一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備及其冷卻方法
2023-05-28 21:33:26
專利名稱：一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備及其冷卻方法
技術領域：
本發明涉及在噴射成形工藝過程中的沉積設備及其冷卻方法，具體 指一種水冷沉積設備及其冷卻方法。背景技術：
噴射成形是利用快速凝固方法獲得金屬坯件的一種先進特種鑄造 技術。而沉積過程是噴射成形工藝的一個重要過程，能影響坯件的組織形態。對於噴射成 形坯件的沉積有兩方面的基本要求，一方面要求沉積器有合適的運動方式，以獲得一定的 幾何形狀；另一方面要求金屬液能夠迅速冷卻，以獲得具有一定性能和快速凝固特點的組 織結構。傳統的無水冷沉積能具有合適的運動方式，但是其冷卻效果較水冷沉積差，由於缺 少冷卻水，而直接向空氣中散熱，其速度緩慢。而且散熱過程為非穩定導熱過程噴射成形 開始時，由於接收器溫度低，接收的熔滴少，散熱迅速；但隨著噴射成形的進行，熔滴迅速增 多，而由於沉積器向外界散熱的緩慢，導致沉積器的溫度會有所升高，最終導致熔滴的總散 熱速度變的越來越緩慢。這會影響坯件的晶粒生長情況。以前天津理工學院曾經設計過一 種內水冷式噴射成形接收器，該設備可以通過水冷而改善沉積器散熱的穩定性，從而大大 改善了無水冷沉積器的不足。但是根據其設計，冷卻水呈管道式路線流淌，這導致了沉積器 表面各處的散熱還達不到絕對的均勻。同時由於接收盤、水冷芯和分水器的緊密連接，所以 必須使用動密封，這樣結構更複雜，且會形成巨大的摩擦，而且摩擦力會隨著坯件質量的增 大而增大，並且冷卻水的管狀水道也不是很好加工。
發明內容
1、發明目的本發明提供一種應用在噴射成形工藝中的低摩擦浸沒式水冷沉積設 備及其冷卻方法，目的在於改善傳統工藝摩擦大，結構複雜，不易加工等缺陷，同時提高接 收盤表面散熱的均勻度。
2、技術方案本發明是通過以下技術方案實施的 —種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於該設備包括接收盤、外殼、水冷芯、
齒輪、軸承、U形託板、排水缸，其中接收盤固定在外殼上，外殼通過軸承固定在U形託板的
上板上，軸承與電動機通過齒輪連接；水冷芯的上端邊緣插入接收盤的環狀凹槽內，並與環
狀凹槽的內壁留有空隙；水冷芯的下端穿過外殼、U形託板的上板以及排水缸，與排水缸一
起固定在U形託板的下板上；水冷芯最下端帶有進水口 ，排水缸側面帶有排水口 。 接收盤為M形，邊緣區較中央區厚，在邊緣區下端面加工有環狀凹槽，中央較薄區
為有效沉積區。 水冷芯下端的進水口帶有螺紋。 所述設備在安裝時要保證進水口、排水缸水冷芯、外殼、軸承、齒輪、接收盤的同軸性。 外殼與接收盤之間要採用靜密封方式進行密封。 —種低摩擦浸沒式水冷沉積設備的冷卻方法，其特徵在於將接收盤與外殼之間 進行密封，密封后接收盤和外殼與水冷芯之間留餘的空隙就構成了冷卻水的循環路線；冷 卻水由進水口進入，到達水冷芯，在水冷芯上部蓄積，將接收盤的下表面完全浸沒，並由水冷芯與收盤的環狀凹槽之間的空隙處排出，將接收盤傳出的熱量帶走，然後冷卻水沿著外 殼流入排水缸，最後從排水口排出。 3、優點及效果本發明所述技術方案擁有比傳統工藝散熱更穩定的優點，而與天 津理工學院的發明相比，其結構更簡單，摩擦阻力小，更容易加工，且接收盤表面的散熱更 均勻。
四
圖1為傳統噴射成形工藝設備示意圖；
圖2為本發明所述水冷沉積設備結構示意圖；
圖3為本發明所述水冷沉積設備總體安裝示意圖。
五具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進行具體說明 圖1為傳統噴射成形工藝設備示意圖，圖2為本發明所述水冷沉積設備結構示意 圖，圖3為本發明所述水冷沉積設備總體安裝示意圖，其中1為坩堝，2為噴嘴，3為沉積設 備，4為沉積室，5為電動機，6為噴射成形毛坯，7為接受盤，7-1為有效沉積區，7-2為環狀 凹槽，8為外殼，9為水冷芯，10為齒輪，11為軸承，12為U形託板，12-1為上板，12-2為下 板，13為排水缸，14為進水口 ， 15為排水口 。 如圖2所示，接收盤7的邊緣區較中央區厚，在邊緣區下端面加工有環狀凹槽7-2， 中央較薄區為有效沉積區7-1 ;水冷芯9上端為盤狀，下端為管狀，盤狀端邊緣呈環狀凸出 狀，管狀埠為帶有螺紋的進水口 14 ;U形託板12有上下兩層，上板12-1用於固定外殼8， 下板12-2用於固定排水缸13及水冷芯9，整個設備可以通過U形託板12的豎直鋼板固定 在支架上。 