CN210280570U - 一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，包括成型铜模和带锥度冷却器，所述成型铜模的内腔用于浇铸细直径棒材，所述带锥度冷却器为圆锥台形，所述带锥度冷却器的顶部端面直径小于底部端面直径，所述带锥度冷却器上由顶部端面朝向底部端面还开设有一安装槽，所述成型铜模安装于所述安装槽内；本实用新型提供的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其中的锥度冷却器能够自然形成温度梯度，使所制备的铁镓合金晶粒能定向生长，成分均匀且铸造性能显著提高，显著提高合金的综合性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及模具制造技术领域，特别是涉及一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具。
背景技术
超磁致伸缩铁镓合金的磁致伸缩系数很小，磁致伸缩量很微小，多数都用于制造微型器件，实现精密控制。熔炼成母合金后，铁镓合金一般都要再定向结晶成有取向的棒材才能加工成器件使用。因而这种棒材铸造时一般直径都很小，而长度较大，即长径比较大。这些传统紫铜模具结构简单，内腔直径小而长度长，因此浇铸时合金液由于金属模具快速吸热造成流动性快速降低，不利于定向结晶棒材。
经查阅文献，兰州理工大学丁玉田等人(丁雨田，周质光，胡勇，刘妍妍，王国斌.定向凝固Fe83Ga15Al2合金的结构及磁致伸缩性能[J].兰州理工大学学报.2013.Vol.39(1):1-5)采用定向凝固设备系统研究了不同定向凝固速率Fe83Ga15Al2合金的相组成和磁致伸缩性能.结果表明，经过区熔定向凝固后，Fe83Ga15Al2合金的晶粒尺寸与铸态相比要大得多。当凝固速率较高时，晶粒没有明显的取向性，而当速率较低时，显示出沿轴向的取向性。该方法需要购置昂贵的定向凝固设备，造价较高。
进一步检索文献发现，兰州理工大学张艳龙等人采用水冷铜模具制备了Fe82Ga18合金，采用真空感应熔炼惰性气体吹铸方法,制备出了晶粒组织沿径向择优生长的Φ3mmFe82Ga18合金合金棒材,沿轴向饱和磁致伸缩值达到92×10-6.(张艳龙，丁雨田，胡勇，刘芬霞，王球.Fe82Ga18合金合金的磁致伸缩效应及显微组织研究，铸造技术，2008,12:1703-1707)。该技术由于采用水冷铜模具，结构复杂，容易水泄漏，真空熔炼使用效果不佳。
申请人曾公布一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具(实用新型专利，专利号ZL201310102130.1)由冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆组成。该模具冷却铜模装配在大底座铜模内，圆柱形导热杆装配在大底座的两侧面。金属液进入冷却铜模中，由于冷却铜模与大底座铜模的强烈吸热效果，存在较大的径向温度梯度，因此金属液迅速得到冷却，而分布在大底座铜模两侧边的圆柱形导热杆进一步将大底座铜模中的热量引入杆中，最终热量得到均匀的散发，不仅细化了晶粒，而且得到的晶粒尺寸更加均匀。
但是，该模具上下直径相同，模具上、下部吸热速度相同，没有纵向温度梯度，可以达到细化晶粒效果，只适用于直径较大的合金棒铸造制备。对长径比比较大的棒状合金，如果采用该种结构模具，由于模具内腔直径小，深度却较大，合金液也难以完全充填模具下部型腔，容易造成下端合金棒铸造缺陷，而且没有定向生长效果。
综合分析已经公布的制备超磁致伸缩合金技术得知，现有的技术存在以下难以克服的缺点：
对于具有较大长径比的棒状合金铸造时，由于模具孔径较小，长度较大，浇铸深度大，已有模具不能对合金液冷却提供纵向温度梯度，合金棒下部容易有铸造缺陷，而且上下组织不均匀，难以显著提高磁致伸缩系数。
已有技术需要金属冷却液才能提供温度梯度，达到定向结晶目的，其成本较高，模具结构复杂，不利于大量生产。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，以解决上述现有技术存在的问题，由于锥度冷却器能够自然形成温度梯度，使所制备的铁镓合金晶粒能定向生长，成分均匀且铸造性能显著提高，显著提高合金的综合性能。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，包括成型铜模和带锥度冷却器，所述成型铜模的内腔用于浇铸细直径棒材，所述带锥度冷却器为圆锥台形，所述带锥度冷却器的顶部端面直径小于底部端面直径，所述带锥度冷却器上由顶部端面朝向底部端面还开设有一安装槽，所述成型铜模安装于所述安装槽内。
优选地，所述带锥度冷却器为紫铜吸热冷却器。
优选地，所述带锥度冷却器的顶部端面直径比底部端面直径小40mm-100mm。
优选地，所述成型铜模为紫铜模。
优选地，所述成型铜模为圆柱形。
优选地，所述安装槽与所述带锥度冷却器同轴心。
优选地，所述成型铜模与所述带锥度冷却器紧密配合。
优选地，所述成型铜模的底部还设置有一排气孔，所述排气孔顶部连通所述成型铜模的内腔，底部穿过所述带锥度冷却器的底部后与外界连通。
