设集团装备制造有限责任公司，
类型：新型
国别省市：