CN117696868A - 一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺，涉及熔铸装置技术领域，包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，炉体装置包括外坩埚和内坩埚，内坩埚内设置有过滤机构，过滤机构的下方设置有出料口，冷却装置包括冷却套和设置在冷却套下侧的冷却盘，模具装置包括成型模具，成型模具设置在冷却盘上且顶端穿过冷却套，升降装置与冷却盘相连；本发明在惰性气体保护下进行镁锭的融化、浇筑及成型，有效杜绝氧化；通过过滤机构有效去除金属杂质及氧化物夹渣，从而形成净密的高纯镁铸棒；采用冷却套和冷却盘冷却的方式有效减小铸锭晶粒尺寸，使组织均匀化，减少偏析，提高力学性能，保证产品品质；还可一次同时浇筑多个模具，生产效率高效。

Description

一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺

技术领域

本发明涉及熔铸装置技术领域，具体涉及一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺。

背景技术

医用高纯镁是一种高纯度的镁材料，具有很高的生物相容性和生物可降解性，被广泛应用于医疗领域，医用高纯镁的应用包括骨科、心血管、神经和口腔等领域。

熔铸炉作为一种可用于生产高纯镁铸棒的装置使用较为普遍，现有的出现了一种高纯镁的熔铸炉，其包括上盖、炉体、坩埚、阀体控制机构、模具箱、模具升降机构、真空系统、惰性气体保护系统，模具箱内设置有模具，模具的下方设置冷却盘，在生产的过程中，通过冷却盘冷却液镁，使其形成高纯镁铸棒，仅通过冷却盘冷却的方式，由于高纯镁铸棒较高，其中、上部区段温度高，无法快速凝固，不但冷却效果差，熔铸效率低，而且所生产的高纯镁棒晶粒粗大，后续挤压时会导致质量变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高纯生物医用材料熔铸装备，以解决现有技术中存在的现有熔铸炉生产高纯镁铸棒效率低，质量差的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果；详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种高纯生物医用材料熔铸装备，包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，其中：所述炉体装置包括外坩埚和设置在所述外坩埚内部的内坩埚，所述内坩埚内设置有过滤机构，所述过滤机构的下方设置有出料口；所述冷却装置包括冷却套和冷却盘，所述冷却套连接设置在所述外坩埚底侧，所述冷却盘设置在所述冷却套的下侧；所述模具装置包括成型模具，所述成型模具设置在所述冷却盘上，所述成型模具的顶端穿过所述冷却套，并置于所述出料口的下方；所述升降装置与所述冷却盘相连，且能带动所述冷却盘升降。

优选地，所述炉体装置包括分体式炉体，所述分体式炉体包括左炉体、右炉体和移动驱动机构，其中：所述左炉体和所述右炉体可移动夹设在所述外坩埚的两侧；所述移动驱动机构与所述左炉体和/或所述右炉体传动相连，且能带动所述左炉体和/或所述右炉体移动。

优选地，所述外坩埚包括外坩埚盖、外坩埚体和密封圈，其中：所述外坩埚盖可开合设置在所述外坩埚体的顶部，所述外坩埚盖上设置有真空接口，所述外坩埚盖上设置有安全阀、第一排气阀和爆破片装置；所述外坩埚体设置在所述左炉体和所述右炉体之间，所述外坩埚体的外壁、所述左炉体的内壁和所述右炉体的内壁之间围成由上至下依次分布的第一加热腔和第二加热腔；所述密封圈设置在外坩埚盖与所述外坩埚体之间，所述外坩埚盖对应所述密封圈的位置设置有上环形冷却流道，所述外坩埚体对应所述密封圈的位置设置有下环形冷却流道，所述上环形冷却流道和所述下环形冷却流道用于所述密封圈的冷却。

优选地，所述内坩埚包括内坩埚盖和内坩埚体，其中：所述内坩埚盖可开合设置在所述内坩埚体的顶部；所述内坩埚体内由上至下依次设置有第一容置腔和第二容置腔，所述过滤机构设置在所述第一容置腔和所述第二容置腔之间，所述第一容置腔用于盛放待熔铸镁锭，所述第二容置腔用于盛放过滤后的高纯净镁液，所述出料口连通设置在所述第二容置腔底部，所述出料口的位置设置有锥体阀门机构，所述锥体阀门机构与所述升降装置联动。

