CN203679181U - 一种用于金属型铸模的散热肋片及其金属型铸模 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于冶金行业模具技术领域，具体涉及一种用于金属型铸模的散热肋片及其金属型铸模。所述散热肋片包括芯体及环形翅片，所述环形翅片等间距设置在所述芯体上。所述芯体和环形翅片为一体结构或可拆卸结构，所述材质为紫铜。所述金属型铸模，包括底座及设在所述底座上的铸模本体，所述铸模本体上设有直浇道、排气孔及模腔，还包括如上所示散热肋片，所述铸模本体的外壁上设有多个盲孔，所述盲孔中插装有所述散热肋片。本实用新型的有意效果是，通过在铸模本体上增设散热肋片，不仅可以使铸模本体快速冷却，而且可以通过灵活调整所述散热肋片的数量和密度分布，避免形成热节，提高了铸造效率和铸件质量。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金行业模具技术领域，具体涉及一种用于金属型铸模的散热肋片，还涉及使用本实用新型所述的散热肋片的金属型铸模。
背景技术
在铸件凝固过程中，由于铸件结构复杂和壁厚不均，并且受模具材料与模壁厚度、结晶潜热释放和接触热阻等因素的影响，使模具局部散热不良而形成热节。热节造成铸件冷却不平衡，破坏了铸件的顺序凝固条件，铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷和残余应力。热节还容易使模具热疲劳，缩短模具使用寿命。仅靠自然冷却方式和调整涂料厚度来改善模具局部冷却能力是有限的，因此要合理地采用强制冷却措施来有效消除热节和保持模具热平衡。
为了保证一定的生产效率，利用对流可以增加热交换来强制冷却模具，通常的强制冷却方法有水冷和风冷。在模具内布置冷却水道，能有效地带走铸件释放的热量，但是冷却水道的设置也增加了模具结构的复杂性，而且冷却水道的冷却能力受水垢影响日渐下降，还有可能因为水管堵塞、破裂导致事故。特殊铸件必须要求在真空室内熔铸，在原有工艺确定前提下，通过真空室孔道用水冷却模具不仅影响真空室的气密性，而且实现起来比较困难。使用压缩空气冷却能解决难以用水冷却的部位，虽然克服了水冷方法存在的问题，但是空气冷却速度很慢，冷却效果不能满足要求。
实用新型内容
本实用新型为克服上述水冷和风冷的缺点，提供一种用于金属型铸模的散热肋片，其能有效均衡的冷却金属型铸模。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，包括芯体及环形翅片，所述环形翅片等间距设置在所述芯体上。
本实用新型的有益效果是：在金属型铸模外围通过设置热导率较高的散热肋片增加金属型铸模的散热面积，减小热阻，加快传热速率。另外特别在高效生产时，也方便对散热肋片表面的空气进行强迫对流换热使模具降温，更好地改善了模具的局部冷却能力。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述芯体和环形翅片为一体结构或可拆卸结构，所述芯体和环形翅片的材质为紫铜或铝。
采用上述进一步方案的有益效果是，一体结构热传导更好，而可拆卸结构则便于加工。
进一步，所述环形翅片之间的间距为翅片厚度的1～2倍。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以达到较高的换热率。
进一步，所述芯体的横断面为圆形、矩形三角形或抛物面型。
采用上述进一步方案的有益效果是，所述芯体可以根据金属型铸模需要有多种结构选择。
进一步，所述芯体的横断面为圆形，其直径为3～12mm，长度为120～300mm，所述环形翅片的外径为所述芯体直径的2倍。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以在用材节省的前提下，达到较理想的散热效果。
本实用新型还提供一种使用所述散热肋片的金属型铸模，其包括底座及设在所述底座上的铸模本体，所述铸模本体上设有直浇道、排气孔及模腔，其特征在于，还包括如上所述散热肋片，所述铸模本体的外壁上设有多个盲孔，所述盲孔中插装有所述散热肋片。