本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本实用新型提供的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，带锥度冷却器形成上下浇铸方向的冷却梯度，上面冷却慢，下部冷却快，使合金结晶生长有一定的取向，达到定向结晶的目的，大幅提高磁致伸缩性能。同时，本实用新型可大幅提高合金铸锭的铸造性能，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能。可以解决传统的制备方法制备的大径向比铁镓合金细棒材磁致伸缩性能不高、铸造性能欠佳等缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型中带锥度的细直径棒材铸造铜模具的结构示意图；
图2为本实用新型中带有尺寸标注的带锥度的细直径棒材铸造铜模具的结构示意图；
图中：1-成型铜模、2-带锥度冷却器、3-内腔、4-排气孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，以解决现有技术存在的问题。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，如图1所示，包括成型铜模1和带锥度冷却器2，成型铜模1的内腔3用于浇铸细直径棒材，成型铜模1为圆柱形的紫铜模，由紫铜加工而成；带锥度冷却器2为紫铜吸热冷却器，由紫铜制成，利用紫铜良好的导热性，对浇铸到成型铜模1内的冷却液进行导热冷却；带锥度冷却器2为圆锥台形，带锥度冷却器2的顶部端面直径小于底部端面直径，带锥度冷却器2上由顶部端面朝向底部端面还开设有一安装槽，成型铜模1安装于安装槽内；金属液进入成型铜模1的内腔3中，由于带锥度冷却器2为直径逐渐变大的圆锥台形，下部冷却能力强，上部冷却能力相对下部弱，可以自然形成温度梯度，不用冷却液也可以形成定向生长所需的温度梯度，合金液凝固时晶粒能定向生长，大幅提高磁致伸缩性能。
具体地，本实用新型中带锥度冷却器2的顶部端面直径比底部端面直径小40mm-100mm；安装槽与带锥度冷却器2同轴心；成型铜模1与带锥度冷却器2紧密配合，使热量能够快速传递给带锥度冷却器2。
成型铜模1的底部还设置有一排气孔4，排气孔4顶部连通成型铜模1的内腔3，底部穿过带锥度冷却器2的底部后与外界连通；排气孔4的设置使浇铸过程中内腔3内的气体能够排出。
本实用新型中，成型铜模1的型腔在加工成型后，采用线切割将其一分为二，浇铸时两瓣用胶带合在一起.
如图2所示，装置的具体尺寸参数如下：
成型铜模的内腔直径φ1＝3-10mm；成型铜模的外径φ2＝φ1+3；带锥度冷却器的顶部端面直径φ3＝φ2+3mm；排气孔的孔径φ4＝1-2mm；带锥度冷却器的底部端面直径φ5＝φ3+40-100mm；成型铜模的高度L＝(12-20)φ1。
本实用新型提供的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，带锥度冷却器2形成上下浇铸方向的冷却梯度，上面冷却慢，下部冷却快，使合金结晶生长有一定的取向，达到定向结晶的目的，大幅提高磁致伸缩性能。同时，本实用新型可大幅提高合金铸锭的铸造性能，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能。可以解决传统的制备方法制备的大径向比铁镓合金细棒材磁致伸缩性能不高、铸造性能欠佳等缺点。
本实用新型应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：包括成型铜模和带锥度冷却器，所述成型铜模的内腔用于浇铸细直径棒材，所述带锥度冷却器为圆锥台形，所述带锥度冷却器的顶部端面直径小于底部端面直径，所述带锥度冷却器上由顶部端面朝向底部端面还开设有一安装槽，所述成型铜模安装于所述安装槽内。
2.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述带锥度冷却器为紫铜吸热冷却器。
3.根据权利要求2所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述带锥度冷却器的顶部端面直径比底部端面直径小40mm-100mm。
4.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述成型铜模为紫铜模。
5.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述成型铜模为圆柱形。
6.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述安装槽与所述带锥度冷却器同轴心。
7.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述成型铜模与所述带锥度冷却器紧密配合。
8.根据权利要求1所述的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其特征在于：所述成型铜模的底部还设置有一排气孔，所述排气孔顶部连通所述成型铜模的内腔，底部穿过所述带锥度冷却器的底部后与外界连通。
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