CN213288641U - 一种型芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种型芯，包含安装部、散热部和水道结构；所述安装部与散热部固定连接，所述水道结构设置于安装部与散热部内部，包含进水口、进水水道、折返腔、出水水道和出水口；所述进水水道和出水水道位于所述散热部内的部分为螺旋状结构。本实用新型提供的一种型芯，具有优良的散热性能，可以在加快冷却速度的同时保证型芯各部位散热的均匀性要求。

Description

一种型芯

技术领域

本实用新型涉及发动机气缸模具领域，具体涉及一种型芯。

背景技术

型芯主要应用于发动机气缸模具领域，通常使用低压铸造工艺，其内部包含冷却水道结构，可以快速带走多余的热量。传统的低压铸造工艺，首先需要设计非常复杂的模具型芯，而后续制造过程中对型芯的强度、脱模等性能要求较高，导致型芯制造难度大，铸造件的合格率低。另一方面，对于传统工艺制造的型芯，其水道结构比较简单，大多采用的是直通式水道设计，无法做到型芯的随形设计。这就造成型芯的散热性能较弱、散热不均匀等问题，并会导致产品缩孔等缺陷，严重影响产品性能。而随着零配件轻量化的要求，以及对热交换效率的要求越来越高，传统的直通式水道结构设计及制造工艺已经难以满足实际工作需要。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种型芯结构，以实现提高型芯的散热效率。

具体的，一种型芯，包含安装部、散热部和水道结构；所述安装部与散热部固定连接，所述水道结构设置于安装部与散热部内部，包含进水口、进水水道、折返腔、出水水道和出水口；所述出水口、进水口位于安装部末端；所述进水水道连接进水口，并延伸至位于所述散热部末端内的折返腔；所述出水水道连接所述折返腔，并延伸至出水口处；所述进水水道和出水水道位于所述散热部内的部分为螺旋状结构。

优选的，所述折返腔为球体或椭球体结构，与进水水道和出水水道连通。

优选的，所述散热部包含第一散热部或/和第二散热部。

优选的，所述第一散热部为圆筒状或椭圆筒状结构，所述第二散热部为圆锥或椭圆锥状结构。

优选的，所述螺旋状结构为第一螺旋状结构或/和第二螺旋状结构。

优选的，所述第一螺旋状结构为进水水道的螺旋状结构包绕出水水道的螺旋状结构。

优选的，所述第二螺旋状结构为进水水道和出水水道组成的平行双螺旋状结构。

优选的，所述第一螺旋状结构位于第一散热部内，所述第二螺旋状结构位于第二散热部内。

优选的，所述进水水道和出水水道位于所述安装部内的部分包含简单螺旋弯曲结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种型芯具有优良的散热性能，在加快冷却速度的同时保证型芯各部位散热的均匀性要求。

附图说明

图1是本实用新型一个型芯的外部结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的型芯水道结构示意图；

图3是本实用新型实施例二的型芯水道结构示意图；

图4是本实用新型对照组的散热仿真温度云图；

图5是本实用新型实施例一的散热仿真温度云图；

图6是本实用新型实施例二的散热仿真温度云图；

附图标号：型芯1，安装部2，散热部3，第一散热部31，第二散热部32，水道结构4，进水口5，出水口6，进水水道7，螺旋状结构8，第一螺旋状结构9，第二螺旋状结构10，折返腔11，出水水道12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

如图1、2所示，是本实用新型提供的一种型芯1，包含安装部2、散热部3和水道结构4。其中安装部2与散热部3固定连接，所述水道结构4设置于安装部2与散热部3内部。所述安装部2的末端设置有水道结构4的出水口5、进水口6。

在一个或多个实施例中，水道结构如图2所示，进水口5连接进水水道7，进水水道7延伸至位于所述散热部3末端内的折返腔11；折返腔11同时连接出水水道12，出水水道12继续延伸至出水口6处。如此一来，进水口5、进水水道7、折返腔11、出水水道12和出水口6组成连通的水道通路。冷却水可以自进水口5流入，通过进水水道7流至散热部3的末端，经球体或椭球体结构的折返腔11再流入出水水道12，最后由出水口6流出型芯。

在上述实施例中，所述进水水道7和出水水道12位于所述散热部3内的部分，为螺旋状结构8。螺旋状结构8一方面可以加大进入水道的冷却水总量，另一方面加大冷却水与型芯的接触表面积，有利于冷却水在散热部进行更多的热交换，将更多地热量带出型芯。

在一个或多个实施例中，出于对随形设计、热交换效率的考虑，如图1所示，散热部3可以包含多种结构设计。优选的，散热部3选自第一散热部31或第二散热部32，以及二者的组合。其中，第一散热部31为圆筒状或椭圆筒状结构，该部分半径较大，内部可容纳更多的水道结构，有助于提升散热效果。第二散热部32为圆锥或椭圆锥状结构，该部分截面为圆形或椭圆形，半径逐步收小，有利于拉长形芯结构，对更深的位置进行散热。

