CN106583693A - 一种冷凝模具系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的冷凝模具系统，包括：设置在所述真空室内的中空冷却腔体，所述冷却腔体内用于放置冷却介质。通过本发明提供的冷凝模具系统，将冷却介质放置在中空冷却腔体中，通过中空冷却腔体，冷却介质不会与真空环境相接触，有效避免了超低温冷却介质。如液氮、液氦等在真空环境下发生升华，导致真空室超压导致炸裂容易造成冷却腔体炸裂，冷却介质汽化外泄等危险情况发生。

Description

一种冷凝模具系统

技术领域

本发明涉及合金快速凝固技术领域，具体涉及一种可以对合金进行快速冷凝的模具系统。

背景技术

亚稳态材料具有优于稳态材料的多种性能。而快速凝固是获得亚稳态材料的重要手段。

现有技术中，为了防止合金发生氧化，需要将冷凝模具系统放在真空环境下使用，同时在冷凝模具外侧设置冷却水管来对冷凝模具进行快速冷却来获得亚稳态材料，但因冷凝水的吸热速度有限，往往会导致需要进行冷凝的合金熔体获得的过冷度不够大，对最终获得的亚稳态的材料的组织结构和性能造成影响。

现有技术中，液氮、干冰等超低温冷却介质对冷凝模具进行冷却的过冷度能满足使用要求，但是，上述超低温冷却介质并不能在真空环境下使用，因为液氮一旦进入真空环境下会迅速升华，使得冷凝模具周围的压力迅速上升，容易导致冷凝模具发生炸裂，进而导致冷却介质外泄进入真空腔体，影响材料制备腔体的气体环境，最终导致材料制备失败。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中液氮等超低温冷却介质并不能对真空室中的冷凝模具进行冷却，容易导致真空室炸裂的缺陷，进而提供一种即能使用超低温冷却介质对冷凝模具进行冷却又不容易发生炸裂的一种冷凝模具系统。

为此，本发明提供一种冷凝模具系统，包括：模具，用以冷却并成型合金熔体；真空室，用以提供真空环境，所述模具设置在所述真空室中；还包括：设置在所述真空室内的中空冷却腔体，所述冷却腔体内用于放置冷却介质，所述冷却腔体上设置有伸出所述真空室且与外部冷却介质连通的介质出入口。

所述冷却腔体包括外侧壁、内侧壁和设置在外侧壁和内侧壁之间的用于放置冷却介质的内腔，所述内侧壁与所述模具外形配合。

所述冷却腔体的内侧壁与所述模具接触设置。

所述介质出入口设置在所述外侧壁上。

所述介质出入口与所述真空室之间通过法兰盘连接在一起。

所述模具上连接有温度传感器，用以实时显示所述模具的温度。

所述模具为铜芯，所述铜芯的外侧壁呈倒锥形结构设置。

所述冷却介质为超低温冷却介质。

所述超低温冷却介质为液氮或干冰。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的冷凝模具系统，包括：设置在所述真空室内的中空冷却腔体，所述冷却腔体内用于放置冷却介质。

现有技术中，当采用超低温冷却介质(如液氮等)对真空室中的模具进行冷却时，超低温冷却介质会发生迅速升华，破坏真空室中的真空度，同时超压会导致冷却介质腔体发生炸裂。

通过本发明提供的冷凝模具系统，将冷却介质放置在中空冷却腔体中，通过中空冷却腔体，冷却介质不会与真空环境相接触，有效避免了超低温冷却介质。如液氮、液氦等在真空环境下发生升华，导致真空室超压并炸裂、对合金材料的性能以及制备都会造成不良影响的缺陷。

同时，本发明提供的冷凝模具系统中，所述冷却腔体上设置有伸出所述真空室且与外部冷却介质连通的介质出入口。超低温冷却介质，如液氮在经受高温后会立即升华成气态，此时气体会通过所述介质出入口从冷却腔体中排出，不会对冷却腔体内部的压力造成影响。