优选地，所述炉体装置包括分流器，所述分流器设置在所述出料口的底侧，并位于所述成型模具的上方；所述分流器包括分流器本体，所述分流器本体内设置有锥形导流柱，所述锥形导流柱与所述出料口同轴设置，所述分流器本体内相对于所述锥形导流柱周向均匀设置有多个分流口，所述成型模具的数量与所述分流口的数量相同，每个所述分流口与对应所述成型模具相连通。

优选地，所述冷却套内设置有第一冷却腔和导向腔，其中：所述第一冷却腔连通设置有第一进液管和第一出液管，所述第一进液管位于所述第一出液管的下方；所述导向腔沿所述冷却套轴向贯通设置，所述成型模具穿过所述导向腔，且与所述导向腔滑动配合。

优选地，所述冷却盘的内部设置有第二冷却腔，所述冷却盘上与所述第二冷却腔连通设置有第二进液管和第二出液管，其中：所述第二冷却腔的内顶壁连接设置有换热齿片，所述换热齿片设置为环形，所述换热齿片的数量设置为多个，所有所述换热齿片由内至外依次间隔设置；所述第二出液管的进液端设置在所述第二冷却腔内部，且靠近所述第二冷却腔内顶壁的位置，所述第二进液管的出液端设置在所述第二冷却腔的内底壁上；最外层所述换热齿片的底端设置有外倒角，所述第二出液管的进液端设置在最外层所述换热齿片的外侧。

优选地，所述模具装置包括模具箱，所述模具箱连接设置在所述冷却套的底侧，所述冷却盘能在所述模具箱内部升降；所述模具箱设置有用于取放所述成型模具的箱门；所述模具箱连接设置有第二排气阀、压力表和真空阀。

优选地，所述升降装置包括升降管、升降驱动机构和导向机构，其中：所述升降管的顶端与所述冷却盘相连，所述升降管的底端穿过所述模具箱，所述升降管通过动密封机构与所述模具箱相连；所述升降驱动机构与所述升降管相连，且能驱动所述升降管升降；所述导向机构包括竖直设置的导向件和可移动设置在所述导向件上的移动件，所述升降管与所述移动件相连，且同步升降。

本发明提供一种高纯生物医用材料熔铸工艺，包括至少以下步骤：

步骤(I)，将待熔铸镁锭放置在内坩埚内，密封外坩埚；

步骤(II)，对炉体装置进行抽真空处理，并通入惰性保护气体；

步骤(III)，待熔铸镁锭在内坩埚内融化，并形成待过滤镁液；

步骤(IV)，待过滤镁液经过滤机构过滤氧化物夹渣、金属杂质后，形成高纯净镁液；

步骤(V)，高纯净镁液经出料口的锥体阀门机构注入至成型模具，冷却套和冷却盘分别由成型模具圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，使高纯净镁液成型为高纯镁铸棒；

步骤(VI)，当高纯镁铸棒达到成型量后，升降装置启动，带动冷却盘和成型模具向下移动，移动到位后，将高纯镁铸棒由成型模具中取出，熔铸完成。

本发明提供的一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺至少具有以下有益效果：

所述高纯生物医用材料熔铸装备包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，所述炉体装置包括外坩埚和设置在所述外坩埚内部的内坩埚，所述内坩埚内设置有过滤机构，所述过滤机构的下方设置有出料口，外坩埚和内坩埚相互配合，在惰性保护气体下熔铸镁锭，能够有效避免熔铸过程中的氧化，过滤机构能够有效过滤融化后的镁液，滤去金属杂质和氧化物夹渣，从而形成高纯净镁液。

所述冷却装置包括冷却套和冷却盘，所述冷却套连接设置在外坩埚底侧，所述冷却盘设置在所述冷却套的下侧，所述模具装置包括成型模具，所述成型模具设置在所述冷却盘上，所述成型模具的顶端穿过所述冷却套，并置于所述出料口的下方，在成型的过程中，冷却套和冷却盘分别沿成型模具圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，从而形成净密的高纯镁铸棒，采用冷却套和冷却盘结合冷却方式能够有效减小铸锭晶粒尺寸，使组织均匀化，减少偏析，提高力学性能，保证高纯镁铸棒的品质。

