CN112045168A - 一种熔铸模具及其温度控制方法、装置 - Google Patents

一种熔铸模具及其温度控制方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种熔铸模具及其温度控制方法、装置，涉及熔铸成型技术领域，所述熔铸模具包括：熔铸模具本体；多个温度调节腔体，多个所述温度调节腔体由下至上依次围设在所述熔铸模具本体的外壁面上；每一所述温度调节腔体分别包括与外界连通的第一开口；多个保温容器，每一所述保温容器分别存储一种温度的液体；多个所述保温容器分别通过第一导管连接流量控制器，所述流量控制器通过第二导管连接所述第一开口；通过所述第一开口，所述保温容器内的所述液体能够流入所述温度调节腔体内。本发明的方案实现对熔铸模具本体内部的熔融材料凝固成型过程中的温度控制，减少和控制出现缩孔缩松的位置，提高产品质量。

Description

一种熔铸模具及其温度控制方法、装置
技术领域
本发明属于熔铸成型技术领域，尤其是涉及一种熔铸模具及其温度控制方法、装置。
背景技术
图1为某熔融材料(例如高能材料)的具有冒口补缩熔铸的熔铸模具，采用传统熔铸方法时，即直接将熔融态的高能材料浇入熔铸模具本体而不施加任何调节措施，由于熔铸模具本体的外壁面和冒口处与外界换热，熔铸速度又较为缓慢，因而材料具有外层和下部先凝固，中心偏上的部位较后凝固的特点。而且在高能材料冷却凝固的过程中，后凝固的部分对周围先凝固的部分有一定补缩作用，所以越先凝固的部位越不容易出现缩孔或缩松；反之，越后凝固的部位因为缺少其他部位补缩，越有可能产生缩孔或缩松。因此，在传统熔铸条件下，高能材料熔铸成品内部中心偏上部位也就是较后凝固的部位极易产生缩孔缩松，严重影响成品质量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种熔铸模具及其温度控制方法、装置，从而解决现有技术中由于熔铸模具本体内的温度场不可控，无法调节浇入熔融材料各部分的冷却速度和凝固顺序，易产生缩孔缩松，严重影响成型质量的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种熔铸模具，包括：
熔铸模具本体；
多个温度调节腔体，多个所述温度调节腔体由下至上依次围设在所述熔铸模具本体的外壁面上；每一所述温度调节腔体分别包括与外界连通的第一开口；
多个保温容器，每一所述保温容器分别存储一种温度的液体；多个所述保温容器分别通过第一保温导管连接流量控制器，所述流量控制器通过第二保温导管连接所述第一开口；
通过所述第一开口，所述保温容器内的所述液体能够流入所述温度调节腔体内。
可选地，多个所述保温容器至少包括：
第一保温容器，存储有温度大于或等于所述熔铸模具本体中熔融材料的熔铸温度的液体；
第二保温容器，存储有温度小于或等于所述熔铸模具本体所处室温的液体。
可选地，每一个所述温度调节腔体还分别包括与外界连通的第二开口，通过所述第二开口，所述温度调节腔体内的液体流出。
可选地，所述第二开口分别通过第三保温导管连接升温装置和降温装置，所述升温装置和所述降温装置分别通过第四保温导管连接所述保温容器；
所述升温装置用于升高所述第二开口流出的所述温度调节腔体内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中；
所述降温装置用于降低所述第二开口流出的所述温度调节腔体内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中。
可选地，所述熔铸模具还包括：
第一测温仪，与所述流量控制器连接，用于检测多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的温度；
第二测温仪，与所述温度调节腔体连接，用于检测每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度，并反馈至所述流量控制器。
可选地，多个所述温度调节腔体的第一开口分别通过第二保温导管连接不同的所述流量控制器。
可选地，所述熔铸模具还包括：
控制器，与每一所述流量控制器连接，用于控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例。
本发明的实施例还提供一种熔铸模具的温度控制方法，应用于如上所述的熔铸模具，所述方法包括：
根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
根据所述第一温度，控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
可选地，所述方法还包括：
获取每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度；
根据所述实际温度，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
本发明的实施例还提供一种熔铸模具的温度控制装置，包括：
获取模块，用于根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