上述部件的連接方式如下接收盤7固定在外殼8的上端，並採用靜密封方式進 行密封，外殼8通過軸承11固定在U形託板12的上板12-1上，水冷芯9的下端穿過外殼 8、上板12-1、排水缸13，並與排水缸13 —起固定在下板12-2上，水冷芯9的上端邊緣插入 到接收盤7的環狀凹槽7-2內，並與環狀凹槽7-2的內壁留有空隙，水冷芯9的下端穿過外 殼8、U形託板12的上板12-1以及排水缸13，與排水缸13 —起固定在U形託板12的下板 12-2上，出水口 15在排水缸13的側面。 上述部件在安裝時要保證進水口 14、排水缸13、水冷芯9、外殼8、軸承11、齒輪 10、接收盤7的同軸性。 具體冷卻方式如下將接收盤7與外殼8之間進行密封，密封后接收盤7和外殼8 與水冷芯9之間留餘的空隙就構成了冷卻水的循環路線；冷卻水由進水口 14進入，到達水 冷芯9，在水冷芯9上部蓄積，將接收盤7的下表面完全浸沒，並由水冷芯9與收盤7的環狀 凹槽7-2之間的空隙處排出，將接收盤7傳出的熱量帶走；然後冷卻水沿著外殼8流入排水 缸13，最後從排水口 15排出。 本發明可根據實際情況需要變換接收盤7的尺寸，和有效沉積區7-1的厚度。
如圖3所示，電動機5與軸承11之間通過齒輪10連接，由電動機5作為動力源帶 動齒輪10旋轉，使外殼8與接收盤7 —起轉動，在此期間水冷芯9與排水缸13處於靜止不動狀態，由於水冷芯9與外殼8、接收盤7沒有直接接觸，所以它們之間不會產生大量摩擦c
權利要求
一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於該設備包括接收盤(7)、外殼(8)、水冷芯(9)、齒輪(10)、軸承(11)、U形託板(12)、排水缸(13)，其中接收盤(7)固定在外殼(8)上，外殼(8)通過軸承(11)固定在U形託板(12)的上板(12-1)上，軸承(11)與電動機(5)通過齒輪(10)連接；水冷芯(9)的上端邊緣插入接收盤(7)的環狀凹槽(7-2)內，並與環狀凹槽(7-2)的內壁留有空隙；水冷芯(9)的下端穿過外殼(8)、U形託板(12)的上板(12-1)以及排水缸(13)，與排水缸(13)一起固定在U形託板(12)的下板(12-2)上；水冷芯(9)最下端帶有進水口(14)，排水缸(13)側面帶有排水口(15)。
2. 如權利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於接收盤(7)為M 形，邊緣區較中央區厚，在邊緣區下端面加工有環狀凹槽(7-2)，中央較薄區為有效沉積區 (7-1)。
3. 如權利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於水冷芯(9)下端 的進水口 (14)帶有螺紋。
4. 如權利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於所述設備在安裝 時要保證進水口 (14)、排水缸(13)水冷芯(9)、外殼(S)、軸承(1D、齒輪(10)、接收盤(7) 的同軸性。
5. 如權利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備，其特徵在於外殼(8)與接收 盤(7)之間要採用靜密封方式進行密封。
6. —種低摩擦浸沒式水冷沉積設備的冷卻方法，其特徵在於將接收盤(7)與外殼(8) 之間進行密封，密封后接收盤(7)和外殼(8)與水冷芯(9)之間留餘的空隙就構成了冷卻 水的循環路線；冷卻水由進水口 (14)進入，到達水冷芯(9)，在水冷芯(9)上部蓄積，將接 收盤(7)的下表面完全浸沒，並由水冷芯(9)與收盤(7)的環狀凹槽(7-2)之間的空隙處 排出，將接收盤(7)傳出的熱量帶走，然後冷卻水沿著外殼(8)流入排水缸(13)，最後從排 水口 (15)排出。
全文摘要
本發明提供一種低摩擦浸沒式水冷沉積設備及其冷卻方法，該設備包括由接收盤、外殼、水冷芯構成的冷卻水的循環路線，具體的說就是在噴射成形工藝中，水冷芯與外殼不直接接觸，並且冷卻水能將接收盤的下表面浸沒的沉積設備。在沉積過程中由外部傳動裝置帶動外殼與接收盤轉動，而不會與靜止的水冷芯產生摩擦。這樣的設計可以有較好的散熱效果，更有利於沉積坯件的快速成型。
文檔編號B22F3/115GK101722307SQ20091022016
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者劉佳, 曲迎東, 李榮德, 白彥華, 馬廣輝 申請人:瀋陽工業大學