CN110202120A - 一种翻转定向冷却铸造成型系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻转定向冷却铸造成型系统及其使用方法；所述系统包括：砂型，金属液输送系统，外部定向冷却系统，铸型翻转系统，翻转动力系统。利用本发明的翻转定向冷却铸造成型系统，能够减少或消除传统铸造工程中充型时的金属液流动状态与凝固过程中温度场相矛盾引起的铸件内部缺陷，以及细化材料组织，提高铸件的性能，并同时缩短生产周期，提高生产效率。

Description

一种翻转定向冷却铸造成型系统及其使用方法

技术领域

本发明属于成型设备领域，具体涉及一种翻转定向冷却铸造成型系统及其使用方法。

背景技术

生产内部无缺陷的优质铸件是铸造过程所追求的终极目标；影响铸件内部质量的主要因素有两个：一是充型过程中的金属液的流动状态；二是金属液在凝固时的温度场分布。充型过程中，若金属液的流动为紊流，则金属液容易卷入气体，这不仅会造成金属液的氧化，产生微型氧化物，成为铸件开裂的核心，同时金属液中卷入的气体会在凝固过程中析出，产生析出性气孔缺陷；若金属液流动为层流，则可大大减小金属液与气体反应的可能性，从而减少铸件的内部缺陷。在铸造过程从铸型底部充型是形成金属液层流充型的先决条件。凝固过程中，建立合理的温度场是确保凝固过程补缩的前提条件。在重力铸造中，为实现良好补缩，要求上部的高温区持续对下部的低温区提供金属液，以补充温度下降造成的金属液收缩；如果采用顶注式的浇注工艺，则能够形成最有利于补缩的梯度温度场。

专利“一种组芯造型重力铸造翻转凝固装置”(CN 205629291 U)报道了一种特殊的铸造工艺，即底注式浇注后，将铸型翻转180°凝固，这样既实现层流充型，又可通过翻转，充分利用充型过程中金属液流动的热损失，建立理想的凝固温度场，实现铸型的高效补缩。这种方法在一定程度上改善了因内部缺陷导致了铸件性能不佳的情况。

但是除了内部缺陷，如气孔，氧化物粒子，缩孔等，会恶化铸件质量以外，材料组织的形态、大小也会影响铸件的最终性能。一般来说，为了获得良好的力学性能，应力求在铸造加工过程获得尽可能细小的组织。冷却速度是决定组织大小的关键因素之一，凝固过程中冷却速度越高，则凝固后形成的组织尺寸越小。在上述工艺中砂型浇口远端增设激冷模具，不仅可以保留原始工艺中层流充型、建立合理凝固温度场的优势，同时金属液能够在靠近冷却端处获得更高的冷却速度，从而获得更细小的组织，进一步改善铸件的性能。

但是激冷模具在冷却金属液时，自身也被金属液加热，其与金属液的换热系数发生衰减，无法持续提供理想的冷却速度。中国专利“一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法”(CN 108607973 A)采用水幕定向移动冲击模具的方式，细化了铝合金的显微组织；中国专利“一种铸造模具冷却装置”(CN 206153552 U)采用将冷却水喷洒在模具表面的方式，以实现铸造模具的顺序冷却。这些方法通过冷却铸型的方式间接冷却铸件，能够一定程度上提高换热效率、从而调节铸件凝固中的温度场并细化材料组织，但这种间接冷却的方式必须先冷却铸型，才能冷却铸型中的铸件，冷却效率大打折扣；此外，铸型中金属液凝固时会产生收缩，根据成型面的复杂程度，有可能导致铸件“离模”，产生气隙，进一步降低换热效率。

为此，在凝固前期当激冷模具换热系数发生衰减时，撤去激冷模具改为对铸件表面喷冷却流体冷却，不仅保留了翻转铸造中金属液充型平稳、凝固时温度场梯度分明的优势，同时冷却流体直接对已受激冷模具冷却、凝固形成壳层的铸件冷却，能够确保后期凝固过程中具有始终具有较高的冷却速度，从而细化材料组织，进一步提高铸件的性能。目前，还没有这样一种实现该工艺的翻转铸造装置。

