CN201783618U - 一种试验用轻合金金属型铸造模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种试验用轻合金金属型铸造模具，包括两对接的模块，模块中设有取样部以及供合金液倒入浇注的浇道，其中模块中还设有包括电加热元件的电热系统，该电加热元件设置在所述模块内部四周。电热系统通电后电加热元件产生热电效应并将热能传递给模块进行预热，可省略将模具放入、拿出保温炉的过程，加上金属型模具相对较重，在模具内置电加热元件的设计可减少了很多工作量，而且在浇注时对模具温度还可进行控制，从而对研究模具温度与材料性能的关系提供了可靠的参考数据。本实用新型主要用于镁合金熔炼浇注过程，具有结构简单、加工容易、操作简便、试样性能良好、模具温度可控等特点。该模具也可应用于其它轻合金材料的浇注。

Description

一种试验用轻合金金属型铸造模具 

技术领域

本实用新型涉及一种金属型铸造模具，具体是一种试验用轻合金金属型铸造模具。 

背景技术

目前，轻合金材料以其优异的特性而越来越受到重视，而要了解各种轻合金的性能则需要对其进行试验，铸造轻合金的试验过程对模具的要求主要是保证工艺过程的重现性、样品性能稳定性、样品性能和产品性能接近性和操作的简便性。特别是对镁合金的试验，镁合金以其重量轻、比强度和比刚度高以及可回收利用等优点，成为汽车、3C等行业的首选材料，因此对试样镁合金的要求更为严格。 

国家标准“铸造镁合金”(GB1177-91)提供了一种用于镁合金砂型铸造试样的模具。该标准介绍了铸造镁合金的砂型单铸试样及其浇冒口系统。试样直径为ф12±0.25mm，标距为其直径的5倍。每模次完成2根试样。砂型铸造的工艺复杂，耗时长，加工余量大，模具温度不易控制，一个模具只能浇注一次，所以效率低，耗材多。而且浇注出来的镁合金样品缺陷多、性能不稳定。 

另外，国家知识产权局于2008年3月5日公开的一篇专利号为200720070727.2的“镁合金金属型铸造模具”，该专利适用于镁合金的金属型铸造，包括冒口补缩部位、取样部、直浇道、上内浇道、下内浇道。使用此种模具要在浇注前将模具放入炉内进行预热，到预定温度后再从炉内拿出再浇注。得到的取样部位为长方体，然后再根据性能测试的要求进行取样加工。长方体的边部和心部性能有所差别，所以可能会导致加工出来的试样性能有区别。实际生产中要求毛坯铸件的尺寸接近产品尺寸，加工 余量较少。而用该模具加工出来的试样只是长方体试样的一部分，不能真实反映合金的整体性能。在温度控制方面，由于不能保证每次从保温炉拿出模具到浇注开始时的时间一致，对试样性能也造成一定的影响。 

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种解决现有试验用合金在模具温度控制、性能稳定、加工余量等方面的不足，带有电加热功能的金属型铸造模具。 

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是： 

一种试验用轻合金金属型铸造模具，包括两对接的模块，所述模块中设有取样部以及供合金液倒入浇注的浇道，其特征在于所述模块中还设有包括电加热元件的电热系统，所述电加热元件设置在所述模块内部四周，所述电热系统通电后所述电加热元件产生热电效应并将热能传递给模块进行预热。 

其中，上述电加热元件为电阻丝加热棒，上述模块内部对应设有若干组装置孔，所述电阻丝加热棒插置于所述装置孔中从而实现电阻丝加热棒通电后其热能传递给模块。为实现能均匀加热模块，上述装置孔均匀间隔排布于模块内部靠外侧的位置，上述电加热元件插置于所述装置孔中而实现通电后可均匀加热模块。 

为了达到该模具温度可控的目的，本实用新型还包括有温控系统，所述温控系统与电热系统相关联。本实用新型的温控系统包括带有电热偶的温度控制仪，上述两模块的对接处开设有供电热偶插入的插孔，所述插孔的尾端靠近所述取样部，通过插入电热偶可测量和控制电热系统对模块的加热温度。 

