CN117920949A - 一种有色金属铸锭自动脱模中空模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有色金属铸锭自动脱模中空模具，模具本体内设敞口模腔且围绕模腔设有中空夹层，模腔底部设有贯穿模具本体的销钉安装孔及顶杆孔，模具本体端面上设有连通中空夹层的进液口、出液口；中空夹层内横向固定有隔板Ⅰ，进液口连通模具本体内的底层中空夹层，出液口连通模具本体内的顶层中空夹层，隔板Ⅰ在冷却液流动方向远离进液口的一端设有连通顶层中空夹层的导通孔Ⅰ。本发明在模具的中空夹层内设置隔板Ⅰ，并配套设置导通孔Ⅰ及进、出液口，将中空夹层形成分层冷却通道并使冷却液自下往上流动，从而既能消除中空夹层内的冷却死角，而且还能提高冷却效率和铸锭质量，具有结构紧凑、冷却效率和铸锭质量高、易脱模的特点。

Description

一种有色金属铸锭自动脱模中空模具

技术领域

本发明涉及有色冶金设备技术领域，具体涉及一种结构紧凑、冷却效率和铸锭质量高、易脱模的有色金属铸锭自动脱模中空模具。

背景技术

有色金属通常指除去铁、锰、铬和铁基合金以外的所有金属及其合金。有色金属，特别是有色金属的合金，由于具有良好的物理和机械性能，因此在航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都有广泛应用。

有色金属冶炼合格后，一般通过将金属熔体注入铸锭模，冷凝形成具有一定断面形状和尺寸的铸锭，然后才能经塑性加工得到各种用途的型材。

目前，如铝锭、锌锭等有色金属铸锭多采用模腔呈底小口大的倒凸字形结构铸锭模，并在模腔两侧的台阶上分别放置下大上小的锥台形销钉，然后在合金熔体浇注冷却后，吊装机通过牵引销钉将合金铸锭脱模并运输到合适位置，随后将销钉砸掉后形成铸锭成品。但是，目前的模具和销钉都是实心结构，且为了保证模具的强度和刚性其壁厚较厚，而有色金属熔体的浇铸温度一般在400℃以上，熔体浇铸到模具后主要以自然冷却、直接水冷、加罩保温冷却及雾化冷却等上表面冷却方式，不仅冷却速度慢导致生产效率低及铸锭脱模困难，而且熔体热量会致使模具温度较高影响使用寿命，并且铸锭主要从模具的上表面冷却，容易造成成分偏析和体积收缩，使得铸锭上表面容易产生宏观缩孔和裂纹，影响铸锭的质量和产成品率。

现有技术中为了解决上述有色金属铸锭模具存在的问题，有通过在铸锭模下部设置顶升装置，然后在铸锭模的模腔底部设置顶升孔以穿过顶升装置的顶升杆，从而实现铸锭自动脱模。同时，在铸锭模上设置环绕模腔的中空夹层，并在铸锭模端面设置与冷却系统连接的进液口和出液口，从而在中空夹层内通入流动的冷却液来间接冷却模腔内的熔体，以实现熔体均匀和快速的冷却，并能显著降低模具的温度以延长使用寿命，而且有效提高了铸锭的质量。但是，由于中空夹层使得模具的强度和刚性较低，致使模具容易变形，不仅影响铸锭的尺寸和表面质量，而且相较实心结构的模具使用寿命难以提高；虽然也有通过在中空夹层内间隔设置若干筋板以连接模腔壁与模具外壁，并在筋板中部开设通孔以通过冷却液，从而增强模具的强度和刚性且不影响冷却，但由于冷却液在中空夹层内自进液口直接流向出液口，而中空夹层因模腔形状限制并不规则，导致冷却液在中空夹层内的温度梯度分布并不均匀，使得冷却液未能与中空夹层内进液口上方及出液口下方角落的热量充分交换就流出，从而降低了冷却效率和冷却均匀性，铸件的质量难以进一步提高，而且设置筋板进一步加剧了温度梯度的不均匀。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种结构紧凑、冷却效率和铸锭质量高、易脱模的有色金属铸锭自动脱模中空模具。

