CN108687314B - 一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具 - Google Patents

一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，包括外模具、以及包裹在外模具中的内模具，外模具的顶部设有空腔，空腔与内模具的内腔顶部连通，外模具的侧壁内设置有垂直于底面的水冷导流槽，外模具的侧壁上设置有通孔，通孔穿过外模具的侧壁与水冷导流槽相连通，外模具的底部设置有排气孔，排气孔与内模具的底部连通。本发明公开的一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具解决了现有技术中电弧熔炼铸锭形状单一和冷却速度无法控制的问题。本发明的模具结构简单，外模具和内模具紧密配合，外模具将内模具包裹于其中，可更换使用内模具，实现更换样品外形尺寸，而水冷外模具保持不变，可继续使用，提高了模具使用效率，降低模具使用成本。

Description

一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具
技术领域
本发明属于机械模具制备技术领域，具体涉及一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具。
背景技术
电弧熔炼是一种重要的合金熔炼技术，在高温合金、共晶自生复合材料、磁性材料等结构和功能材料的制备方面均有着重要的应用。但是，电弧熔炼制备的铸锭多为纽扣锭外形，在水冷铜模的接触作用下，纽扣锭在熔炼结束后迅速冷却，冷却速度在样品表面和芯部分布极不均匀、且无法控制。冷却速度是合金熔炼的重要技术参数，合理的调控冷却速度对于获得组织和性能优越的合金材料具有决定性的意义，而电弧熔炼技术尚不能满足该需求。此外，电弧熔炼纽扣锭的非规则外形也限制了后续冷轧、热轧、旋压等加工过程的实施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，解决了现有技术中电弧熔炼铸锭形状单一和冷却速度无法控制的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，包括外模具、以及包裹在外模具中的内模具，外模具的顶部设有空腔，空腔与内模具的内腔顶部连通，外模具的侧壁内设置有垂直于底面的水冷导流槽，外模具的侧壁上设置有通孔，通孔穿过外模具的侧壁与水冷导流槽相连通，外模具的底部设置有排气孔，排气孔与内模具的底部连通。
本发明的特点还在于：
内模具的内腔形状为楔形、倒圆台型或圆柱形。
空腔为倒圆台型空腔，空腔中直径较小的开口与内模具的内腔顶部开口相匹配，空腔中直径较大的开口与电弧熔炼纽扣锭的外形尺寸相匹配。
内模具和外模具由工业纯铜制成。
水冷导流槽的个数不少于两个，通孔的个数不少于两个，通孔与水冷导流槽一一对应。
水冷导流槽的个数为两个，通孔的个数为两个；两个水冷导流槽分别位于外模具的两个相对的侧壁上，每一个水冷导流槽均与一个通孔连通。
本发明的有益效果是：
(1)纽扣锭在电弧作用下转变为液态时，依靠自身的重力作用，采用滴铸的方法，注入模具中，通过改变内模具的空腔形状，可获得具有不同几何外形的铸锭；
(2)内模具是铸型内用于冷却熔体的空腔，当空腔尺寸(如楔形、圆台型、锥形等)改变时，铸锭外形连续可调。随着铸锭尺寸增加，铸锭在凝固过程中释放的结晶潜热不断积累，冷却速度随之降低。随着铸锭外形尺寸的连续改变，可获得冷却速度连续可调的凝固组织，有效解决了现有技术中，电弧熔炼制备样品冷速无法控制的问题，也有助于后续的铸锭凝固组织分析和工艺调整；
(3)本发明的模具结构简单，外模具和内模具紧密配合，外模具将内模具包裹于其中，可更换使用内模具，实现更换样品外形尺寸，而水冷外模具保持不变，可继续使用，提高了模具使用效率，降低模具使用成本。
附图说明
图1是本发明一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具的结构示意图；
图2是本发明一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具的使用状态图；
图3是本发明一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具中具有楔形内腔的内模具的结构示意图；
图4是图3内模具的俯视图；
图5是是本发明一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具中具有倒圆台型内腔的内模具的结构示意图；
图6是图5内模具的俯视图。
图中，1.外模具，2.内模具，3.排气孔，4.电弧熔炼纽扣锭，5.通孔，6.水冷导流槽。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，如图1所示，包括外模具1、以及包裹在外模具1中的内模具2，外模具1的顶部设有空腔，空腔与内模具2的内腔顶部连通，外模具1的侧壁内设置有垂直于底面的水冷导流槽6，外模具1的侧壁上设置有通孔5，通孔5穿过外模具1的侧壁与水冷导流槽6相连通，外模具1的底部设置有排气孔3，排气孔3与内模具2的底部连通。
内模具2的内腔形状为楔形、倒圆台型或圆柱形。
空腔为倒圆台型空腔，空腔中直径较小的开口与内模具2的内腔顶部开口相匹配，空腔中直径较大的开口与电弧熔炼纽扣锭4的外形尺寸相匹配。
内模具2和外模具1由工业纯铜制成，结构稳定。
水冷导流槽6的个数不少于两个，通孔5的个数不少于两个，通孔5与水冷导流槽6一一对应。
水冷导流槽6的个数为两个，通孔5的个数为两个；两个水冷导流槽6分别位于外模具1的两个相对的侧壁上，每一个水冷导流槽6均与一个通孔5连通。
使用时，如图2所示，倒扣于外模具1顶部的电弧熔炼纽扣锭4，在电弧作用下逐渐转变为液态，当表面张力不足以支撑电弧熔炼纽扣锭4自身重力时，熔体快速滴入内模具2中。
内模具2与外模具1紧密结合，外模具通过水冷导流槽6进行冷却，进而实现对内模具2中金属熔体的冷却。内模具2的空腔形状可为楔形(如图3-4)、倒圆台形(如图5-6)，且可拆卸，通过更换内模具，可切换不同几何外形试样的滴铸。随着内模具2的内腔几何尺寸变化，铸锭外形尺寸连续改变，伴随着合金凝固过程中结晶潜热的释放，铸锭的冷却速度随之连续可调。
本发明有如下优点：
(1)纽扣锭在电弧作用下转变为液态时，依靠自身的重力作用，采用滴铸的方法，注入模具中，通过改变内模具的空腔形状，可获得具有不同几何外形的铸锭；
(2)内模具是铸型内用于冷却熔体的空腔，当空腔尺寸(如楔形、圆台型、锥形等)改变时，铸锭外形连续可调。随着铸锭尺寸增加，铸锭在凝固过程中释放的结晶潜热不断积累，冷却速度随之降低。随着铸锭外形尺寸的连续改变，可获得冷却速度连续可调的凝固组织，有效解决了现有技术中，电弧熔炼制备样品冷速无法控制的问题，也有助于后续的铸锭凝固组织分析和工艺调整；
(3)本发明的模具结构简单，外模具和内模具紧密配合，外模具将内模具包裹于其中，可更换使用内模具，实现更换样品外形尺寸，而水冷外模具保持不变，可继续使用，提高了模具使用效率，降低模具使用成本。