所述升降装置与所述冷却盘相连，且能带动所述冷却盘升降，出料时，升降装置带动冷却盘下降，从而实现后续高纯镁锭的出料。

本发明在惰性气体保护下进行待熔铸镁锭的融化、浇筑及成型，能够有效杜绝氧化；通过过滤机构能够有效去除金属杂质及氧化物夹渣，从而形成净密的高纯镁铸棒；采用冷却套和冷却盘结合冷却的方式有效减小铸锭晶粒尺寸，使组织均匀化，减少偏析，提高力学性能，保证高纯镁铸棒的品质；同时，还可一次同时浇筑多个模具，显著提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明的结构示意图；

图2是本发明支撑装置和炉体装置的结构示意图；

图3是本发明炉体装置的剖视示意图；

图4是本发明炉体装置的俯视示意图；

图5是本发明外坩埚和内坩埚的剖视示意图；

图6是本发明外坩埚的俯视示意图；

图7是本发明的A部放大图；

图8是本发明的B部放大图；

图9是本发明分流器的剖视示意图；

图10是本发明支撑架的剖视示意图；

图11是本发明放置在下支撑环上的分流器俯视示意图；

图12是本发明冷却装置、模具装置和升降装置的结构示意图；

图13是本发明定位盘、冷却盘和模具的安装俯视示意图；

图14是本发明冷却套的剖视示意图；

图15是本发明的C部放大图；

图16是本发明的D部放大图；

图17是本发明模具箱的结构示意图；

图18是本发明升降驱动机构的结构示意图。

附图标记

1、支撑装置；11、机架；12、支撑平台；13、轨道；14、悬架；15、围栏；16、楼梯；17、支架；2、炉体装置；21、外坩埚；211、外坩埚盖；2111、上环形冷却流道；2112、冷却液接口；212、外坩埚体；2121、加强肋环；2122、下环形冷却流道；213、密封圈；214、真空接口；215、安全阀；216、第一排气阀；217、爆破片装置；22、内坩埚；221、内坩埚盖；222、内坩埚体；223、第一容置腔；224、第二容置腔；2241、出料口；225、锥体阀门机构；23、分体式炉体；231、左炉体；232、右炉体；233、移动驱动机构；234、第一加热腔；235、第二加热腔；24、过滤机构；25、分流器；251、分流器本体；252、锥形导流柱；253、分流口；254、限位沟槽；26、支撑架；261、上支撑环；262、下支撑环；263、支撑杆；3、冷却装置；31、冷却套；311、导向腔；312、第一冷却腔；313、第一进液管；314、第一出液管；315、支撑座；32、冷却盘；321、限位柱；322、上盘体；3221、换热齿片；3222、倒角；323、下盘体；324、第二冷却腔；325、第二进液管；3251、进液接头；326、第二出液管；3261、出液接头；33、定位盘；331、定位通槽；332、弧形限位槽；333、安装轴；4、模具装置；41、成型模具；42、模具箱；421、箱门；4211、铰链；422、第二排气阀；423、压力表；424、真空阀；425、加强条；5、升降装置；51、升降管；52、升降驱动机构；521、动力机构；522、传动机构；523、升降丝杆；524、升降座；53、导向机构；531、导轨组件；5311、导轨；532、导向杆组件；5321、升降杆体；5322、固定杆套；54、动密封机构；6、镁锭。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种高纯生物医用材料熔铸装备，参考图1-图17所示，所述高纯生物医用材料熔铸装备包括炉体装置2、冷却装置3、模具装置4和升降装置5。

炉体装置2包括外坩埚21和设置在外坩埚21内部的内坩埚22，内坩埚22内设置有过滤机构24，过滤机构24的下方设置有出料口2241。

冷却装置3包括冷却套31和冷却盘32，冷却套31连接设置在外坩埚21底侧，冷却盘32设置在冷却套31的下侧。

模具装置4包括成型模具41，成型模具41设置在冷却盘32上，成型模具41的顶端敞开，成型模具41的顶端可移动穿过冷却套31，并置于出料口2241的下方。

升降装置5与冷却盘32相连，且能带动冷却盘32升降。

生产高纯镁时，将待熔铸镁锭6放置在内坩埚22内，并密封外坩埚21，然后对炉体装置2进行抽真空处理，并通入惰性保护气体，待熔铸镁锭6在内坩埚22内融化并形成待过滤镁液，待过滤镁液流经过滤机构24后形成高纯净镁液，并由出料口2241进入至成型模具41，此时，冷却套31和冷却盘32沿成型模具41的圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，从而形成高纯镁铸棒。