本发明是这样实现的：包括方形结构的模具本体，所述模具本体内设置有敞口的模腔且围绕模腔设置有中空夹层，所述模腔底部分别间隔设置有贯穿模具本体的销钉安装孔及顶杆孔，所述模具本体的端面上分别设置有连通中空夹层的进液口、出液口；

所述中空夹层内横向固定设置有将中空夹层分隔为上下密闭空间的隔板Ⅰ，所述进液口连通模具本体内的底层中空夹层，所述出液口连通模具本体内的顶层中空夹层，所述隔板Ⅰ在冷却液流动方向远离进液口的一端设置有连通顶层中空夹层的导通孔Ⅰ。

进一步的，所述中空夹层内在销钉安装孔的外围设置环形密闭的围板，所述围板的侧壁上贯穿设置导通孔Ⅱ，所述中空夹层内的隔板Ⅰ底部不低于围板的顶端。

进一步的，所述底层中空夹层内在进液口一端的隔板Ⅰ下方纵向密闭设置有隔板Ⅱ，所述进液口连通隔板Ⅱ一侧的底层中空夹层，所述导通孔Ⅰ相较进液口设置在隔板Ⅱ的另一侧。

进一步的，所述导通孔Ⅱ设置在冷却液流动方向远离进液口的围板一侧上部，所述导通孔Ⅱ的上端延伸至围板的顶端。

进一步的，所述出液口设置在远离进液口的模具本体一端且偏向进液口一侧。

进一步的，所述中空夹层内间隔设置有若干竖直的筋板，所述筋板的侧端分别与中空夹层的内壁、外壁、底壁及隔板Ⅰ密封固定连接，所述筋板设置有导通孔Ⅲ，所述底层中空夹层内的导通孔Ⅲ上端延伸至筋板的顶端。

进一步的，所述导通孔Ⅲ的截面积大于进液口及导通孔Ⅱ的通道截面积之和。

进一步的，所述模具本体的端面上设置有至少两个出液口，所述模具本体上全部出液口的通道截面积之和大于进液口及导通孔Ⅱ的通道截面积之和。

进一步的，所述顶层中空夹层中的筋板顶端与中空夹层的顶壁之间设置有间隙，所述顶层中空夹层中的筋板顶端高于顶层中空夹层中的液面高度，所述模具本体上至少设置有一个出液口的上端不低于顶层中空夹层中的筋板顶端。

进一步的，所述模具本体包括上模具体、边框、底板，所述模腔设置于上模具体内，所述上模具体的上端外缘设置有向外延伸的连接翼边，所述连接翼边上设置有连接孔Ⅰ；所述边框为上下开口的方框结构且上下端面均设置有连接螺孔Ⅰ，所述进液口、出液口分别设置在边框的端面上；所述底板为板状结构且分别贯穿设置有与销钉安装孔及顶杆孔对应的通孔、连接螺孔Ⅱ，所述底板上还设置有与连接螺孔Ⅰ对应的连接孔Ⅱ，所述上模具体的连接翼边及底板分别通过螺钉与边框密封连接。

本发明的有益效果：

1、本发明通过在模具的中空夹层内设置隔板Ⅰ，将中空夹层分为至少两层，并配套在隔板Ⅰ上设置导通孔Ⅰ及对应设置进液口和出液口，从而将中空夹层形成分层冷却通道，使得冷却液在中空夹层内形成自下往上分层流动以延长热交换的接触面积和时间，既能有效消除中空夹层内的冷却死角，而且还能实现中空夹层内冷却液热量的充分交换，达到了提高冷却效率和减轻温度梯度分布不均匀的目的，杜绝了模具由于冷却不到位导致的局部过热问题，最终能够显著提高铸锭的质量和模具的使用寿命。