在一个或多个实施例中，为了提高散热效率，如图2、3所示，螺旋状结构8可以包含多种结构设计。优选的，螺旋状结构8可以选自第一螺旋状结构9或第二螺旋状结构10，以及二者的组合。其中，所述第一螺旋状结构9为进水水道7的螺旋状结构包绕出水水道12的螺旋状结构，即进水水道7的螺旋状结构的半径大于出水水道12的螺旋状结构的半径，且出水水道12位于进水道7的螺旋状结构的内径范围内。第二螺旋状结构10为进水水道7和出水水道12组成的平行双螺旋状结构。

在上述实施例中，为了方便散热，第一螺旋状结构9可以位于第一散热部内，第二螺旋状结构10可以位于第二散热部内。优选的，进水水道7和出水水道12位于所述安装部2内的部分，也可以包含简单螺旋弯曲结构，方便水道结构带走安装部2部分的热量。

对照组：

如图1、4所示，型芯包含安装部、散热部和内部的水道结构。其中，水道结构的进水口和出水口设置在安装部末端；进水水道和出水水道在安装部内部为两条直通式水道，在散热部内汇集为一条直通式水道，并延伸至散热部末端。

实施例一：

如图1、2所示，型芯包含安装部、散热部和内部的水道结构。水道结构在安装部内基本不包含简单螺旋弯曲结构；在散热部内，进水水道7和出水水道12呈第二螺旋状排列，并交汇于折返腔处11。

实施例二：

如图1、3所示，型芯包含安装部、散热部和内部的水道结构。水道结构在安装部内包含简单螺旋弯曲结构；散热部包含第一散热部31、第二散热部32；其中第一散热部31为圆筒状结构，进水水道7和出水水道12在第一散热部31内部为第一螺旋状结构；第二散热部32为椭圆锥状结构，进水水道7和出水水道12在第二散热部32内部为第二螺旋状结构。

实施例一、二可以通过3D打印技术的SLM工艺进行打印，整个型芯在打印过程中无需添加支撑即可完成制造。

为了进一步比较对照组、实施例一、二之间的散热性能，本实用新型还通过Fluent软件对三种方案进行散热性能仿真分析。具体仿真参数设置为：在相同的工况边界和材料性能条件下，设置入口水流速度1m/s，压力为0.1MPa，浇注温度为670℃。

通过仿真分析，从对照组的散热仿真温度云图上看，如图4所示，型芯散热部整体温度较高，水道结构带走的热量有限，整体散热效果较差；相比较而言，从实施例一、二的散热仿真温度云图上看，如图5、6所示，散热部位置的温度明显降低，水道结构中的螺旋状结构带走了型芯内大部分的热量。其中从实施例二的散热仿真温度云图上看，如图6所示，由于安装部内水道结构包含简单螺旋弯曲结构，因此安装部的散热效果较之图5进一步得到了提升。

具体温度场仿真分析结果如表1所示，实施例一和实施例二的散热效果均有显著提升。

表1

以上所述，仅是本实用新型较佳的实施方式，并非对本实用新型的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种型芯，其特征在于，包含安装部、散热部和水道结构；所述安装部与散热部固定连接，所述水道结构设置于安装部与散热部内部，包含进水口、进水水道、折返腔、出水水道和出水口；所述出水口、进水口位于安装部末端；所述进水水道连接进水口，并延伸至位于所述散热部末端内的折返腔；所述出水水道连接所述折返腔，并延伸至出水口处；所述进水水道和出水水道位于所述散热部内的部分为螺旋状结构。

2.一种如权利要求1所述的型芯，其特征在于，所述折返腔为球体或椭球体结构，与进水水道和出水水道连通。

3.一种如权利要求1所述的型芯，其特征在于，所述散热部包含第一散热部或/和第二散热部。

4.一种如权利要求3所述的型芯，其特征在于，所述第一散热部为圆筒状或椭圆筒状结构，所述第二散热部为圆锥或椭圆锥状结构。

5.一种如权利要求1所述的型芯，其特征在于，所述螺旋状结构为第一螺旋状结构或/和第二螺旋状结构。

6.一种如权利要求5所述的型芯，其特征在于，所述第一螺旋状结构为进水水道的螺旋状结构包绕出水水道的螺旋状结构。

7.一种如权利要求5所述的型芯，其特征在于，所述第二螺旋状结构为进水水道和出水水道组成的平行双螺旋状结构。

8.一种如权利要求5所述的型芯，其特征在于，所述第一螺旋状结构位于第一散热部内，所述第二螺旋状结构位于第二散热部内。

9.一种如权利要求1所述的型芯，其特征在于，所述进水水道和出水水道位于所述安装部内的部分包含简单螺旋弯曲结构。

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