在上述过程中，待熔铸镁锭6在惰性气体的保护下融化、浇筑及成型，能够有效杜绝氧化。

过滤时，过滤机构24能够有效去除金属杂质及氧化物夹渣，从而得到高纯净镁液。

冷却时，冷却套31和冷却盘32相互配合，能够包裹成型模具41的周壁和底壁，不但能够实现对高纯净镁液的快速冷却，而且晶粒度可控，所生产的高纯镁铸棒组织致密，品质优越。

取料时，升降装置5通过升降动作，便于高纯镁铸棒出料，能够实现重复、连续生产，效率高效。

实施例2：

实施例2建立在实施例1的基础上：

如图1和图2所示，所述高纯生物医用材料熔铸装备包括支撑装置1，炉体装置2、冷却装置3、模具装置4和升降装置5均设置在支撑装置1上。

支撑装置1设置为层级结构，其包括机架11和设置在机架11上侧的支撑平台12，支撑平台12沿边缘设置有围栏15，机架11的一侧设置有用于通向支撑平台12的楼梯16。

如图3和图4所示，支撑平台12上设置有轨道13，炉体装置2包括分体式炉体23，分体式炉体23包括左炉体231、右炉体232和移动驱动机构233。

左炉体231和右炉体232相对夹设在外坩埚21的两侧，左炉体231的底部设置有与轨道13相适配的第一移动座，右炉体232的底部设置有与轨道13相适配的第二移动座，左炉体231和右炉体232分别通过所述第一移动座和所述第二移动座可移动设置在轨道13上。

轨道13能够有效限定左炉体231和右炉体232的移动轨迹，保证分合炉效果。

可选地，所述第一移动座和所述第二移动座均设置为滑座，其底端设置有与轨道13滑动配合的滑槽。

另一可选地，所述第一移动座和所述第二移动座的底部均设置有滚轮，所述滚轮与轨道13滚动配合。

移动驱动机构233可采用伸缩装置，如液压杆、气压杆或者电动伸缩杆，也可采用具有丝杠螺母机构的直线模组等。

可选地，移动驱动机构233的移动端与左炉体231或右炉体232相连，并能带动左炉体231或右炉体232沿轨道13移动。

另一可选地，移动驱动机构233的数量设置为两个，两个移动驱动机构233的移动端分别与左炉体231和右炉体232相连，两个移动驱动机构233驱动左炉体231和右炉体232同步相向或相背移动。

具有左炉体231和右炉体232的分体式炉体23，一方面为夹持结构，以夹持的方式牢固固定坩埚，从而保证熔铸效果，另一方面为分体结构，方便拆装及后期维护。

作为可选的实施方式，如图5-图7所示，外坩埚21为金属坩埚，其包括外坩埚盖211、外坩埚体212和密封圈213。

外坩埚体212设置在左炉体231和右炉体232之间，外坩埚21的外壁、左炉体231的内壁和右炉体232的内壁之间围成由上至下依次分布的第一加热腔234和第二加热腔235，第一加热腔234和第二加热腔235内分别设置有第一加热装置和第二加热装置，从而形成上温区和下温区，实现温度的梯度变化。

外坩埚体212的顶部设置有开口，所述开口的位置设置有法兰，外坩埚盖211与外坩埚体212法兰连接，从而可开合至所述开口上，所述法兰的顶面上开设有环形槽，密封圈213设置在所述环形槽内，外坩埚盖211对应密封圈213的位置设置有上环形冷却流道2111，上环形冷却流道2111连接设置有冷却液接口2112，所述法兰对应密封圈213的位置设置有下环形冷却流道2122，下环形冷却流道2122连接设置有冷却液接口，上环形冷却流道2111和下环形冷却流道2122相对应，其分别位于密封圈213的上侧和下侧，能够有效对其进行冷却，保证其密封效果。