2.本发明提供的冷凝模具系统，所述冷却腔体包括外侧壁、内侧壁和设置在外侧壁和内侧壁之间的用于放置冷却介质的内腔，所述内侧壁与所述模具外形配合。

内侧壁和外侧壁之间成型的内腔中放置冷却介质，整体形成一个冷却系统，用来对模具进行冷却。由于冷却腔体与模具均放置在真空室中，因此二者之间只要存在温度差，便会发生热传导，从而起到对模具降温的目的。

3.本发明提供的冷凝模具系统，所述冷却腔体的内侧壁与所述模具接触设置。内侧壁与所述模具接触设置将导致二者之间发生传导传热，传导传热的导热效果好，有利于第一时间对模具的温度进行控制。

4.本发明提供的冷凝模具系统，所述介质出入口设置在所述外侧壁上。介质出入口连通外界与冷却腔体，通过介质出入口将冷却介质注入或散出冷却腔体，起到保持冷却腔体冷却能力及防止冷却腔体超压的作用。

5.本发明提供的冷凝模具系统，所述介质出入口与所述真空室之间通过法兰盘连接在一起。通过法兰盘的连接，可以保持介质出入口与真空室之间的气密性，防止外界大气从而二者之间的交界处进入真空室中，同时法兰盘方便拆卸，当介质出入口发生损坏时方便进行更换。

6.本发明提供的冷凝模具系统，所述模具上连接有温度传感器，用以实时显示所述模具的温度。

通过温度传感器，可以实时监控模具的温度，使模具温度保持在一定的温度区间内，从而确保模具内部的液态合金具有合适的过冷度，从而使液态合金形成亚稳态合金。

7.本发明提供的冷凝模具系统，所述模具为铜芯，所述铜芯的外侧壁呈倒锥形结构设置。

倒锥形结构可以使铜芯稳定的贴靠在所述冷却腔体的内侧壁上，保证了铜芯的稳定性，确保了铸造过程的平稳进行。

8.本发明提供的冷凝模具系统，所述冷却介质为超低温冷却介质。超低温冷却介质相比于传统的冷却水，其具有更加优良的冷却能力，能够确保给予模具足够的过冷度。

9.本发明提供的冷凝模具系统，所述超低温冷却介质为液氮或干冰。

液氮或者干冰是惰性的，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低，特别适合在工业上对物体进行降温。同时相比于传统的冷却水，二者具有更加优良的冷却能力，能够确保给予模具足够的过冷度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的所述冷凝模具系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-模具；2-真空室；3-冷却腔体；31-外侧壁；32-内侧壁；33-内腔；4-介质出入口；5-温度传感器；6-冷却介质。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种冷凝模具系统，包括：模具1，用以冷却并成型合金熔体；真空室2，用以提供真空环境，所述模具1设置在所述真空室2中；还包括：设置在所述真空室2内的中空冷却腔体3，所述冷却腔体3内用于放置冷却介质6，所述冷却腔体3上设置有伸出所述真空室2且与外部冷却介质6连通的介质出入口4。

现有技术中，当采用超低温冷却介质6对真空室2中的模具1进行冷却时，超低温冷却介质6会发生迅速升华，破坏真空室2中的真空度，同时超压会导致真空室2发生炸裂。

通过本发明提供的冷凝模具系统，将冷却介质6放置在中空冷却腔体3中，通过中空冷却腔体3，冷却介质6不会与真空环境相接触，有效避免了超低温冷却介质6。如液氮、液氦等在真空环境下发生升华，导致真空室2超压并炸裂的缺陷。

同时，本发明提供的冷凝模具系统中，所述冷却腔体3上设置有伸出所述真空室2且与外部冷却介质6连通的介质出入口4。超低温冷却介质6，如液氮在经受高温后会立即升华成气态，此时气体会通过所述介质出入口4从冷却腔体3中排出，不会对冷却腔体3内部的压力造成影响。

具体地，所述冷却腔体3包括外侧壁31、内侧壁32和设置在外侧壁31和内侧壁32之间的用于放置冷却介质6的内腔33，所述内侧壁32与所述模具1外形配合。

内侧壁32和外侧壁31之间成型的内腔33中放置冷却介质6，整体形成一个冷却系统，用来对模具1进行冷却。由于冷却腔体3与模具1均放置在真空室2中，因此二者之间只要存在温度差，便会发生热传导，从而起到对模具1降温的目的。

