CN201042732Y - 带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具 - Google Patents

Abstract

一种带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，合箱面为有定位凹槽的正八角形，对应于磨球的模具表面为半球面，其上有凸起的筋，以加大散热量；上、下模均有八条呈辐射状的散热片，其中通过球心的4条为随形设计；不通过球心的4条散热片，上模最高处与浇口平，下模的4条散热片高于保温底套，且不连通；模具采用精密铸造方法铸造成型，精整后即为成品，以保留铸件表面的等轴细晶粒组织，还能采用硬度高的耐磨、耐热材料生产，进一步提高使用寿命，特别是可以使磨球的表面硬度与球心的硬度差大为降低，同一球面的硬度差也大为降低，提高了磨球的质量和球磨效率。

Description

带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具

一、所属技术领域

本实用新型涉及一项金属型铸造模具，具体是带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具。

二、背景技术

改革开放以前，磨球用的较少，生产分散，磨球质量参差不齐，对其生产技术少有研究。1988年，安徽宁国的企业看准了这个市场，联合一些专家、学者、大专院校、科研单位下大力气进行研究，经过数年的努力，摸索出一整套生产磨球和球模的生产方法和工艺。宁国因此成了我国的磨球及球模生产基地和研发中心，参与制定了相关的国家标准，宁国设计的金属型铸造磨球模具因此也成为国内磨球生产的首选。

宁国的磨球金属型铸造模具采用圆柱形设计，上下分型。浇道设在中心，球模分布在周围，球的数量因球径不同而异。如直径为110mm的球，球模为4个，即一付球模一次铸磨球4个，图1为其示意图。

模具采用灰铸铁毛坯经机加工而成。

为了确保磨球的表面硬度与球心的硬度差小于3度(洛氏硬度)，要求金属型铸造模具与浇注到该模具的全部金属液(包括球重和浇、冒口、内浇道)的重量比为5-7(宁国人将这个比值定义为“模比”)，因此，模具的重量很大。例如，当磨球的直径为110mm时，取“模比”为5时，上、下模的总重为128kg，可保证硬度差可小于3度；“模比”为7时，重量为156kg。

模具采用定位销定位，定位销设在分型面上。

模具的工作面，即球碗为“嵌入式”，可以更换一次，以提高使用寿命。

这种模具有如下不足之处：

(1)只能采用易于加工的材料，使用寿命低。要提高模具的使用寿命，必须采用耐磨、耐激冷激热、耐高温金属液冲击的材料，或者采用铸造方法直接成型，以保留铸件表面的等轴细晶粒组织。但前者加工难度大，加工成本将大幅度提高，甚至无法加工；后者则尺寸精度和表面光洁度达不到要求。

(2)模具外形设计为扁圆柱体，不能随铸件的外形而变化，造成散热不均。特别是下模直接放在地面上，无法通风，散热条件极差，没有创造良好的散热条件，利用散热以形成需要的冷却强度。

(3)由于散热不均匀，同一球面上的硬度不均匀。经实测，表面4个点(通过球心切开，在断面圆周上选4个均匀分布的点)分别是47.5°、48°、49°、50°，硬度差达到2.5度。这样，工作中的磨损也不同，圆整度逐渐破坏，使磨球不能滚动，效率降低。

(4)模具重量太大，浪费了资源，恶化了操作人员的劳动条件。

(5)采用定位销定位，使用中销和销孔都容易磨损，导致错箱，影响磨球的圆整度；合模时只能从一个方向操作，而且，定位销设在分型面上，不便于观察，操作起来很不方便，也增加了操作人员的劳动强度。

(6)模具采用机加工成型，不仅成本高，而且不可避免地出现误差，不同模具之间的上下模难以互换；而实际使用中下模的散热通风最差，热疲劳损伤比上模重，寿命比上模低，但由于互换性差，只能整体报废，增大了生产成本。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，以解决上述问题。

本实用新型提出的技术方案是：外型采用“带散热片的随形”设计，采用陶瓷型精密铸造技术(或其他能满足技术要求的精密铸造技术)直接铸造成型的生产方案，以解决上述问题。结构示意图见图2。

具体发明是：

(1)模具的上、下端面(即上、下模的外形)，对应于球碗为四个半球，半球面上分布着突出的“筋”，例如格筋、条筋、放射筋等，它们高2-10mm、宽2-10mm，以提高散热表面。

(2)上、下模均有4条通过半球中心、呈辐射状均布的“随形散热片”，其厚度为5-25mm，高度为5-25mm，它们又是“加强筋”，这4条散热片与半球的弧面保持等高。