如图5所示，外坩埚体212上设置有加强肋环2121，加强肋环2121能够有效提高外坩埚体212的结构强度，避免其因压力变化、温度变化而出现变形。

加强肋环2121包括设置于外坩埚体212外壁上的外加强肋环和设置于外坩埚体212内壁上的内加强肋环。

如图6所示，外坩埚盖211上设置有真空接口214，真空接口214不但能够用于抽真空，而且通过安装真空规管能够对炉体内部的真空度进行测量。

外坩埚盖211上设置有第一排气阀216，用于开盖前排气。

外坩埚盖211上设置有安全阀215，避免炉体内部压力过大，进一步地，外坩埚盖211上还设置有爆破片装置217，能够实现快速泄压，保证设备使用安全。

作为可选的实施方式，如图5所示，内坩埚22采用石墨坩埚，其包括顶部敞开的内坩埚体222和可开合设置在内坩埚体222顶部的内坩埚盖221，内坩埚体222内设置有容置腔。

所述容置腔包括第一容置腔223和连通设置在第一容置腔223下侧的第二容置腔224，过滤机构24设置在第一容置腔223和第二容置腔224之间。

在生产高纯镁铸棒的过程中，盛放在第一容置腔223内的待熔铸镁锭6经加热后形成待过滤镁液，待过滤镁液经过滤机构24过滤后，形成高纯净镁液，并流至第二容置腔224内。

过滤机构24设置为过滤板，所述过滤板能够有效过滤金属杂质及氧化镁夹渣，保证所生产高纯镁铸棒的净密性。

出料口2241连通设置在第二容置腔224底部，出料口2241的位置设置有锥体阀门机构225，锥体阀门机构225用于出料口2241的通断控制。

作为可选的实施方式，如图8和图9所示，炉体装置2包括分流器25，分流器25设置在出料口2241的底侧，并位于成型模具41的上方。

分流器25包括分流器本体251，分流器本体251内设置有锥形导流柱252，锥形导流柱252与出料口2241同轴设置，分流器本体251内相对于锥形导流柱252周向均匀设置有多个分流口253，成型模具41的数量与分流口253的数量相同，每个分流口253与对应成型模具41相连通。

当锥体阀门机构225关闭时，出料口2241封堵。

当锥体阀门机构225打开时，出料口2241导通，高纯净镁液经出料口2241流入至分流器本体251内，并经锥形导流柱252引流至不同的分流口253，从而进入至对应成型模具41内冷却成型。

锥体阀门机构225与升降装置5联动，升降装置5可由上侧或下侧方向带动锥体阀门机构225上下动作，从而实现出料口2241的通断控制。

结合图8所示，锥体阀门机构225设置为锥形封堵塞，其上移时，导通出料口2241，下移时，封堵出料口2241，锥形导流柱252的顶部向上延伸并形成抵接柱，所述抵接柱与所述封堵塞的底部相抵，分流器25的底部与成型模具41顶部相抵。

如此，升降装置5升降，即可带动锥体阀门机构225动作，实现出料口2241的封堵和导通。

作为可选地实施方式，如图5、图10和图11所示，外坩埚21内设置有支撑架26，支撑架26包括上支撑环261和设置在上支撑环261下侧的下支撑环262，上支撑环261和下支撑环262通过支撑杆263连接，支撑杆263的数量设置为多个，所有支撑杆263沿周向均匀分布。

上支撑环261放置在对应的所述内加强肋环上，内坩埚22设置在上支撑环261上，分流器25设置在下支撑环262上。

分流器本体251的外壁沿周向设置有多个限位沟槽254，限位沟槽254的数量与支撑杆263的数量相同且一一对应，支撑杆263穿过对应限位沟槽254，限位沟槽254具有限位作用，使分流器25能够稳定沿支撑杆263上下移动。

作为可选的实施方式，如图12-图15所示，冷却套31内设置有第一冷却腔312和导向腔311。

第一冷却腔312连通设置有第一进液管313和第一出液管314，在生产高纯镁铸棒的过程中，冷却液经第一进液管313进入至第一冷却腔312，并由第一出液管314排出，第一进液管313、第一冷却腔312和第一出液管314能够形成第一冷却液循环回路。

第一进液管313位于第一出液管314的下方，第一进液管313的出液端位于靠近第一冷却腔312底腔壁的位置，第一出液管314的进液端位于靠近第一冷却腔312顶腔壁的位置，采用下进上出的方式，能够有效保证冷却液充满第一冷却腔312，提高冷却套31的冷却效果。

导向腔311沿冷却套31轴向贯通设置，成型模具41穿过导向腔311，且与导向腔311滑动配合，导向腔311的数量设置为多个，所有导向腔311沿冷却套31周向均匀设置。