为了有效避免浇注过程中出现卷气现象，保证合金液的稳定充型、顺序凝固，上述浇道包括有竖向设置的折弯浇道和横向设置且位于折弯浇道下端的横浇道，所述折弯浇道上端设有呈倒置圆台的浇口。上述折弯浇道分为上半部的垂直部分和下半部的倾斜部分，两部分夹角为95°-115°。 

本实用新型的模块中设有两个以上的取样部，所述取样部的正上方设有呈倒置圆台形状的冒口补缩部位。 

本实用新型由于采用了在模块中设置包括电加热元件的电热系统，将电加热元件设置在模块内，从而可利用电热系统通电后电加热元件产生热电效应并将热能传递给模块进行预热，省略了2次将模具放入、拿出保温炉的过程，加上金属型模具相对较重，模具内置电加热元件的设计减少了很多工作量，而且还设有用于控制电热系统的加热温度的温度控制仪，保证浇注时的模具温度可控，从而对研究模具温度与材料性能的关系提供了可靠的参考数据；又由于将浇道分设成上半部垂直、下半部倾斜的折弯浇道和位于折弯浇道下端的横浇道，故浇注时采用了底注式浇注，有效地避免了浇注过程中的卷气现象，保证合金液的稳定充型、顺序凝固；又由于在取样部上方设有倒置圆台形状的冒口补缩部位，该部位的作用是凝固时对取样部进行凝固补缩，最大程度上减少了合金取样部在凝固过程中存在的气孔和疏松现象，确保了组织和性能的稳定性。综上所述，本实用新型所述的试验用合金金属型铸造模具具有结构简单、加工容易、操作简便、试样性能良好、模具温度可控等特点。 

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

附图说明

图1是本实用新型的分开状态下的立体结构示意图； 

图2是本实用新型的使用时的主视结构示意图； 

图3是图2中A-A的剖视结构示意图。 

具体实施方式

如图1至图3所示，该实用新型描述的一种试验用轻合金金属型铸造模具，包括两对接的模块1，模块1中设有取样部2以及供合金液倒入浇注的浇道3，为了在温度控制方面能保证每次浇注时模具的温度稳定，该实用新型的模块1中还设有包括电加热元件4的电热系统，电加热元件4均匀分布于所述模块1内部四周，电热系统通电后电加热元件4产生热电效应 并将热能传递给模块1进行预热，省略了2次将模具放入、拿出保温炉的过程，加上金属型模具相对较重，模具内置电加热元件4的设计减少了很多工作量，而且还设有用于控制电热系统的加热温度的温度控制仪5，保证浇注时的模具温度可控，从而对研究模具温度与材料性能的关系提供了可靠的参考数据。 

该实施例的电加热元件4是采用电阻丝加热棒，如图3所示，在每一模块1的内部四周纵向间隔设有五列装置孔11，如图1所示，该电阻丝加热棒就装置在该装置孔11中，从而形成了整个模具共有五组电加热元件4，保证通电后模具的受热均匀，当然也可以设置三组、四组、六组的电加热元件4，其数量的变化对于该领域的技术人员是可以预料到的。该实施例的浇道3分为折弯浇道31和横浇道32两个，其中折弯浇道31的上半部为垂直部分，下半部为倾斜部分，垂直部分与倾斜部分的夹角为95°-115°，最佳角度为100°，其中垂直部分上端与一个呈倒置圆台形状的浇口30连接，倾斜部分下端与横浇道32的中心连接，该横浇道32为水平设置，在折弯浇道31的下端。横浇道32的两侧则连接有取样部2，该实施例共设有3个取样部2，这3个取样部2的形状和尺寸接近拉伸性能和蠕变性能对检验试样的要求，加工余量只有1.5mm，保证了铸件实际性能和测试试样力学性能的一致性，此外在取样部2的上端连接有冒口补缩部位6，该冒口补缩部位6的形状也呈倒置圆台，最大程度上减少了合金在取样部2凝固过程中存在的气孔和疏松现象，确保了组织和性能的稳定性。如图2所示，该实施例的温控系统是采用外置式的，在模块1的其中一块模具中间设有插孔12，该插孔12的端部靠近取样部2，但不与取样部2接触，温度控制仪5的2个电热偶51探头分别插入该插孔12中，从而可测量到该模具的温度，并通过该温度控制仪5控制对模具的加热温度，保证浇注时的模具温度可控。为方便移动模具和分开模块1，拿出试样部2，该实施例在模块1的两侧设有把手13。 