发明内容

为了减少或消除传统铸造工程中充型时的金属液流动状态与凝固过程中温度场相矛盾引起的铸件内部缺陷，以及为细化材料组织，提高铸件的性能，并同时缩短生产周期，提高生产效率，本发明提供了一种翻转定向冷却的铸造成型系统及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明涉及一种翻转定向冷却铸造成型系统，所述系统包括，

砂型；

金属液输送系统，所述金属液输送系统包括金属液熔化保温炉，金属液输送动力设备，金属液输送管道；所述金属液熔化保温炉中盛放有待浇注的高温金属液；所述金属液熔化保温炉可在预设方向上作往复运动；所述待浇注的高温金属液经金属液输送动力设备进入金属液输送管道，所述金属液输送管道一端可与所述砂型上的浇注口配合；

外部定向冷却系统，所述外部冷却系统包括可移动式承水盘，冷却喷头，用于冷却铸件的冷却流体、储放冷却流体的容器；所述冷却喷头安装在可移动式承水盘上，所述储放冷却流体的容器通过管道连接在冷却喷头进口端；

铸型翻转系统，所述铸型翻转系统包括翻转箱体，连接翻转箱体两侧的支撑轴承部件；所述翻转箱体侧壁上开设窗口，能容纳所述可移动式承水盘进出；所述砂型可拆卸式安装在所述翻转箱体内；

翻转动力系统，所述翻转动力系统为翻转动作提供所需的动力；所述翻转动力系统与所述翻转箱体一侧的法兰连接。

进一步的，所述砂型型腔底部设有开口，能与带成型面的激冷模具组合，从而限定出铸型型腔；所述激冷模具的成型面可与所述开口配合并固定。

进一步的，所述翻转箱体设有翻转箱体上层板与翻转箱体下层板；所述砂型可拆卸式固定安装在所述翻转箱体上层板上；所述翻转箱体上层板设有通孔，所述通孔大小可容纳所述带成型面的激冷模具进出。

进一步的，所述翻转箱体上层板设有定位机构与锁紧机构；所述砂型通过定位机构与锁紧机构可拆卸式固定安装在所述翻转箱体上层板上方。所述锁紧机构包括从砂型的后侧、左侧、右侧以及顶部锁紧砂型的锁紧结构件。

进一步的，所述翻转箱体下层板上设有可上下移动的推动装置，所述带成型面的激冷模具安装在所述推动装置的前端。

进一步的，所述带成型面的激冷模具在常温下与待浇注的高温金属液的换热能力大于所述砂型在常温下与待浇注的高温金属液的换热能力。

作为本发明的实施方案，所述推动装置可为可移动式推杆或气缸。

作为本发明的实施方案，所述翻转箱体上层板上方的翻转箱体侧壁上设有旋转安装板，所述旋转安装板上设有锁紧机构；所述旋转安装板在浇注时起到锁紧铸型(从铸型的前侧锁紧铸型)，此时旋转安装板处于关闭状态；所述旋转安装板在安装砂型或取出砂型时起到留出安放/脱去通道的作用，此时旋转安装板处于打开状态。

作为本发明的实施方案，所述金属液输送动力设备可为电磁泵或低压铸造液面加压设备。

进一步的，低压铸造液面加压设备与金属液熔化保温炉连接，构成密封空间，金属液输送管道的另一端插入金属液熔化保温炉中待浇注的金属液液面以下。

进一步的，电磁泵分别与所述金属液熔化保温炉及金属液输送管道相连。

另一方面，本发明涉及一种翻转定向冷却铸造成型系统的使用方法；所述方法包括如下步骤：

a.将所述砂型置于翻转箱体的上层板上，利用在上层板上的定位机构定位后，扣合翻转箱体侧壁上设置的旋转安装板，利用上层板上的锁紧机构和和旋转安装板上的锁紧机构锁紧砂型；

b.移动所述翻转箱体的下层板上的推动装置，使所述推动装置前端带成型面的激冷模具与所述砂型型腔底部的开口配合并固定，构成待浇注的组合铸型；

c.在所述铸型翻转系统的作用下，安装于所述翻转箱体上的所述组合铸型翻转180°，呈倒置状态；此时，移动所述金属液熔化保温炉，使所述金属液输送管道一端与所述砂型侧壁上的浇注口配合；