2、本发明通过在模具内设置中空夹层，并且设置隔板Ⅰ及导通孔Ⅰ及对应设置进液口和出液口，使冷却液在中空夹层内形成自下往上分层流动且温度逐渐升高，从而对模腔内的熔体形成自下而上的强制冷却和定向凝固，从而可消除铸锭中心缩松、V型偏析、晶粒粗大和表面裂纹及气泡问题，从而可显著提高铸锭的内在和表面质量；而且强制冷却使得与模腔接触的熔体侧表层和底层首先凝固，而熔体内部进一步冷却会带动表层和底层产生向内收缩的趋势，从而导致冷却铸锭与模腔内壁分离或局部分离以便脱模。

3、本发明在中空夹层内的销钉安装孔外围设置围板，并在围板侧壁上贯穿设置导通孔Ⅱ，使得模腔底部在销钉安装孔外围形成独立的冷却空间，从而便于独立控制销钉内冷却液的温度，既能避免销钉冷却不足而导致其易受损的问题，而且围板还能对自进液口流入的冷却液形成导流以消除冷却死角。

4、本发明的底层中空夹层内在进液口一端的隔板Ⅰ下方纵向密闭设置有隔板Ⅱ，并且进液口及导通孔Ⅰ分设于隔板Ⅱ两侧，从而将底层中空夹层分隔形成O形的冷却通道，能够延长底层中空夹层内的冷却液热交换面积和热交换时间，有效提高底层中空夹层的冷却效率和进一步消除中空夹层内的冷却死角。

5、本发明在中空夹层内间隔密封固定设置若干连接内外壁的竖直筋板，并在筋板设置导通孔Ⅲ，可在不影响冷却的情况下有效提高模具的强度和刚性，使得模具不易变形以提高铸锭的尺寸和表面质量。

6、本发明使围板侧壁上的导通孔Ⅱ上端延伸至围板的顶端，并且使底层中空夹层内的导通孔Ⅲ上端延伸至筋板的顶端，从而能够及时排出围板及底层中空夹层内的冷却液气化产生的蒸汽，可避免围板及底层中空夹层内因蒸汽压力出现顶部冷却空腔而导致侧壁局部过热的问题，有效提高了冷却的均匀性和模具寿命。

综上所述，本发明具有结构紧凑、冷却效率和铸锭质量高、易脱模的特点。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的中部纵向剖视图；

图3为图1去除边框及底板立体结构示意图；

图4为图3的左下仰视图；

图中：1-模具本体，11-上模具体，111-连接翼边，12-边框，13-底板，2-模腔，3-中空夹层，31-隔板Ⅰ，32-底层中空夹层，33-顶层中空夹层，34-导通孔Ⅰ，35-围板，36-导通孔Ⅱ，37-隔板Ⅱ，38-筋板，39-导通孔Ⅲ，4-销钉安装孔，5-顶杆孔，6-进液口，7-出液口，8-螺钉，9-排液口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至4所示，本发明包括方形结构的模具本体1，所述模具本体1内设置有敞口的模腔2且围绕模腔2设置有中空夹层3，所述模腔2底部分别间隔设置有贯穿模具本体1的销钉安装孔4及顶杆孔5，所述模具本体1的端面上分别设置有连通中空夹层3的进液口6、出液口7；

所述中空夹层3内横向固定设置有将中空夹层3分隔为上下密闭空间的隔板Ⅰ31，所述进液口6连通模具本体1内的底层中空夹层32，所述出液口7连通模具本体1内的顶层中空夹层33，所述隔板Ⅰ31在冷却液流动方向远离进液口6的一端设置有连通顶层中空夹层33的导通孔Ⅰ34。

所述中空夹层3内在销钉安装孔4的外围设置环形密闭的围板35，所述围板35的侧壁上贯穿设置导通孔Ⅱ36，所述中空夹层3内的隔板Ⅰ31底部不低于围板35的顶端。

所述底层中空夹层32内在进液口6一端的隔板Ⅰ31下方纵向密闭设置有隔板Ⅱ37，所述进液口6连通隔板Ⅱ37一侧的底层中空夹层32，所述导通孔Ⅰ34相较进液口6设置在隔板Ⅱ37的另一侧。