该实施例的各个部件的位置和具体尺寸如下：模具整体尺寸为长 220mm，宽100mm，高270mm，制作材料是H13模具钢；折弯浇道31位于模块的中间，其垂直部分直径是ф20mm，长度是50mm，倾斜部分直径为20mm，长度为130mm；横浇道32位于模具的底部，其直径为ф15mm，长度为146mm；浇口30的尺寸是高40mm，顶部ф50mm，底部ф20mm；取样部2基本按照力学性能测试试样要求设计，其中右侧2根取样部2是用于拉伸性能测试的试棒，适用于常温和高温拉伸，试样直径为ф8mm，标距部分长40mm，夹头部分直径为ф12mm，长度60mm，加工拉伸试样时可以将多余的夹头部位加工成所需的金相组织、成分检验等试样，左侧的取样部2是1根可加工为蠕变试样的试棒，中间试样直径为ф14mm，长度为92mm，夹头部位直径为ф18mm，长度为50mm；冒口补缩部位6的尺寸是高50mm，顶部ф30mm，底部ф20mm。 

该实施例模具是用于取样试样镁合金的，其使用方法是：将电热偶51探头插入到模块1的插孔12中，之后接通电源，通电后通过温度控制仪5将温度设定为120℃。待温度上升至设定温度后，用刷子在模块1的内腔均匀刷上涂料；然后将两模块1靠合并用销钉固定；再调节温度控制仪5将设定温度升至300℃；待模具温度达到设定的300℃以后，将液态镁合金从浇口30导入，经折弯浇道31→横浇道32→取样部2，开始填充取样部2，其浇注方式为底注式，镁液从取样部2下部向上部冒口补缩部位6补充；待取样部2中的液态镁合金凝固后打开销钉，借助把手13打开模具，从而可得到试样镁合金。 

尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本实用新型构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。 

Claims (10)

1.一种试验用轻合金金属型铸造模具，包括两对接的模块(1)，所述模块(1)中设有取样部(2)以及供合金液倒入浇注的浇道(3)，其特征在于所述模块(1)中还设有包括电加热元件(4)的电热系统，所述电加热元件(4)设置在所述模块(1)内部，所述电热系统通电后所述电加热元件(4)产生热电效应并将热能传递给模块(1)进行预热。

2.根据权利要求1所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述电加热元件(4)为电阻丝加热棒，上述模块(1)内部对应设有若干组装置孔(11)，所述电阻丝加热棒插置于所述装置孔(11)中从而实现电阻丝加热棒通电后其热能传递给模块(1)。

3.根据权利要求2所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述装置孔(11)均匀间隔排布于模块(1)内部靠外侧的位置，上述电加热元件(4)插置于所述装置孔(11)中而实现通电后可均匀加热模块(1)。

4.根据权利要求1所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于还包括有温控系统，所述温控系统与电热系统相关联的，通过所述温控系统可测量和控制电热系统对模块(1)的加热温度。

5.根据权利要求4所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述温控系统包括带有电热偶(51)的温度控制仪(5)，上述两模块(1)的对接处开设有供电热偶(51)插入的插孔(12)，所述插孔(12)的尾端靠近所述取样部(2)，通过插入电热偶(51)可测量和控制电热系统对模块(1)的加热温度。

6.根据权利要求1所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述浇道(3)包括有竖向设置的折弯浇道(31)和横向设置且位于折弯浇道(31)下端的横浇道(32)，所述折弯浇道(31)上端设有呈倒置圆台的浇口(30)。

7.根据权利要求6所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述折弯浇道(31)设置在模块(1)的中间位置，包括有上半部的垂直部分和下半部的倾斜部分，其垂直部分上端与上述浇口(30)连接，倾斜部分下端连通横浇道(32)的中心。

8.根据权利要求7所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述折弯浇道(31)的垂直部分与倾斜部分的夹角为95°-115°。

9.根据权利要求1所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述模块(1)中设有两个以上的取样部(2)，所述取样部(2)的正上方设有呈倒置圆台形状的冒口补缩部位(6)。

10.根据权利要求1所述的试验用轻合金金属型铸造模具，其特征在于上述两模块(1)两侧均设有方便打开模具的把手(13)。

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