所述冷却腔体3相当于制冷包，由于冷却腔体3内填充有冷却介质6，因此冷却腔体3与高温模具1之间会存在热对流，从而起到对模具1进行降温的目的。

具体的，所述冷却腔体3的内侧壁32与所述模具1接触设置。内侧壁32与所述模具1接触设置将导致二者之间发生传导传热，传导传热的导热效果好，有利于第一时间对模具1的温度进行控制。

本实施例中，所述介质出入口4设置在所述外侧壁31上。介质出入口4连通外界与冷却腔体3，通过介质出入口4将冷却介质6注入或散出冷却腔体3，起到保持冷却腔体3冷却能力及防止冷却腔体3超压的作用。

具体地，所述介质出入口4与所述真空室2之间通过法兰盘连接在一起。法兰盘设置在介质出入口和真空室之间起到连接作用，可以保持介质出入口4与真空室2之间的气密性，防止外界大气从而二者之间的交界处进入真空室2中，同时法兰盘方便拆卸，当介质出入口4发生损坏时方便进行更换。

作为变型，可以采用其它方式，如焊接等将介质出入口4连接在真空室2上，只要介质出入口4与真空室2的连接处气密性良好即可。

本实施例中，所述模具1上连接有温度传感器5，用以实时显示所述模具1的温度。

通过温度传感器5，可以实时监控模具1的温度，使模具1温度保持在一定的温度区间内，从而确保模具1内部的液态合金具有合适的过冷度，从而使液态合金形成亚稳态合金。

具体地，所述温度传感器5直接测试所述模具1的温度，并将模具1的实时温度传递至外界。

本实施例中，所述模具1为铜芯，所述铜芯的外侧壁31呈倒锥形结构设置。

倒锥形结构可以使铜芯稳定的贴靠在所述冷却腔体3的内侧壁32上，保证了铜芯的稳定性，确保了铸造过程的平稳进行。

具体地，如果1所示，所述铜芯具有一定的厚度，铜芯的厚度可调，从而适应不同尺寸铸件的要求。

本实施例中，所述冷却介质6为超低温冷却介质6。超低温冷却介质6相比于传统的冷却水，其具有更加优良的冷却能力，能够确保给予模具1足够的过冷度。

具体地，所述超低温冷却介质6为液氮或干冰。

作为变型，所述超低温冷却介质6不仅仅包括液氮或干冰，还可以包括其它同属于超低温冷却介质6的材料，如液氦等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种冷凝模具系统，包括：

模具(1)，用以冷却并成型合金熔体；

真空室(2)，用以提供真空环境，所述模具(1)设置在所述真空室(2)中；

其特征在于，还包括：

设置在所述真空室(2)内的中空冷却腔体(3)，所述冷却腔体(3)内用于放置冷却介质(6)，所述冷却腔体(3)上设置有伸出所述真空室(2)且与外部冷却介质(6)连通的介质出入口(4)。

2.根据权利要求1所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述冷却腔体(3)包括外侧壁(31)、内侧壁(32)和设置在外侧壁(31)和内侧壁(32)之间的用于放置冷却介质(6)的内腔(33)，所述内侧壁(32)与所述模具(1)外形配合。

3.根据权利要求2所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述冷却腔体(3)的内侧壁(32)与所述模具(1)接触设置。

4.根据权利要求1所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述介质出入口(4)设置在所述外侧壁(31)上。

5.根据权利要求4所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述介质出入口(4)与所述真空室(2)之间通过通过法兰盘连接在一起。

6.根据权利要求1所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述模具(1)上连接有温度传感器(5)，用以实时显示所述模具(1)的温度。

7.根据权利要求1所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述模具(1)为铜芯，所述铜芯的外侧壁(31)呈倒锥形结构设置。

8.根据权利要求1所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述冷却介质(6)为超低温冷却介质(6)。

9.根据权利要求8所述的冷凝模具系统，其特征在于，所述超低温冷却介质(6)为液氮或干冰。