冷却装置3包括定位盘33，定位盘33连接设置在冷却盘32顶侧，定位盘33上对应导向腔311的位置设置有用于定位成型模具41的定位通槽331。

导向腔311、定位通槽331、分流器25的分流口253以及成型模具41的数量相同。

可选地，如图13所示，导向腔311、定位通槽331、分流器25的分流口253以及成型模具41的数量设置为三个。

定位盘33的圆心位置设置有安装轴333，安装轴333安装至冷却盘32顶部的圆心位置，通过安装轴333，定位盘33能够相对于冷却盘32转动，如此，便于成型模具41定位插入至导向腔311内。

定位盘33上设置有弧形限位槽332，弧形限位槽332的圆心与安装轴333同心设置，冷却盘32的顶侧设置有限位柱321，限位柱321插入至弧形限位槽332内，弧形限位槽332具有限位作用，能够有效限定定位盘33与冷却盘32的相对转动角度。

具体的，在实际使用的过程中，可根据实际需求，设置具有相应数量、相应尺寸分流口253的分流器25，也可取消分流器25，对应的设置相应数量规格的成型模具41，设置相应规格的冷却套31及定位盘33，从而实现不同规格高纯镁铸棒的生产。

作为可选地实施方式，如图14所示，冷却套31的外壁连接设置有支撑座315，支撑座315上贯通设置有多个用于安装螺纹紧固件的安装孔。

支撑平台12的底侧连接设置有悬架14，冷却套31通过支撑座315安装至悬架14上。

作为可选的实施方式，如图15所示，冷却盘32包括上盘体322、下盘体323、第二进液管325和第二出液管326。

上盘体322设置为底侧敞开的桶体结构，下盘体323设置为顶侧敞开的桶体结构，下盘体323焊接至上盘体322下侧，且与上盘体322围成第二冷却腔324，第二冷却腔324为封闭腔室，第二进液管325的出液端与第二冷却腔324相连通，第二出液管326的进液端与第二冷却腔324相连通。

在生产高纯镁铸棒的过程中，冷却液经第二进液管325进入至第二冷却腔324，并由第二出液管326排出，第二进液管325、第二冷却腔324和第二出液管326能够形成第二冷却液循环回路。

上盘体322的内顶壁连接设置有换热齿片3221，换热齿片3221设置为环形，换热齿片3221能够有效增大换热面积，提高冷却盘32的冷却效果。

换热齿片3221设置为环形，换热齿片3221的数量设置为多个，所有换热齿片3221由内至外依次间隔设置。

可选地，换热齿片3221设置为整段式结构，其为连续的圆形状，具有较大的换热面积。

另一可选地，换热齿片3221设置为分段式结构，其依次间隔分布，呈圆形状，具有较好的流通效果。

如图15所示，第二出液管326的进液端设置在第二冷却腔324内部，且靠近上盘体322内顶壁的位置，第二进液管325的出液端设置在下盘体323的内底壁上。

采用下进上出的方式，能够有效保证冷却液充满第二冷却腔324，提高冷却盘32的冷却效果。

进一步地，第二出液管326的进液端设置在最外层换热齿片3221的外侧，最外层换热齿片3221的底端设置有外倒角3222。

如此，在保证冷却液充满冷却盘32的同时，提高冷却液的流通效果。

作为可选的实施方式，如图12和图17所示，模具装置4包括模具箱42，模具箱42连接设置在冷却套31的底侧，冷却盘32能在模具箱42内部升降。

模具箱42包括箱体和通过铰链4211可翻转设置在所述箱体上的箱门421，通过开合箱门421，能够实现成型模具41的取放。

模具箱42连接设置有第二排气阀422，用于排气。

模具箱42连接设置有压力表423，能够实时检测炉体装置2的内部保护气体的压力。

模具箱42连接设置有真空阀424，用于抽真空。

在生产高纯镁铸棒的过程中，对装置进行抽真空，并补充氩气，形成惰性气体氛围，不但不会引入污染，而且能够有效杜绝待熔铸镁锭6在融化、浇筑及成型过程的氧化问题，保证生产质量。