Claims (2)

1.一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，其特征在于，包括外模具(1)、以及包裹在外模具(1)中的内模具(2)，所述外模具(1)的顶部设有空腔，所述空腔与内模具(2)的内腔顶部连通，所述外模具(1)的侧壁内设置有垂直于底面的水冷导流槽(6)，所述外模具(1)的侧壁上设置有通孔(5)，所述通孔(5)穿过外模具(1)的侧壁与水冷导流槽(6)相连通，外模具(1)的底部设置有排气孔(3)，所述排气孔(3)与内模具(2)的底部连通；
所述内模具(2)的内腔形状为楔形或倒圆台型；
所述空腔为倒圆台型空腔，空腔中直径较小的开口与内模具(2)的内腔顶部开口相匹配，所述空腔中直径较大的开口与电弧熔炼纽扣锭(4)的外形尺寸相匹配；
所述水冷导流槽(6)的个数不少于两个，所述通孔(5)的个数不少于两个，所述通孔(5)与水冷导流槽(6)一一对应；
所述水冷导流槽(6)的个数为两个，所述通孔(5)的个数为两个；两个所述水冷导流槽(6)分别位于外模具(1)的两个相对的侧壁上，每一个水冷导流槽(6)均与一个通孔(5)连通。
2.如权利要求1所述的一种电弧熔炼滴铸用水冷组合模具，其特征在于，所述内模具(2)和外模具(1)由工业纯铜制成。
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