所述导通孔Ⅱ36设置在冷却液流动方向远离进液口6的围板35一侧上部，所述导通孔Ⅱ36的上端延伸至围板35的顶端。

所述出液口7设置在远离进液口6的模具本体1一端且偏向进液口6一侧。

所述中空夹层3内间隔设置有若干竖直的筋板38，所述筋板38的侧端分别与中空夹层3的内壁、外壁、底壁及隔板Ⅰ31密封固定连接，所述筋板38设置有导通孔Ⅲ39，所述底层中空夹层32内的导通孔Ⅲ39上端延伸至筋板38的顶端。

所述导通孔Ⅲ39的截面积大于进液口6及导通孔Ⅱ36的通道截面积之和。

所述模具本体1的端面上设置有至少两个出液口7，所述模具本体1上全部出液口7的通道截面积之和大于进液口6及导通孔Ⅱ36的通道截面积之和。

所述顶层中空夹层33中的筋板38顶端与中空夹层3的顶壁之间设置有间隙，所述顶层中空夹层33中的筋板38顶端高于顶层中空夹层33中的液面高度，所述模具本体1上至少设置有一个出液口7的上端不低于顶层中空夹层33中的筋板38顶端。

所述模具本体1包括上模具体11、边框12、底板13，所述模腔2设置于上模具体11内，所述上模具体11的上端外缘设置有向外延伸的连接翼边111，所述连接翼边111上设置有连接孔Ⅰ；所述边框12为上下开口的方框结构且上下端面均设置有连接螺孔Ⅰ，所述进液口6、出液口7分别设置在边框12的端面上；所述底板13为板状结构且分别贯穿设置有与销钉安装孔4及顶杆孔5对应的通孔、连接螺孔Ⅱ，所述底板13上还设置有与连接螺孔Ⅰ对应的连接孔Ⅱ，所述上模具体11的连接翼边111及底板13分别通过螺钉8与边框12密封连接。

本发明工作原理和工作过程：

如图1至4所示，浇铸前，先控制冷却系统将冷却液自进液口6及销钉内的导杆注入中空夹层3内，直至出液口7有冷却液体流出，说明模具中空夹层3内已充满冷却液体，之后保持供液压力。浇铸时，向模具的模腔2内注入有色金属熔体，此时，销钉内的导杆喷出的冷却液体对销钉进行冷却后流入围板35内进一步对模腔2的底部进行冷却，最后自围板35的导通孔Ⅱ36汇流到底层中空夹层32内；同时，自进液口6流入的冷却液对底层中空夹层32的围板35外围的模腔2进行冷却，最后汇同围板35内的冷却液自隔板Ⅰ32的导通孔Ⅰ34流入顶层中空夹层33，最终自出液口7流出，实现对模腔2的分层冷却，可以有效提高冷却效率和冷却的均衡性。由于浇注高温有色金属液时，中空夹层3内的部分冷却液被气化，造成模腔2侧壁部分得不到及时冷却，因此将围板35侧壁上的导通孔Ⅱ36上端延伸至围板35的顶端，并且使底层中空夹层32内的导通孔Ⅲ39上端延伸至筋板38的顶端，可以防止冷却液气化后呈蒸气聚集在围板35及底层中空夹层32的顶部，起到较好的均衡冷却的效果。当模腔2内的有色金属液冷却凝固为铸锭后，关闭供液系统停止冷却液循环流动，然后控制顶升装置的活动顶杆顶起，将模腔2内的铸锭顶起，实现有色金属铸锭的自动脱模。当不生产铸锭及模具闲置时，可关闭供液系统的开关，然后通过底板13上的排液口9把中空夹层3内的冷却液排出即可。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种有色金属铸锭自动脱模中空模具，包括方形结构的模具本体（1），所述模具本体（1）内设置有敞口的模腔（2）且围绕模腔（2）设置有中空夹层（3），所述模腔（2）底部分别间隔设置有贯穿模具本体（1）的销钉安装孔（4）及顶杆孔（5），所述模具本体（1）的端面上分别设置有连通中空夹层（3）的进液口（6）、出液口（7）；