作为可选的实施方式，如图12和图16所示，升降装置5包括升降管51和升降驱动机构52。

升降管51的顶端与冷却盘32相连，升降管51与冷却盘32同步升降，升降管51的底端穿过模具箱42，升降管51通过动密封机构54与模具箱42相连。

第二进液管325的进液端穿过升降管51的底端，并连接有进液接头3251，第二出液管326的出液端穿过升降管51的底端，并连接有出液接头3261。

如图18所示，升降驱动机构52包括动力机构521、传动机构522、升降丝杆523和升降座524，动力机构521通过传动机构522与升降丝杆523相连，支撑平台12的下方设置有支架17，升降丝杆523竖直可转动设置在支架17上，升降座524上设置有螺纹孔，升降丝杆523穿过所述螺纹孔，且与所述螺纹孔螺纹配合，升降管51设置在升降座524上，且与升降座524同步升降。

在实际使用的过程中，动力机构521启动，通过传动机构522带动升降丝杆523转动，升降座524沿升降丝杆523轴向移动，从而带动升降管51升降。

可选地，动力机构521采用电机，传动机构522采用齿轮传动机构、带传动机构或链传动机构。

作为可选的实施方式，升降装置5包括导向机构53，导向机构53包括导轨组件531和导向杆组件532。

导轨组件531包括竖直导轨5311，竖直导轨5311竖直设置在支架17上，升降座524与竖直导轨5311相适配，升降座524滑动设置在竖直导轨5311上。

导轨组件531能够有效限定升降管51的升降轨迹，使其升降过程更加稳定。

导向杆组件532包括升降杆体5321和与升降杆体5321滑动配合的固定杆套5322，升降杆体5321的顶端与冷却盘32相连，固定杆套5322固定设置在模具箱42上，升降杆体5321的底端穿过固定杆套5322。

导向杆组件532能够有效避免升降管51在升降的过程中，发生径向转动，进一步提高其升降的稳定性。

优选地，导向杆组件532的数量设置为两个，两个导向杆组件532相对于升降管51对称设置。

实施例3

本发明提供一种高纯生物医用材料熔铸工艺，包括至少以下步骤：

步骤(I)，将待熔铸镁锭6放置在内坩埚22内，密封外坩埚盖211；

步骤(II)，对炉体装置2进行抽真空处理，并通入惰性保护气体；

步骤(III)，待熔铸镁锭6在内坩埚22内融化，并形成待过滤镁液；

步骤(IV)，待过滤镁液流经过滤机构24过滤氧化物夹渣、金属杂质后，形成高纯净镁液；

步骤(V)，锥体阀门机构225打开，出料口2241导通，高纯净镁液经出料口2241注入至成型模具41，冷却介质进入冷却套31和冷却盘32，分别由成型模具41圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，使高纯净镁液成型为高纯镁铸棒；

步骤(VI)，当高纯镁铸棒达到成型量后，升降装置5启动，带动冷却盘32和成型模具41向下移动，移动到位后，打开模具箱42的箱门421，将高纯镁铸棒由成型模具41中取出，熔铸完成。

本发明适用于高纯镁或镁合金的熔铸，同样适用于其他金属的熔铸。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，其中：

所述炉体装置包括外坩埚和设置在所述外坩埚内部的内坩埚，所述内坩埚内设置有过滤机构，所述过滤机构的下方设置有出料口；

所述冷却装置包括冷却套和冷却盘，所述冷却套连接设置在所述外坩埚底侧，所述冷却盘设置在所述冷却套的下侧；

所述模具装置包括成型模具，所述成型模具设置在所述冷却盘上，所述成型模具的顶端穿过所述冷却套，并置于所述出料口的下方；

所述升降装置与所述冷却盘相连，且能带动所述冷却盘升降。

2.根据权利要求1所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述炉体装置包括分体式炉体，所述分体式炉体包括左炉体、右炉体和移动驱动机构，其中：

所述左炉体和所述右炉体可移动夹设在所述外坩埚的两侧；

所述移动驱动机构与所述左炉体和/或所述右炉体传动相连，且能带动所述左炉体和/或所述右炉体移动。

3.根据权利要求2所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述外坩埚包括外坩埚盖、外坩埚体和密封圈，其中：