调节模块，用于根据所述第一温度，控制流量控制器的打开状态，调节多个保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体进入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例的熔铸模具，通过流量控制器控制不同温度的多个所述保温容器内的液体的混合比例，并流入由下至上依次围设在熔铸模具本体的外壁面上的多个所述温度调节腔体中，有效控制所述熔铸模具本体的外壁面温度分布，调节所述熔铸模具本体内部的温度场，进而在凝固成型过程中，调节所述熔铸模具本体中不同部位的熔融材料，例如高能材料的冷却速度和凝固顺序，减少和控制缩孔缩松的位置，提高产品质量。
附图说明
图1为现有技术中的熔铸模具的一般结构示意图；
图2为本发明实施例的熔铸模具的控制原理示意图；
图3为本发明实施例的温度调节腔体的剖视图；
图4为本发明实施例的温度调节腔体的俯视图；
图5为本发明实施例的熔铸模具的第一实施例的示意图；
图6为本发明实施例的熔铸模具的第二实施例的示意图；
图7为本发明实施例的熔铸模具的温度控制方法的步骤图；
图8为本发明实施例的熔铸模具的温度控制装置的示意图。
附图标记说明：
1-熔铸模具本体；2、3、4、5-温度调节腔体；31-第一开口；32-第二开口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例针对现有技术中由于熔铸模具本体内的温度场不可控，无法调节浇入熔融材料各部分的冷却速度和凝固顺序，易产生缩孔缩松，严重影响成型质量的问题，提供一种熔铸模具及其温度控制方法、装置。
本发明的一实施例提供了一种熔铸模具，请参照图2至6所示，所述熔铸模具包括：
熔铸模具本体1；
多个温度调节腔体2、3、4、5，多个所述温度调节腔体2、3、4、5由下至上依次围设在所述熔铸模具本体1的外壁面上；每一所述温度调节腔体2、3、4、5分别包括与外界连通的第一开口31；
多个保温容器，每一所述保温容器分别存储一种温度的液体；多个所述保温容器分别通过第一保温导管连接流量控制器，所述流量控制器通过第二保温导管连接所述第一开口31；
通过所述第一开口31，所述保温容器内的所述液体能够流入所述温度调节腔体2、3、4、5内。
本发明的上述实施例中，通过流量控制器控制不同温度的所述保温容器内的液体的混合比例，并分别流入多个所述温度调节腔体2、3、4、5中，多个所述温度调节腔体2、3、4、5由下至上依次围设在所述熔铸本体1的外壁面上，可有效控制所述熔铸模具本体1中不同部位的外壁面温度，调节所述熔铸模具本体1内部的温度场，进而在熔铸成型过程中，调节所述熔铸模具本体1内部不同部位的熔融材料，尤其是高能材料的冷却速度和凝固顺序，减少和控制缩孔缩松的位置，提高产品质量。
需要说明的是，本发明实施例中的所述熔铸模具有实现所述熔铸模具本体1的分区温度调节的作用，不影响原所述熔铸模具本体1的功能，所述熔铸模具本体1的具体形状可适当调整，在此不作对比限制。
此外，多个所述温度调节腔体2、3、4、5的具体形状和数量根据所述熔铸模具本体1的形状设计，确保可以通过调节多个所述温度调节腔体2、3、4、5的液体温度来快速调节其贴合的所述熔铸模具本体1的外壁面温度。如图3和4所示，所述温度调节腔体2、3、4、5均为中空薄壁腔体结构，采用导热系数较高的材料制作，例如铜。
本发明的第一实施例中，请参照图5所示，所述熔铸模具本体1的外壁面，由下至上围设三个独立的温度调节腔体2、3、4，实现三个区域温度调节和控制。三个所述温度调节腔体2、3、4中流入第一温度的液体，该第一温度为调节所述熔铸模具本体1中熔融材料凝固成型的温度。三个所述温度调节腔体2、3、4与所述熔铸模具本体1外壁面的接触区域大小可根据模拟仿真或试验确定。而且各自存储的液体所需要的第一温度以及该第一温度对应的保持时间根据所述流量控制器中预存的温度与时间关系曲线确定，该温度与时间关系曲线也可根据模拟仿真或试验确定。
本发明的第二实施例中，请参照图6所示，与第一实施例相比，在所述熔铸模具本体1的主体部分与冒口的交界处的外壁再增设一个温度调节腔体5，分四个区域调节和控制温度，对所述熔铸模具本体1的外壁面，实现更精细的温度调节，从而更精准的控制熔融材料的凝固成型过程。
具体地，多个所述保温容器至少包括：
第一保温容器，存储有温度大于或等于所述熔铸模具本体1中熔融材料的熔铸温度的液体；
第二保温容器，存储有温度小于或等于所述熔铸模具本体1所处室温的液体。
本实施例中，不同温度的液体通过第一保温导管由所述保温容器流入至所述流量控制器中，由流量控制器控制多个所述保温容器流入的不同温度液体的流量比例，获得第一温度的混合流体。
需要说明的是，多个所述保温容器内存储有比热容较大的液体，例如水。
具体地，每一个所述温度调节腔体2、3、4、5还分别包括与外界连通的第二开口32，通过所述第二开口32，所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体流出。