d.启动所述金属液输送动力设备，使所述熔化保温炉中待浇注的高温金属液沿所述金属液输送管道进入到所述组合铸型中；

e.在金属液充满所述组合铸型、并受到组合铸型中激冷模具冷却形成一定厚度的金属壳层时，在保持金属液充型力不变的情况下，再次启动所述铸型翻转系统，使所述翻转箱体反向翻转180°，所述组合铸型呈正置状态；

f.撤去所述金属液输送动力设备提供的充型力，使所述组合铸型中多余的金属液在重力作用下顺着所述金属液输送管道回流到所述金属液熔化保温炉中；同时，移动翻转箱体的下层板上所述推动装置，使安装在推动装置前端的所述激冷模具从所述砂型中撤离；

g.移动所述外部定向冷却系统中的可移动式承水盘，使所述安装于可移动式承水盘上的冷却喷头穿过所述翻转箱体侧壁的窗口后，移动至翻转箱体上层板的通孔正下方，对撤去激冷模具后露出的铸件金属壳层喷洒冷却流体，直至铸件完全凝固为止；

h.铸件完全凝固后，打开翻转箱体上层板的锁紧机构与旋转安装板的锁紧机构，推出所述砂型，取出其中铸件。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过金属液底注式层流充型完成后180翻转，改为顶注式的凝固模式，可以使铸件的充型流场与凝固温度场更为合理，从而减少铸件产生气孔、开裂以及缩孔的倾向，提高铸件内部质量；

2、通过激冷模具上材料的冷却作用与喷液冷却的双冷却模式，在不影响翻转后铸件温度梯度的情况下，进一步提高了冷却速度，从而细化了铸件组织，有助于进一步提高铸件品质；

3、冷却速度提高，缩短了铸件的凝固时间，从而能够有效提高铸件生产的效率；铸件凝固初期，由于与激冷模具接触的金属液与激冷模具换热能力较强，会率先凝固形成金属壳层，这时候与金属液接触的激冷模具自身也被加热，换热系数发生衰减；当金属液壳层形成后，撤去被加热的激冷模具，改为冷却流体直接冲击在已结壳的铸件上，相对于不撤去激冷模具的传统做法来说，冷却速度得以提高；这时冷却速度的提高主要是在撤去激冷模具后，通过外部冷却系统的可移动式承水盘，冷却喷头，用于冷却铸件的冷却流体、储放冷却流体的容器等部件实现的；

4、有助于发挥砂型与金属型各自的优势：砂型生产灵活性好，能够成型形状相对复杂的铸件，但冷却速度慢，铸件性能较差；而金属型冷却速度快，铸件性能相对较好，但需要考虑脱模，因此难以成型复杂的铸件；而本发明的组合铸型可同时发挥两种铸型的优势，能够协调好可生产铸件的复杂程度与铸件性能的关系。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一个实施例的翻转定向冷却铸造成型系统的纵剖面结构示意图；

图2是本发明中描述的砂型示意图；

图3是本发明一个实施例的金属液输送系统示意图；

图4是本发明中描述的外部定向冷却系统示意图；

图5是本发明一个实施例中描述的铸型翻转系统的纵剖面结构示意图；

图6是本发明一个实施例中描述的铸型翻转系统的俯视图；

图7是本发明另一个实施例的翻转定向冷却铸造成型系统的纵剖面结构示意图；

图8是本发明另一个实施例的金属液输送系统示意图；

图9是本发明另一个实施例中描述的铸型翻转系统的纵剖面结构示意图；

图10是本发明另一个实施例中描述的铸型翻转系统的俯视图；

其中，1为砂型，2为金属液输送系统，3为外部定向冷却系统，4为铸型翻转系统，5为翻转动力系统，

101为浇注口，102为砂型底部开口，103为带成型面的激冷模具，104为铸型型腔，110为组合铸型，

201为金属液熔化保温炉，202为低压铸造液面加压设备，203为金属液输送管道，204为待浇注的金属液，205为电磁泵，

301为可移动式承水盘，302为冷却喷头，303为冷却液，304为储液池，305为管道，

401为翻转箱体，402为支撑轴承部件，403为窗口，404为法兰，405为翻转箱体上层板，406为翻转箱体下层板，411为第一气缸，412为第二气缸，413为第三气缸，414为第一定位板，415为第二定位板，416为第一水平夹具，420为第五气缸，421为推杆孔，422为可移动式推杆，430为旋转安装板，431为第四气缸，432为第二水平夹具，440为第六气缸，441为竖直夹具，450为通孔，