使用该实用新型所述散热肋片的金属型铸模，其有益效果是：不仅可以使铸模本体快速冷却，而且可以通过灵活调整所述散热肋片的数量和密度分布，来解决铸模本体上存在的温度分布不均问题，进而避免因铸模本体局部散热不良而形成热节，提高铸造效率和铸件质量。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述模腔左右对称的设有两个，所述模腔与所述直浇道之间通过对称设置的缝隙式浇道相连通。
采用上述进一步方案的有益效果是，这种结构可以提高铸造效率和改善铸件质量。
进一步，所述模腔形状为上大下小的倒置圆台。
采用上述进一步方案的有益效果是，便于使铸模本体的温度分布更合理，并减少直浇口的热量散失。
进一步，所述铸模本体的外壁在高度方向上分成多个环形区间，各个所述环形区间上设置的所述盲孔数量从下到上依次递减。
采用上述进一步方案的有益效果是，由于铸模本体的温度分布为从上到下温度依次增高，为了保证铸模的温度散失均衡，需要散热肋片数量与温度反比例设置，即这种布局有利于铸模本体温度均衡。
进一步，所述铸模本体的外壁在高度方向上分成5个环形区间，各个所述环形区间上的所述盲孔数量从下到上依次为30、24、18、12、6。
采用上述进一步方案的有益效果是，这是一种优选的散热肋片布置，总体数量为90个。
综上所述，采用散热肋片的金属型铸模，在提高铸造效率和保证铸件质量方面均有十分突出的效果。其与在空气中自然冷却的铸件相比，通过该技术实施获得的铸件表面和内部质量都有很大程度的提高，主要表现在：1).铸件表面细晶区厚度增加，晶粒尺寸减小，且柱状晶生长方向性增强；2).实现了铸件的顺序凝固，减少了缩孔、缩松等缺陷，并保证缺陷集中在冒口部位；3).以Cu-Cr-Zr铜合金铸件为例，其抗拉强度提高了10-30MPa、断后延伸率增加10-20%、硬度和冲击韧性等性能也都有很大程度提高；4).减小了冒口部分比例，减少了铸件切头率。并且通过该技术实施对延长模具寿命和提高生产效率起到关键作用。
附图说明
图1为本实用新型的散热肋片结构示意图；
图2为采用本实用新型的散热肋片的金属型铸模结构示意图；
图3为金属型铸模上盲孔分区间布局示意图。
01、散热肋片；01-1、芯体；01-2、环形翅片；
1、直浇道；2、缝隙式浇道；3、模腔；4、排气孔；5、底座；6、吊把；7、盲孔；8、铸模本体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种用于金属型铸模的散热肋片，包括芯体01-1及环形翅片01-2，所述环形翅片01-2等间距设置在所述芯体01-1上。
所述芯体01-1和环形翅片01-2为一体结构或可拆卸结构，所述芯体01-1和环形翅片01-2的材质为紫铜或铝。具体实施中，环形翅片01-2可以与芯体01-1加工成整体，还可以在所述芯体01-1上设置环槽，通过粘接技术或压力装配将环形翅片01-2与所述环槽连接。还可用热导率高的其他材质制成。
所述环形翅片之间的间距为翅片厚度的1～2倍。
为得到较高的散热效率，散热肋片01长度L应满足：L≥2.65·(kA/hp)-1/2，超过一定长度而增加的传热几乎可以忽略。（注：k为紫铜热导率，h为散热肋片与空气的对流换热系数，A为圆柱体表面积，p为散热肋片芯体的周长，L为圆柱体周长。)表1给出了几组根据传热学原理优化的直径与长度对应值。本公式见化学工业出版社出版的《传热和传质基本原理》，[美]佛兰克P.英克鲁佩勒等著。
表1.散热肋片芯体直径与长度最优化值
| 直径mm | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 长度mm | 118.2 | 144.8 | 167.2 | 186.9 | 204.8 | 221.2 | 236.4 | 250.8 | 264.3 | 277.2 | 289.6 |
所述芯体的横断面为圆形、矩形三角形或抛物面型。这种常规断面均便于加工制作。
