一種消失模鑄造用降溫雙層波紋管及砂箱冷卻系統的製作方法

2023-06-02 01:25:16

本實用新型涉及鑄件生產技術領域，尤其涉及一種消失模鑄造用降溫雙層波紋管及砂箱冷卻系統。

背景技術：

消失模鑄造技術是將與鑄件尺寸形狀相似的發泡塑料模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗層並烘乾後，埋在幹石英砂中振動造型，在一定條件下澆注液體金屬，使模型氣化並佔據模型位置，凝固冷卻後形成所需鑄件的方法。現有技術中澆筑後冷凝的方法都比較簡單，都是採用風冷或者自然冷卻的方式，冷卻的速度慢，消失模鑄造過程中產生的材料金相組織粗大、內部產生縮松的固有特性。在生產結構性、耐磨性、耐熱性等材料時易發生廢品。

一般認為，鑄模的冷卻能力越大，越有利於在結晶過程中保持較大的溫度梯度，從而有利於柱狀晶區的發展；柱狀晶擇優取向，晶界往往容易富集第二相，特別是在兩種位相交叉面是受力的薄弱環節，軋制時容易開裂，因此，鋼鐵或鎳合金等塑性較差的金屬應該避免出現柱狀晶的出現，而有色金屬，有時候要求獲得柱狀晶。

技術實現要素：

本實用新型主要是解決現有技術所存在的技術問題，從而提供一種消失模鑄造用降溫雙層波紋管及砂箱冷卻系統，可以針對不同的金屬鑄造液控制其降溫速率及溫度梯度，以獲得理想的晶型和鑄件。

為了達到上述技術目的，本實用新型採用如下技術方案予以實現：

一種消失模鑄造用降溫雙層波紋管，內管設在外管的內部形成雙層管結構，所述內管的截面形狀為圓形或橢圓形，該圓形或橢圓形的外側帶有肋條形成凸出部，所述肋條具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀；所述外管是截面形狀為圓形或橢圓形的波紋管，該外管的內壁和內管的上述肋條的頂點接觸，在所述外管和所述內管之間形成多個外側流路。

進一步的，所述內管的截面形狀為圓形或橢圓形，該圓形或橢圓形的具有多處使該截面圓周的一部分向該圓的外側突出地變形而成凸出部，所述凸出部具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀；所述外管是截面形狀為圓形或橢圓形的波紋管，該外管的內壁和內管的上述凸出部的頂點接觸，在所述外管和所述內管之間形成多個外側流路。

進一步的，所述內管和所述外管由合金製成。

進一步的，所述內管具有2～6個所述的肋條或凸出部。

進一步的，所述螺旋狀位移相對於長度方向上角度為0～60度。

進一步的，所述外管的外徑大於30mm。

一種消失模鑄造用砂箱冷卻系統，砂箱具有雙層壁結構而在雙層壁之間形成連通的氣室，其特徵在於，所述砂箱內部具有循環冷卻裝置，所述循環冷卻裝置包括上述的消失模鑄造用降溫雙層波紋管，所述消失模鑄造用降溫雙層波紋管一端設有冷卻液注入口和相變材料注入口，另一端設有冷卻液出口和相變材料回收口。

進一步的，所述消失模鑄造用降溫雙層波紋管布設為螺旋狀，通過螺釘固定在砂箱側壁上。

進一步的，所述砂箱的外側壁設有真空接口，內側壁設有抽氣口。

進一步的，所述內側壁上還安裝有過濾篩網。

實施本實用新型的有益效果在於：

根據上述提供的一種消失模鑄造用降溫雙層波紋管及砂箱冷卻系統，具有良好的控制金屬鑄造液降溫速率及溫度梯度的構造，通過這種構造可以針對不同金屬鑄造液獲得可控的理想的晶型和鑄件。

附圖說明

圖1雙層波紋管外管橫截面剖面示意圖。

圖2實施例1的帶有兩根肋條的雙層波紋管內管橫截面剖面示意圖。

圖3實施例1的帶有三根肋條的雙層波紋管內管橫截面剖面示意圖。

圖4實施例1的帶有六根肋條的雙層波紋管內管橫截面剖面示意圖。

圖5雙層波紋管內管凸出部和肋條示意圖。

圖6實施例2的雙層波紋管橢圓形內管橫截面剖面示意圖。

圖7實施例2雙層波紋管設有三角形凸出部的內管橫截面剖面示意圖。

圖8實施例2的雙層波紋管設有圓形凸出部內管橫截面剖面示意圖。

圖9砂箱冷卻系統示意圖。

圖10過濾篩網示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的具體方案作進一步詳細說明。

實施例1

如圖1所示，本實用新型一種雙層波紋管外管橫截面剖面示意圖，包括外管1，外管1有內表面11和外表面10，外管1橫截面形狀為圓形或橢圓形等平滑管形狀，縱截面為任意已知的波紋管構造形狀。