501为伺服电机，502为转轴，503为转盘。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种翻转定向冷却的铸造成型系统及其使用方法；参考图1-图6，所述翻转定向冷却的铸造成型系统包括：

1)砂型1，所述砂型1构成组合铸型110的一部分；

如图2，所述砂型1侧壁上开设有浇注口101；所述砂型1底部设有砂型底部开口102，能与带成型面的激冷模具103组合，从而限定出铸型型腔104；

2)金属液输送系统2，如图3，所述金属液输送系统2包括金属液熔化保温炉201，低压铸造液面加压设备202，金属液输送管道203；所述金属液熔化保温炉201中盛放有待浇注的金属液204；所述金属液熔化保温炉201可在一定方向上作往复运动；具体地，低压铸造液面加压设备202与金属液熔化保温炉201连接，构成密封空间，金属液输送管道203插入金属液熔化保温炉201中待浇注的金属液204液面以下。

3)外部定向冷却系统3，如图4，所述外部定向冷却系统3包括可移动式承水盘301，冷却喷头302，用于冷却铸件的冷却液303(本实施例中为常温水)、储液池304(本实施例中为储水池)；所述冷却喷头302安装在承水盘301上，所述储液池304内的常温水通过管道305与冷却喷头302进口端连通；

4)铸型翻转系统4，如图5，所述铸型翻转系统4包括翻转箱体401，连接翻转箱体401两侧的支撑轴承部件402；所述翻转箱体401侧壁上开设窗口403，能容纳所述可移动式承水盘301进出，

所述翻转箱体401分为翻转箱体上层板405与翻转箱体下层板406。在实施例中，所述翻转箱体上层板405设有第一、二、三气缸411-413(如图6)，呈环形阵列排布，第一、二、三气缸411-413前端设有定位/夹紧板；所述翻转箱体下层板406设有第五气缸420；所述第五气缸420前端设有带成型面的激冷模具103；

在本实施例中，翻转箱体401侧边还设有旋转安装板430，便于铸件的放置与取出。所述旋转安装板430上安装有第四气缸431，与第一、二、三气缸411-413配合，在水平方向上锁紧中间砂型1；

在本实施例中，翻转箱体401顶层还设有第六气缸440，可在竖直方向上锁紧砂型1；

在所述的翻转箱体上层板405上设有一通孔450，其大小可容纳带成型面的激冷模具103进出；

5)翻转动力系统5，所述翻转动力系统5为翻转动作提供所需的动力；如图5，本实施例中，翻转动力系统5由伺服电机501与转轴502构成。所述转轴502与所述翻转箱体401与支撑轴承部件402相对的一侧的法兰404连接。

在本实施例中，所述带成型面的激冷模具103在常温下与待浇注的金属液204的换热能力大于所述砂型1与待浇注的金属液204的换热能力。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种翻转定向冷却的铸造成型系统的使用方法，参考图1-图6，对本发明的铸造成型系统的使用方法进行详细描述，且包括：

a.在本实施例中，将所述砂型1置于所述翻转箱体401的翻转箱体上层板405上，利用第一气缸411、第二气缸412上的挡板(或称，定位/夹紧板)给砂型1定位后，扣合旋转安装板430，利用翻转箱体上层板405上第三气缸413与旋转安装板430的第四气缸431，在水平方向上锁紧砂型1；利用翻转箱体401顶层的第六气缸440，在竖直方向上锁紧砂型1；