所述芯体0１－1的横断面为圆形时，其直径为3～12mm，长度为120～300mm，所述环形翅片0１－2的外径为所述芯体0１－1直径的2倍。
如图2所示，本实用新型还提供一种使用所述散热肋片的金属型铸模，其包括底座5及设在所述底座5上的铸模本体8，所述铸模本体8上设有直浇道1、排气孔4及模腔3，还包括如上所述散热肋片01，所述铸模本体8的外壁上设有多个盲孔7，所述盲孔7中插装有所述散热肋片01。所述底座5两侧还设有吊把6，方便对金属型铸模的吊运。
所述模腔3左右对称的设有两个，所述模腔3与所述直浇道1之间通过对称设置的缝隙式浇道2相连通。
所述模腔3形状为上大下小的倒置圆台。
所述铸模本体8的外壁在高度方向上分成多个环形区间，各个所述环形区间上设置的所述盲孔7数量从下到上依次递减。
如图3所示为金属型铸模上盲孔7分区间布局的一种优选方式，所述铸模本体8的外壁在高度方向上分成5个环形区间，各个所述环形区间上的所述盲孔7数量从下到上依次为30、24、18、12、6。总体数量为90个。
在具体使用时，多根散热肋片01轮流插入铸模本体8上的盲孔7内，以避免散热肋片01本身冷却不充分。所述盲孔7的孔径加工要比散热肋片01的芯体01-1直径大0.1mm～0.2mm，为减小接触热阻，散热肋片01插入时可涂以导热膏，增加导热性能。
散热肋片01与金属型铸模并非一体，在金属型铸模预热和吊装时，可将散热肋片01拆下，在每次浇注之前，将散热肋片01插入铸模本体8的盲孔7内。散热肋片01可即插即拆，这样便于安装和拆卸。
另外，为增加空气对流换热效率和建立更加合理的温度梯度，还可以增设铸模本体外围的加热和散热设备。使用压缩空气增加铸模本体周围和散热肋片间隙的空气强迫对流，加强传热效率，提高铸件的凝固速率。为强化该技术方案的优点，在冒口附件增加电阻式电加热器加热和电磁感应搅拌器，增加冒口内合金液的流动性，保证了铸件凝固时合金液的充分补缩。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，包括芯体及环形翅片，所述环形翅片等间距设置在所述芯体上。
2.根据权利要求1所述的用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，所述芯体和环形翅片为一体结构或可拆卸结构，所述芯体和环形翅片的材质为紫铜或铝。
3.根据权利要求1或2所述的用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，所述环形翅片之间的间距为翅片厚度的1～2倍。
4.根据权利要求3所述的用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，所述芯体的横断面为圆形、矩形三角形或抛物面型。
5.根据权利要求4所述的用于金属型铸模的散热肋片，其特征在于，所述芯体的的横断面为圆形，其直径为3～12mm，长度为120～300mm，所述环形翅片的外径为所述芯体直径的2倍。
6.一种金属型铸模，包括底座及设在所述底座上的铸模本体，所述铸模本体上设有直浇道、排气孔及模腔，其特征在于，还包括如权利要求1～5任一项所述散热肋片，所述铸模本体的外壁上设有多个盲孔，所述盲孔中插装有所述散热肋片。
7.根据权利要求6所述的金属型铸模，其特征在于，所述模腔左右对称的设有两个，所述模腔与所述直浇道之间通过对称设置的缝隙式浇道相连通。
8.根据权利要求6所述的金属型铸模，其特征在于，所述模腔形状为上大下小的倒置圆台。
9.根据权利要求6所述的金属型铸模，其特征在于，所述铸模本体的外壁在高度方向上分成多个环形区间，各个所述环形区间上设 置的所述盲孔数量从下到上依次递减。
10.根据权利要求9所述的金属型铸模，其特征在于，所述铸模本体的外壁在高度方向上分成5个环形区间，各个所述环形区间上的所述盲孔数量从下到上依次为30、24、18、12、6。
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