CN220361979U - 复合金属材料制备用模具及复合金属材料制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合金属材料制备用模具及复合金属材料制备装置，涉及金属加工技术领域，主要目的是提供一种新的复合金属材料加工装置以及相应的制备用模具。该复合金属材料制备用模具，包括模型槽和盖体，所述模型槽的上表面中部凹陷形成用于承装液态金属的凹槽；所述盖体上贯穿设置有通孔，当所述盖体盖合在所述模型槽上时，所述凹槽能且仅能通过所述通孔连通外界环境。本实用新型还提供了一种复合金属材料制备装置，包括上述任一项所述的复合金属材料制备用模具，还包括液态金属盛放包；所述液态金属盛放包位于所述盖体上方并经至少一个所述通孔与形成于所述模型槽内的所述凹槽相连。

Description

复合金属材料制备用模具及复合金属材料制备装置

技术领域

本实用新型涉及金属加工技术领域，尤其是涉及一种复合金属材料制备用模具及复合金属材料制备装置。

背景技术

现在的机械加工行业里，根据产品的不同用途，需要选用不同的材质，而受铸造工艺等影响，各个机械产品很多都是采用同一种材质，像在需要高耐腐蚀及高耐磨性的化工机械领域，就需要选用一些特殊的高性能合金，而这些高性能合金普遍比较昂贵，如果整个产品采用同一种材质，产品的最终销售价格也将随之提高，并且，在企业使用一段时间后对生产线进行维护更换时，需要对该部件整体进行更换，这就大大增加企业的使用成本，因此迫切需要一种低使用成本的复合材质，在保障设备运行安全的前提下降低企业的生产成本，为此，各机械加工企业的技术人员多年来一直在努力寻找解决该问题的方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供复合金属材料制备用模具及复合金属材料制备装置，以解决现有技术中存在的特殊合金使用成本高的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的复合金属材料制备用模具，包括：

模型槽，所述模型槽的上表面中部凹陷形成用于承装液态金属的凹槽；

盖体，所述盖体上贯穿设置有通孔，当所述盖体盖合在所述模型槽上时，所述凹槽能且仅能通过所述通孔连通外界环境。

使用上述模型槽，可以应用铸坯工艺实现复合金属材料的制备，从而使得加工制得的金属材料为双层结构，使其同时兼顾普通金属的低成本高强度属性以及特殊贵价金属的耐腐蚀等特殊性能，通过加工制备复合金属的方式大大降低特殊金属或合金的使用成本，解决上述金属加工和使用成本高昂的问题。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

作为本实用新型的进一步改进，所述模型槽由待复合的金属制成，注入所述凹槽内的液态金属能与所述模型槽一体成型。

当上述模型槽由待复合的金属材料制成时，此时注入模型槽内的液态金属可以与其在高温下实现牢固粘合，从而形成复合金属坯。

作为本实用新型的进一步改进，所述通孔包括用于承接液态金属的浇注通道，所述浇注通道的数量为至少一个。

上述盖体可以用于封闭凹槽，避免注入的液态金属过多；同时也可以有效避免模型槽在高温环境下出现氧化情况。高温状态下的液态金属可以经过上述浇注通道注入凹槽内。

作为本实用新型的进一步改进，所述浇注通道的内侧壁覆盖有耐高温层。

上述耐高温层可以确保盖体以及浇注通道不会与液态金属结合，避免液态金属堵塞上述浇注通道。

作为本实用新型的进一步改进，所述耐高温层通过镶嵌或喷涂固定设置于所述浇注通道内壁上并与所述盖体形成复合结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述浇注通道的数量为至少两个且所有的所述浇注通道相对于所述凹槽均匀排布。

多个均匀分布的浇注通道有助于确保注入凹槽内的液态金属能够在凹槽内均匀分布，同时还可以帮助避免液态金属内部形成孔洞。

作为本实用新型的进一步改进，所述通孔还包括气孔。

上述气孔用于排出凹槽内的气体。

本实用新型还提供了一种复合金属材料制备装置，包括上述任一项所述的复合金属材料制备用模具，还包括液态金属盛放包；

所述液态金属盛放包位于所述盖体上方并经至少一个所述通孔与形成于所述模型槽内的所述凹槽相连。

液态金属盛放包内承装有液态金属。

作为本实用新型的进一步改进，还包括中间包，所述中间包位于所述液态金属盛放包和所述盖体之间，所述中间包上设置有若干水口，任意一个所述水口与一个所述通孔相连通，所述通孔的数量等于所述水口的数量。