b.驱动所述翻转箱体下层板406上的第五气缸420，从而推动安装在所述第五气缸420前端的带成型面的激冷模具103(H13钢)，使其穿过所述翻转箱体上层板405的通孔450后，与所述砂型1型腔底部的砂型底部开口102配合并固定，构成待浇注的组合铸型110，限定出铸型型腔104；

c.在所述翻转动力系统5的伺服电机501与转轴502的作用下，使所述翻转箱体401上翻转180°，所述组合铸型110呈倒置状态；此时，移动所述金属液熔化保温炉201，使所述金属液输送管道203一端与所述砂型1侧壁上的浇注口101配合；

d.启动所述低压铸造液面加压设备202，使所述金属液熔化保温炉201中待浇注的金属液204(铝合金溶液)沿所述金属液输送管道203进入到所述组合铸型110中；

e.在金属液完全充满所述组合铸型110后，并受到组合铸型中激冷模具冷却形成一定厚度的金属壳层时，在保持金属液充型力不变的情况下，再次驱动所述伺服电机501，使所述翻转箱体401反向翻转180°，所述组合铸型110呈正置状态；

f.撤去所述低压铸造液面加压设备202提供的气压，使所述组合铸型110中多余的金属液顺着所述金属液输送管道203回流到所述金属液熔化保温炉201中；同时，移动翻转箱体401中所述第五气缸420，使安装在第五气缸420前端的所述带成型面的激冷模具103从所述砂型1中撤离；

g.移动所述外部定向冷却系统3中的所述可移动式承水盘301，使所述冷却喷头302穿过所述翻转箱体401侧壁的窗口403后，移动至所述翻转箱体上层板405上的通孔450正下方，对所述砂型1内撤去激冷模具后露出的铸件金属壳层喷洒常温水，直至铸件完全凝固为止；

h.铸件完全凝固后，驱动第一、二、三气缸411-413，第四气缸431，第六气缸440撤回，打开旋转安装板430，推出所述砂型1，取出其中铸件。由anycasting模拟软件热/凝固模块中模拟结果可知，针对特定铸件，在凝固初期，铸型中金属液与带成型面的激冷模具接触所形成的壳层阶段获得的二次枝晶臂间距为11μm-31μm(壳层内)；撤去带成型面的激冷模具喷水冷却后，铸件中获得的二次枝晶臂间距为3-54μm(铸件除壳层外部分)，在上述两个阶段二次枝晶臂间距分别在上述范围内呈梯度分布；可见，使用本发明的翻转定向冷却的铸造成型系统得到的铸件具有显著的减小二次枝晶臂间距，细化材料组织的效果。

实施例2

本实施例涉及一种翻转定向冷却的铸造成型系统及其使用方法；参考图2、4，图7-图10，所述翻转定向冷却的铸造成型系统包括：

1)砂型1，所述砂型构成完整铸型110的一部分；

如图2，所述砂型1侧壁上开设有浇注口101；所述砂型1底部设有砂型底部开口102，能与带成型面的激冷模具103组合，从而限定出铸型型腔104；

2)金属液输送系统2，如图8，所述金属液输送系统2包括金属液熔化保温炉201，电磁泵205，金属液输送管道203；所述金属液熔化保温炉201中盛放有待浇注的金属液204；所述金属液熔化保温炉201可在一定方向上作往复运动；具体地，电磁泵205分别与所述金属液熔化保温炉201及金属液输送管道203相连，用于泵送待浇注的金属液204到金属液输送管道203；

3)外部定向冷却系统3，如图4，所述外部冷却系统3包括可移动式承水盘301，冷却喷头302，冷却液303、储液池304；所述冷却喷头302安装在可移动式承水盘301上，所述储液池304内的冷却液303通过管道305与冷却喷头302进口端连通；

4)铸型翻转系统4，如图9，所述铸型翻转系统4包括翻转箱体401，连接翻转箱体401两侧的支撑轴承部件402；所述翻转箱体401侧壁上开设窗口403，能容纳所述可移动式承水盘301进出，

所述的翻转箱体401分为翻转箱体上层板405与翻转箱体下层板406。所述翻转箱体上层板405设有第一、二定位板414、415，第一水平夹具416(如图10)，呈环形阵列分布；所述翻转箱体下层板406设有可移动式推杆422；可移动式推杆422上开设有推杆孔421，可通过销钉固定在翻转箱体下层板406上。所述可移动式推杆422前端设有带成型面的激冷模具103；