所述外坩埚盖可开合设置在所述外坩埚体的顶部，所述外坩埚盖上设置有真空接口，所述外坩埚盖上设置有安全阀、第一排气阀和爆破片装置；

所述外坩埚体设置在所述左炉体和所述右炉体之间，所述外坩埚体的外壁、所述左炉体的内壁和所述右炉体的内壁之间围成由上至下依次分布的第一加热腔和第二加热腔；

所述密封圈设置在外坩埚盖与所述外坩埚体之间，所述外坩埚盖对应所述密封圈的位置设置有上环形冷却流道，所述外坩埚体对应所述密封圈的位置设置有下环形冷却流道，所述上环形冷却流道和所述下环形冷却流道用于所述密封圈的冷却。

4.根据权利要求2所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述内坩埚包括内坩埚盖和内坩埚体，其中：

所述内坩埚盖可开合设置在所述内坩埚体的顶部；

所述内坩埚体内由上至下依次设置有第一容置腔和第二容置腔，所述过滤机构设置在所述第一容置腔和所述第二容置腔之间，所述第一容置腔用于盛放待熔铸镁锭，所述第二容置腔用于盛放过滤后的高纯净镁液，所述出料口连通设置在所述第二容置腔底部，所述出料口的位置设置有锥体阀门机构，所述锥体阀门机构与所述升降装置联动。

5.根据权利要求1所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述炉体装置包括分流器，所述分流器设置在所述出料口的底侧，并位于所述成型模具的上方；

所述分流器包括分流器本体，所述分流器本体内设置有锥形导流柱，所述锥形导流柱与所述出料口同轴设置，所述分流器本体内相对于所述锥形导流柱周向均匀设置有多个分流口，所述成型模具的数量与所述分流口的数量相同，每个所述分流口与对应所述成型模具相连通。

6.根据权利要求1所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述冷却套内设置有第一冷却腔和导向腔，其中：

所述第一冷却腔连通设置有第一进液管和第一出液管，所述第一进液管位于所述第一出液管的下方；

所述导向腔沿所述冷却套轴向贯通设置，所述成型模具穿过所述导向腔，且与所述导向腔滑动配合。

7.根据权利要求1所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述冷却盘的内部设置有第二冷却腔，所述冷却盘上与所述第二冷却腔连通设置有第二进液管和第二出液管，其中：

所述第二冷却腔的内顶壁连接设置有换热齿片，所述换热齿片设置为环形，所述换热齿片的数量设置为多个，所有所述换热齿片由内至外依次间隔设置；

所述第二出液管的进液端设置在所述第二冷却腔内部，且靠近所述第二冷却腔内顶壁的位置，所述第二进液管的出液端设置在所述第二冷却腔的内底壁上；

最外层所述换热齿片的底端设置有外倒角，所述第二出液管的进液端设置在最外层所述换热齿片的外侧。

8.根据权利要求1所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述模具装置包括模具箱，所述模具箱连接设置在所述冷却套的底侧，所述冷却盘能在所述模具箱内部升降；

所述模具箱设置有用于取放所述成型模具的箱门；

所述模具箱连接设置有第二排气阀、压力表和真空阀。

9.根据权利要求8所述的高纯生物医用材料熔铸装备，其特征在于，所述升降装置包括升降管、升降驱动机构和导向机构，其中：

所述升降管的顶端与所述冷却盘相连，所述升降管的底端穿过所述模具箱，所述升降管通过动密封机构与所述模具箱相连；

所述升降驱动机构与所述升降管相连，且能驱动所述升降管升降；

所述导向机构包括竖直设置的导向件和可移动设置在所述导向件上的移动件，所述升降管与所述移动件相连，且同步升降。

10.一种高纯生物医用材料熔铸工艺，其特征在于，包括至少以下步骤：

步骤(I)，将待熔铸镁锭放置在内坩埚内，密封外坩埚；

步骤(II)，对炉体装置进行抽真空处理，并通入惰性保护气体；

步骤(III)，待熔铸镁锭在内坩埚内融化，并形成待过滤镁液；

步骤(IV)，待过滤镁液经过滤机构过滤氧化物夹渣、金属杂质后，形成高纯净镁液；

步骤(V)，高纯净镁液经出料口的锥体阀门机构注入至成型模具，冷却套和冷却盘分别由成型模具圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，使高纯净镁液成型为高纯镁铸棒；

步骤(VI)，当高纯镁铸棒达到成型量后，升降装置启动，带动冷却盘和成型模具向下移动，移动到位后，将高纯镁铸棒由成型模具中取出，熔铸完成。