本实施例中，所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体由于换热会发生温度变化，而且随着熔铸模具本体1中的熔融材料不断凝固成型，所需要的所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体温度也发生变化，不满足调节当前成型状态的外壁面温度分布要求的液体需要通过所述第二开口32流出。
进一步地，所述第二开口32分别通过第三保温导管连接升温装置和降温装置，所述升温装置和所述降温装置分别通过第四保温导管连接所述保温容器；
所述升温装置用于升高所述第二开口32流出的所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中；
所述降温装置用于降低所述第二开口32流出的所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中。
需要说明的是，多个所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体可分别通过所述升温装置和所述降温装置进行升温和降温，再通过所述第四保温导管流入至对应的保温容器中，循环利用。此外，多个所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体还可直接流出至外界，在本次熔铸过程中不再加以利用。
具体地，所述熔铸模具还包括：
第一测温仪，与所述流量控制器连接，用于检测多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的温度；
第二测温仪，与所述温度调节腔体2、3、4、5连接，用于检测每一所述温度调节腔体2、3、4、5所存储的液体的实际温度，并反馈至所述流量控制器。
需要说明的是，所述流量控制器中包括一计时装置，通过该计时装置获取所述熔铸模具本体1中熔融材料开始熔铸的时刻、当前已凝固成型的时刻；根据预存的温度与时间关系曲线，获取在当前已凝固成型的时刻下，所述温度调节腔体2、3、4、5内的液体所需要调节到的第一温度，以及根据所述第一测温仪检测到的流过该流量控制器的第一保温容器的液体的温度、第二保温容器的液体的温度，获取所述第一保温容器、所述第二保温容器中液体的混合比例。
进一步地，如图2所示，多个所述温度调节腔体2、3、4、5的第一开口31分别通过第二保温导管连接不同的所述流量控制器。
进一步地，所述熔铸模具还包括：
控制器，与每一所述流量控制器连接，用于控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例。
本实施例中，多个所述温度调节腔体2、3、4、5连接不同的所述流量控制器，多个所述流量控制器再连接所述控制器。所述温度与时间关系曲线还可预存在所述控制器中，由所述控制器控制每一所述流量控制器的打开状态，调节流过每一所述流量控制器的液体的混合比例，获得满足温度与时间关系曲线的特点温度的液体。
本发明的实施例还提供一种熔铸模具的温度控制方法，应用于如上所述的熔铸模具，请参照图7，所述方法包括：
步骤S71，根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
本步骤中，多个所述温度调节腔体2、3、4、5由下至上依次围设在所述熔铸模具本体1的外壁面上，通过所述保温容器、所述第一保温导管和所述流量控制器，获得第一温度的液体，由每一所述第一开口31分别流入多个所述温度调节腔体2、3、4、5中，使每一所述温度调节腔体2、3、4、5的温度保持相对稳定，从而控制所述熔铸模具本体1外壁面的温度分布，进而调节内部的温度场，控制熔融材料凝固成型的过程。
步骤S72，根据所述第一温度，控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
本步骤中，根据温度与时间关系曲线，可预存在所述流量控制器或者所述控制器中，控制所述流量控制器的打开状态以及调节流过所述流量控制器的液体的比例。通过所述第一开口31和所述第二开口32，控制液体的流入和流出，浇入熔融材料时通过不断流入第一温度的液体，调节所述熔铸模具本体1中内部的温度场。
本发明的上述实施例中，所述熔铸模具的温度控制方法适用于熔融材料的熔铸成型工艺，尤其适用于高能材料熔铸成型工艺，调节浇入所述熔铸模具本体1内部的高能材料各部分的冷却速度和凝固顺序，使得正在凝固的部位尽量都有来自周围其他部位的补缩，或尽量控制缩孔缩松出现在冒口处的位置，提高产品质量。进一步地，所述方法还包括：
获取每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度；
根据所述实际温度，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
本实施例中，由于该熔铸模具存在时间延迟，需要采用第二测温仪对每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度进行检测，并将该实际温度反馈至所述流量控制器或者所述控制器，重新调节通过所述流量控制器的液体的比例达到第一温度，有效调节和控制所述熔铸模具本体1外壁面的温度分布，更精细地控制熔融材料的冷却速度和凝固顺序。