其特征在于所述中空夹层（3）内横向固定设置有将中空夹层（3）分隔为上下密闭空间的隔板Ⅰ（31），所述进液口（6）连通模具本体（1）内的底层中空夹层（32），所述出液口（7）连通模具本体（1）内的顶层中空夹层（33），所述隔板Ⅰ（31）在冷却液流动方向远离进液口（6）的一端设置有连通顶层中空夹层（33）的导通孔Ⅰ（34）。

2.根据权利要求1所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述中空夹层（3）内在销钉安装孔（4）的外围设置环形密闭的围板（35），所述围板（35）的侧壁上贯穿设置导通孔Ⅱ（36），所述中空夹层（3）内的隔板Ⅰ（31）底部不低于围板（35）的顶端。

3.根据权利要求2所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述底层中空夹层（32）内在进液口（6）一端的隔板Ⅰ（31）下方纵向密闭设置有隔板Ⅱ（37），所述进液口（6）连通隔板Ⅱ（37）一侧的底层中空夹层（32），所述导通孔Ⅰ（34）相较进液口（6）设置在隔板Ⅱ（37）的另一侧。

4.根据权利要求3所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述导通孔Ⅱ（36）设置在冷却液流动方向远离进液口（6）的围板（35）一侧上部，所述导通孔Ⅱ（36）的上端延伸至围板（35）的顶端。

5.根据权利要求3所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述出液口（7）设置在远离进液口（6）的模具本体（1）一端且偏向进液口（6）一侧。

6.根据权利要求2至5任意一项所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述中空夹层（3）内间隔设置有若干竖直的筋板（38），所述筋板（38）的侧端分别与中空夹层（3）的内壁、外壁、底壁及隔板Ⅰ（31）密封固定连接，所述筋板（38）设置有导通孔Ⅲ（39），所述底层中空夹层（32）内的导通孔Ⅲ（39）上端延伸至筋板（38）的顶端。

7.根据权利要求6所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述导通孔Ⅲ（39）的截面积大于进液口（6）及导通孔Ⅱ（36）的通道截面积之和。

8.根据权利要求6所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述模具本体（1）的端面上设置有至少两个出液口（7），所述模具本体（1）上全部出液口（7）的通道截面积之和大于进液口（6）及导通孔Ⅱ（36）的通道截面积之和。

9.根据权利要求8所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述顶层中空夹层（33）中的筋板（38）顶端与中空夹层（3）的顶壁之间设置有间隙，所述顶层中空夹层（33）中的筋板（38）顶端高于顶层中空夹层（33）中的液面高度，所述模具本体（1）上至少设置有一个出液口（7）的上端不低于顶层中空夹层（33）中的筋板（38）顶端。

10.根据权利要求6所述有色金属铸锭自动脱模中空模具，其特征在于所述模具本体（1）包括上模具体（11）、边框（12）、底板（13），所述模腔（2）设置于上模具体（11）内，所述上模具体（11）的上端外缘设置有向外延伸的连接翼边（111），所述连接翼边（111）上设置有连接孔Ⅰ；所述边框（12）为上下开口的方框结构且上下端面均设置有连接螺孔Ⅰ，所述进液口（6）、出液口（7）分别设置在边框（12）的端面上；所述底板（13）为板状结构且分别贯穿设置有与销钉安装孔（4）及顶杆孔（5）对应的通孔、连接螺孔Ⅱ，所述底板（13）上还设置有与连接螺孔Ⅰ对应的连接孔Ⅱ，所述上模具体（11）的连接翼边（111）及底板（13）分别通过螺钉（8）与边框（12）密封连接。