在每两个半球之间另外有1条呈辐射状的散热片，共4条。

在上模中，不通过半球中心的4条散热片在半球圆心构成的圆周内与浇口持平，使模具翻转时平稳；在圆周以外可以与圆周内等高，也可以大倒圆(附图中为等高)、大倒角或缺失。

下模中，不通过半球中心的4条散热片与上模相同，但高于保温底套约10-20mm，中间并不连通，以利于下模散热。

调整散热片的面积，就可以获得需要的冷却强度。

(3)模具的合模面为正八角形。对应于两球之间的八角形侧面，开有凹槽，用于定位，避免错箱。浇铸操作时只要对准定位凹槽，可从四个方向准确定位。模具边还有斜度为5°-10°的合模子扣，使定位准确。

(4)本实用新型采用精密铸造方法制造，优先采用陶瓷型精密铸造方法。在各种精铸方法中，陶瓷型最适合生产模具，其尺寸精度(CT5)和表面粗糙度(一般可达到6.3μm，最好的能达到1.6μm)都能满足模具的要求。而且，最容易上马，一般铸造厂只要添置几样专用设备即可生产。

铸成的金属型铸造模具的铸件，只需切除浇、冒口、清砂、抛光，即为成品。模具的工作面保留了铸件的等轴细晶组织(这是铸件中力学性能最好的部分)，所以即便使用相同的材料，其耐热、耐磨性能也能大幅度提高。由于使用铸造方法生产，可以选用耐磨、耐热性能好的材料，如蠕墨铸铁等，进一步大幅度提高模具的寿命。

如果已有其他精密铸造条件，并且能满足技术要求，也可使用已有的精密铸造方法。

实施本发明的优点在于：就模具本身而言，

(1)本实用新型由于增大了散热面积，模具的“模比”可以降低，以改善工人的劳动条件，降低消耗。

(2)模具的母模用数控机床加工，精度和光洁度高。由于使用铸造方法制造，用一幅母模造型，使互换性好；同时，具有生产周期短、能大幅度降低成本，降低消耗的优点。

(3)提高了模具的使用寿命。

采用本实用新型模具生产的磨球的产品质量和使用寿命均大幅度提高。由于采用了“随形”设计，使铸件散热均匀，降低了磨球表面冷却强度的不均匀性，同一球面上的硬度差大幅度减少(经对试验样品实测，表面4点的的硬度差为0.5°)；由于大大提高了模具的散热面积，加强了心部的冷却强度，使表面平均硬度与球心的硬度差大幅度减少(实测为0.25°)。

四、附图说明

图1是宁国模具的结构示意图，图中1为定位销。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为A-A剖面，其中1为球碗；2为定位凹槽；3为锥形排气孔，设计为锥形，利于清理；4为浇口；5为保温底套孔，用于在浇铸时填充保温材料，以使铁水保温；6为合模子扣，合模子扣的倾角为5-10°，角度大一点，合模更方便。7是“抬箱搭子”，用于使用抬箱工具(钢筋)移动模具；8是散热片；9是随形散热片；10为抬箱孔，是与地面平行的Φ18×50的深孔，工人操作时，模具要保持300℃左右的温度，以免激热炸模，并保持铁水的流动性，利于充型，所以操作时，工人只能用两根钢筋插入抬箱孔移动模具。

图4为B向俯视图。

图5为C向仰视图，图中11为散热突筋。

五、具体实施方案

以陶瓷型精密铸造为例进行说明。

将设计好的平面图转换为三维图，在数控机床上加工成需要的母模。配制好的硅酸乙脂水解液，加固化剂和耐火粉料调制成流动性好的陶瓷浆液，用陶瓷浆液对母模进行浇注造型。陶瓷浆液固化后立即脱模，并喷洒酒精点燃，同时，用喷灯喷烧。然后进入焙烧炉焙烧。

焙烧完毕，合箱浇铸。打箱落砂后，切除浇、冒口，用高压水枪清砂，再用抛光机抛光，然后回火，即可使用。

Claims (6)

1.一种带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：模具上、下端面对应于磨球的部分为带有散热片的半球形。

2.根据权利要求1所述的带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：模具上、下端面对应于磨球的部分的半球面上，分布着高出表面的突筋，用于加强散热。

3.根据权利要求1所述的带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：模具上、下模各设有4条通过球心、与半球弧面保持等高的散热片。

4.根据权利要求1所述的带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：模具的上、下端面各设有4条散热片，它们位于两球之间，它们在由4个半球构成的圆周内，与合箱面平行。上模的散热片与浇口持平；下模的散热片高于模具保温底套表面，中心部分不相连。

5.根据权利要求1所述的带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：模具的合箱面为正八角形，相对球的侧面为平面，两半球之间的侧面上有凹下的定位槽。

6.根据权利要求1所述的带散热片的制造球磨机磨球的金属型铸造模具，其特征在于：上下模用子扣合模，合模倾角为5-10°。

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