本发明的实施例还提供一种熔铸模具的温度控制装置，请参照图8，所述装置包括：
获取模块81，用于根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
调节模块82，用于根据所述第一温度，控制流量控制器的打开状态，调节多个保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体进入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
所述装置还包括：
第一获取模块，用于获取每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度；
第一调节模块，用于根据所述实际温度，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
本发明实施例中的熔铸模具的温度控制装置可以高效地调节和控制熔铸模具本体1内部的温度场，尤其适用于高能材料熔铸成型，其成本较低，还可灵活调整结构布置，减少和控制熔融材料凝固成型过程中出现的缩孔缩松位置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种熔铸模具，其特征在于，包括：
熔铸模具本体；
多个温度调节腔体，多个所述温度调节腔体由下至上依次围设在所述熔铸模具本体的外壁面上；每一所述温度调节腔体分别包括与外界连通的第一开口；
多个保温容器，每一所述保温容器分别存储一种温度的液体；多个所述保温容器分别通过第一保温导管连接流量控制器，所述流量控制器通过第二保温导管连接所述第一开口；
通过所述第一开口，所述保温容器内的所述液体能够流入所述温度调节腔体内。
2.根据权利要求1所述的熔铸模具，其特征在于，多个所述保温容器至少包括：
第一保温容器，存储有温度大于或等于所述熔铸模具本体中熔融材料的熔铸温度的液体；
第二保温容器，存储有温度小于或等于所述熔铸模具本体所处室温的液体。
3.根据权利要求1所述的熔铸模具，其特征在于，每一个所述温度调节腔体还分别包括与外界连通的第二开口，通过所述第二开口，所述温度调节腔体内的液体流出。
4.根据权利要求3所述的熔铸模具，其特征在于，所述第二开口分别通过第三保温导管连接升温装置和降温装置，所述升温装置和所述降温装置分别通过第四保温导管连接所述保温容器；
所述升温装置用于升高所述第二开口流出的所述温度调节腔体内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中；
所述降温装置用于降低所述第二开口流出的所述温度调节腔体内的液体的温度，并回流至对应的所述保温容器中。
5.根据权利要求1所述的熔铸模具，其特征在于，还包括：
第一测温仪，与所述流量控制器连接，用于检测多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的温度；
第二测温仪，与所述温度调节腔体连接，用于检测每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度，并反馈至所述流量控制器。
6.根据权利要求1所述的熔铸模具，其特征在于，多个所述温度调节腔体的第一开口分别通过第二保温导管连接不同的所述流量控制器。
7.根据权利要求1所述的熔铸模具，其特征在于，还包括：
控制器，与每一所述流量控制器连接，用于控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例。
8.一种熔铸模具的温度控制方法，应用于如权利要求1至7中任一项所述的熔铸模具，其特征在于，所述方法包括：
根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
根据所述第一温度，控制所述流量控制器的打开状态，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
9.根据权利要求8所述的熔铸模具的温度控制方法，其特征在于，还包括：
获取每一所述温度调节腔体所存储的液体的实际温度；
根据所述实际温度，调节多个所述保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体流入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
10.一种熔铸模具的温度控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据预存的温度与时间关系曲线，获取在熔铸模具本体内熔铸熔融材料过程中，所述熔铸模具本体上对应每一温度调节腔体所存储的液体的第一温度；
调节模块，用于根据所述第一温度，控制流量控制器的打开状态，调节多个保温容器内的液体流过所述流量控制器的比例，使多个所述保温容器内的液体进入相应的所述温度调节腔体内达到所述第一温度。
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