在本实施例中，翻转箱体401侧边还设有旋转安装板430，便于砂型1的放置与取出。所述旋转安装板430上安装有第二水平夹具432，与第一、二定位板414、415、第一水平夹具416配合，水平方向上锁紧中间砂型1；

在本实施例中，第一定位板414上端，设有竖直夹具441，在竖直方向上锁紧砂型1；

所述翻转箱体上层板405在设有一通孔450，其大小可容纳带带成型面的激冷模具103进出；

5)翻转动力系统5，如图9，本实施例中，所述翻转动力系统5由转盘503与转轴502构成，通过人工驱动转盘503提供翻转动力，所述转轴502与所述翻转箱体401与支撑轴承部件402相对的一侧的法兰404连接。

在本实施例中，所述带成型面的激冷模具103在常温下与待浇注的金属液204的换热能力大于所述砂型1与待浇注的金属液204的换热能力。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种翻转定向冷却的铸造成型系统的使用方法，参考图2、图4、图7-图10，对本发明的铸造成型系统的使用方法进行详细描述，且包括：

a.将所述砂型1置于所述翻转箱体401的翻转箱体上层板405上，在本实施例中，利用在第一、二定位板414、415给砂型1定位后，利用翻转箱体上层板405上第一水平夹具416与旋转安装板430的第二水平夹具432，在水平方向上锁紧砂型1；在本实施例中，利用第一定位板414上的竖直夹具441，在竖直方向上锁紧砂型1；

b.移动所述翻转箱体下层板406上的可移动式推杆422，使可移动式推板422前端的所述带成型面的激冷模具103与所述砂型1型腔底部的砂型底部开口102配合并固定，构成待浇注的组合铸型110，从而限定出型腔104，并通过销钉穿过推杆孔421以固定推杆；

c.人工操作转盘503，带动转轴502，使所述翻转箱体401上翻转180°，所述组合铸型110呈倒置状态；此时，移动所述金属液熔化保温炉201，使所述金属液输送管道203一端与所述砂型1侧壁上的浇注口101配合；

d.启动所述电磁泵205，使所述金属液熔化保温炉201中待浇注的金属液204沿所述金属液输送管道203进入到所述组合铸型110中；

e.在金属液完全充满所述组合铸型110、并受到组合铸型中激冷模具冷却形成一定厚度的金属壳层时，等待一定时间，人工操作转盘503，带动转轴502，使所述翻转箱体401反向翻转180°，所述组合铸型110呈正置状态；

f.撤去所述电磁泵205提供的金属液充型力，使所述组合铸型110中多余的金属液在重力作用下顺着所述金属液输送管道203回流到所述金属液熔化保温炉201中；同时，撤去可移动式推杆422上的销钉，使安装在可移动式推杆422前端的所述带成型面的激冷模具103从所述砂型1中撤离；

g.移动所述外部定向冷却系统3中的所述可移动式承水盘301，使所述冷却喷头302穿过所述翻转箱体401侧壁的窗口403后，移动至所述翻转箱体上层板405上的通孔450正下方，对所述砂型1内撤去激冷模具后露出的铸件金属壳层喷洒冷却液303，直至铸件完全凝固为止；

h.铸件完全凝固后，打开所述定位锁紧机构(即第一、二定位板414、415、第一水平夹具416、第二水平夹具432、竖直夹具441)，推出所述砂型1，取出其中铸件。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述系统包括，

砂型；

金属液输送系统，所述金属液输送系统包括金属液熔化保温炉，金属液输送动力设备，金属液输送管道；所述金属液熔化保温炉中盛放有待浇注的高温金属液；所述金属液熔化保温炉可在预设方向上作往复运动；所述待浇注的高温金属液经金属液输送动力设备进入金属液输送管道，所述金属液输送管道一端可与所述砂型上的浇注口配合；

外部定向冷却系统，所述外部冷却系统包括可移动式承水盘，冷却喷头，用于冷却铸件的冷却流体、储放冷却流体的容器；所述冷却喷头安装在可移动式承水盘上，所述储放冷却流体的容器通过管道连接在冷却喷头进口端；