如圖2所示，內管2的截面為圓形或橢圓形等平滑管形狀，該內管2外側帶有矩形肋條22形成凸出部的形狀，該矩形肋條22具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀；如圖3所示，該內管2外側帶有三角形肋條43形成凸出部的形狀，該三角形肋條43具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀；如圖4所示，該內管2外側帶有倒三角形肋條54形成凸出部的形狀，該倒三角形肋條54具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀；總之，該內管具有2～6個所述形狀的肋條，所述肋條均勻的分布在內管外側，具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀。

如圖5所示，該矩形肋條22螺旋狀位移相對於長度方向上角度α為0～60度，特別的，當α為0度時，該橢圓凸出部21和該矩形肋條22相對於長度方向呈直線。外管1的內表面11和內管2的橢圓凸出部21的頂點部分23或矩形肋條22的頂點部分24接觸，在外管1和內管2之間形成有在周向上的兩條外側流路31，內管2內部形成單獨的一條內側流路32。當肋條數量在2～6之間時，其在長度方向上以螺旋狀位移的形狀與圖5類似。

實施例2

如圖6所示，內管2的截面為橢圓形，該橢圓形端部21與外管1內表面11相交於23，在外管1和內管2之間形成有在周向上的兩條外側流路31，內管2內部形成單獨的一條內側流路32；內管2具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀，螺旋狀位移相對於長度方向上角度α為0～60度。

如圖7所示，內管2的截面具有三處使內截面圓周的一部分向該圓的外側突出地變形而成的三角形凸出部41的形狀，該三角形凸出部41具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀。外管1的內表面11和內管2的三角形凸出部41的頂點部分42接觸，在外管1和內管2之間形成有在周向上的三條外側流路31，內管2內部形成單獨的一條內側流路32。該三角形凸出部41螺旋狀位移相對於長度方向上角度α為0～60度，特別的，當α為0度時，該三角形凸出部41和該三角形肋條43相對於長度方向呈直線。

如圖8所示，內管2的截面具有六處使內截面圓周的一部分向該圓的外側突出地變形而成的圓形凸出部51的形狀，特別的，為了增大外側流路31的面積，相鄰的兩個圓形凸出部51之間設置為向內的凹部53，此設計並不僅限於本實施例，在需要緩慢降溫的情況下，可以為任意相鄰的兩個凸出部或肋條之間設置數量不等的凹部53，通過增加外側流路31內相變材料的體積來達到上述目的；該圓形凸出部51具有在長度方向上以螺旋狀位移的形狀。外管1的內表面11和內管2的圓形凸出部51的頂點部分52接觸，在外管1和內管2之間形成有在周向上的六條外側流路31，內管2內部形成單獨的一條內側流路32。該圓形凸出部51螺旋狀位移相對於長度方向上角度α為0～60度，特別的，當α為0度時，該圓形凸出部51相對於長度方向呈直線。

本實用新型實施方式如下：

如圖9和圖10所示，砂箱冷卻系統包括砂箱6，砂箱6採用雙層壁結構而在雙層壁之間形成連通的氣室，砂箱6外側壁設有真空接口68，內側壁設有抽氣口67，內側壁上還裝有過濾篩網69，過濾篩網69具有均勻篩孔7；砂箱6內部設有循環冷卻裝置，循環冷卻裝置包括雙層波紋管66，雙層波紋管66布設為螺旋狀，通過螺釘65固定在砂箱側壁上，螺釘65一端伸入砂箱6中支撐雙層波紋管66，另一端固定在砂箱6側壁上；循環冷卻裝置還包括冷卻液注入口64和冷卻液出口62，相變材料注入口63和相變材料回收口61，冷卻液注入口64和冷卻液出口62設在雙層波紋管66內管2上，相變材料注入口63和相變材料回收口61設在雙層波紋管66外管1上，冷卻液注入口64和相變材料注入口63設在砂箱6一側箱壁的下端，冷卻液出口62和相變材料回收口61設在砂箱6與冷卻液注入口和冷卻液注入口64和相變材料注入口63相對一側箱壁的上端。

通過相變材料注入口63向雙層波紋管66的外側流路31內注入相變材料，金屬鑄造液注入消失模之後，向內側流路32內持續注入冷卻液，並監測冷卻液出口62的溫度，對於要求獲得柱狀晶的有色金屬，需要加大降溫速率，可提高冷卻液的流量或降低冷卻液的溫度，相變材料可以形成一個溫度緩衝帶，避免出現過大的溫度梯度；對於應該避免出現柱狀晶的鋼鐵或鎳合金等塑性較差的金屬，需要減緩降溫速率，可降低冷卻液的流量或增加冷卻液的溫度，相變材料可以吸收鑄造液的熱量，再通過冷卻液逐步降溫。

本實用新型可以針對不同的金屬鑄造液控制其降溫速率及溫度梯度，從而獲得可控的理想的晶型和鑄件。