铸型翻转系统，所述铸型翻转系统包括翻转箱体，连接翻转箱体两侧的支撑轴承部件；所述翻转箱体侧壁上开设窗口，能容纳所述可移动式承水盘进出；所述砂型可拆卸式安装在所述翻转箱体内；

翻转动力系统，所述翻转动力系统为翻转动作提供所需的动力；所述翻转动力系统与所述翻转箱体一侧的法兰连接。

2.根据权利要求1所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述砂型型腔底部设有开口，能与带成型面的激冷模具组合，从而限定出铸型型腔；所述激冷模具的成型面可与所述开口配合并固定。

3.根据权利要求2所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述翻转箱体设有翻转箱体上层板与翻转箱体下层板；所述砂型可拆卸式固定安装在所述翻转箱体上层板上；所述翻转箱体上层板设有通孔，所述通孔大小可容纳所述带成型面的激冷模具进出。

4.根据权利要求3所述的所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述翻转箱体上层板设有定位机构与锁紧机构；所述砂型通过定位机构与锁紧机构可拆卸式固定安装在所述翻转箱体上层板上方。

5.根据权利要求3所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述翻转箱体下层板上设有可上下移动的推动装置，所述带成型面的激冷模具安装在所述推动装置的前端。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述带成型面的激冷模具在常温下与待浇注的高温金属液的换热能力大于所述砂型在常温下与待浇注的高温金属液的换热能力。

7.根据权利要求5所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述推动装置为可移动式推杆或气缸。

8.根据权利要求3所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述翻转箱体上层板上方的翻转箱体侧壁上设有旋转安装板，所述旋转安装板上设有锁紧机构；所述旋转安装板在浇注时起到锁紧铸型，此时旋转安装板处于关闭状态；所述旋转安装板在安装砂型或取出砂型时起到留出安放/脱去通道的作用，此时旋转安装板处于打开状态。

9.根据权利要求1所述的翻转定向冷却铸造成型系统，其特征在于，所述金属液输送动力设备为电磁泵或低压铸造液面加压设备。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的翻转定向冷却铸造成型系统的使用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a.将所述砂型置于翻转箱体的上层板上，利用在上层板上的定位机构定位后，扣合翻转箱体侧壁上设置的旋转安装板，利用上层板上的锁紧机构和旋转安装板上的锁紧机构锁紧砂型；

b.移动所述翻转箱体的下层板上的推动装置，使所述推动装置前端带成型面的激冷模具与所述砂型型腔底部的开口配合并固定，构成待浇注的组合铸型；

c.在所述铸型翻转系统的作用下，安装于所述翻转箱体上的所述组合铸型翻转180°，呈倒置状态；此时，移动所述金属液熔化保温炉，使所述金属液输送管道出口端与所述砂型侧壁上的浇注口配合；

d.启动所述金属液输送动力设备，使所述熔化保温炉中待浇注的高温金属液沿所述金属液输送管道进入到所述组合铸型中；

e.在金属液充满所述组合铸型、并受到组合铸型中激冷模具冷却形成一定厚度的金属壳层时，在保持金属液充型力不变的情况下，再次启动所述铸型翻转系统，使所述翻转箱体反向翻转180°，所述组合铸型呈正置状态；

f.撤去所述金属液输送动力设备提供的充型力，使所述组合铸型中多余的金属液在重力作用下顺着所述金属液输送管道回流到所述金属液熔化保温炉中；同时，移动翻转箱体的下层板上所述推动装置，使安装在推动装置前端的所述激冷模具从所述砂型中撤离；

g.移动所述外部定向冷却系统中的可移动式承水盘，使所述安装于可移动式承水盘上的冷却喷头穿过所述翻转箱体侧壁的窗口后，移动至翻转箱体上层板的通孔正下方，对撤去激冷模具后露出的铸件金属壳层喷洒冷却流体，直至铸件完全凝固为止；

h.铸件完全凝固后，打开翻转箱体上层板的锁紧机构与旋转安装板的锁紧机构，推出所述砂型，取出其中铸件。