上述中间包的结构设计有助于更好的控制注入凹槽内的金属的温度，使其温度更加均匀。另外，该中间包上分布有多个水口，上述水口不仅可以缓冲液态金属浇注时的压力，使液态金属能够以较为分散的状态注入凹槽内，同时还可以使注入凹槽内的液态金属能快速流平。

作为本实用新型的进一步改进，还包括冷却组件、预压组件和整形组件；

经所述冷却组件冷却处理后，承载有液态金属的所述模型槽能依次输送至所述预压组件和所述整形组件处进行机械加工。

相比于现有技术，本实用新型较佳的实施方式提供的技术方案具有如下有益效果：

本方案以铸坯工艺为基础，通过上述模型槽以及注入模型槽内的液态金属材料可以实现双层金属材料的快速加工。与传统的单层金属材料相比，通过上述模具和制备装置加工制造出的复合金属材料在不影响材料的综合性能的前提下具有成本低廉、易于制造加工的优点。应用上述复合金属材料可以大幅度降低相关产品的加工成本。

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，下面将对实施例或现有技术描述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是本实用新型复合金属材料制备用模具的结构示意图；

图2是本实用新型复合金属材料制备用模具某一实施例的使用示意图；

图3是本实用新型复合金属材料制备用模具另一实施例的使用示意图；

图4是本实用新型复合金属材料制备装置的结构示意图。

图中：1、模型槽；11、凹槽；2、盖体；21、浇注通道；22、气孔；3、液态金属盛放包；4、中间包；41、水口；5、冷却组件；6、预压组件；7、整形组件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供了一种复合金属材料制备用模具，该模具可以用于实现复合金属材料铸造，能够实现两种不同金属材料(当然，也可以是其它的材料)的融合。

具体的，该模具包括模型槽1和盖体2，如图1所示，其中模型槽1的上表面中部凹陷形成用于承装液态金属的凹槽11，盖体2上贯穿设置有通孔，当盖体2盖合在模型槽1上时，凹槽11能且仅能通过通孔连通外界环境

使用上述模型槽1，可以应用铸坯工艺实现复合金属材料的制备，从而使得加工制得的金属材料为双层结构，使其同时兼顾普通金属的低成本高强度属性以及特殊贵价金属的耐腐蚀等特殊性能，通过加工制备复合金属的方式大大降低特殊金属或合金的使用成本，解决上述金属加工和使用成本高昂的问题。

实施例1：

如图2所示，本实施例提供了一种复合金属材料制备用模具，上述复合金属是指两种不同金属材料的复合，该金属材料可以是铁、钢、铜、钛、铝等，下面以碳钢和不锈钢为例对其进行说明。

上述模型槽1由与液态金属类别不同的另一种待复合的金属制成。在本实施例中，上述模型槽1由不锈钢材料制成，液态金属为碳钢。

当高温液态金属注入上述凹槽11内时，液态金属能够与模型槽1快速粘合并结合成一体式结构。

当上述模型槽1由待复合的金属材料制成时，此时注入模型槽1内的液态金属可以与其在高温下实现牢固粘合，从而形成复合金属坯。

需要注意的是，为了确保二者能够牢固粘合，上述模型槽1需要进行氧化层去除处理，尤其是位于凹槽11处、能直接接触高温液态金属的区域的氧化层。

在本实施例中，可以通过喷砂、打磨等方式去除形成于模型槽1上的氧化层结构。

注入凹槽11内的液态金属能与模型槽1一体成型。

为了进一步使液态金属能与模型槽1的结合更加牢固，需要在模型槽1的内侧壁上喷涂助焊剂。

上述模型槽1的结构可以根据后续的加工需要进行设计，其整体可以呈矩形结构、圆形结构或者半圆形结构等，本实施例不对模型槽1的具体形状进行限制。

当盖体2盖合在上述凹槽11上后，上述凹槽11内能且仅能通过通孔连通外界。

需要注意的是，为了避免凹槽11处出现氧化情况，在本实施例中，设置保护型气氛能经上述通孔注入凹槽11内并保护凹槽11，避免凹槽11在注入液态金属之前形成氧化层。

另外，上述模型槽1需要进行预热处理，从而降低模型槽1和液态金属之间的温差，使二者相互接触时能够更加容易的粘合在一起。

为了方便向模型槽1内注入液态金属，作为可选的实施方式，通孔包括用于承接液态金属的浇注通道21，浇注通道21的数量为至少一个。

上述盖体2可以用于封闭凹槽11，避免注入的液态金属过多；同时也可以有效避免模型槽1在高温环境下出现氧化情况。高温状态下的液态金属可以经过上述浇注通道21注入凹槽11内。

需要注意的是，该盖体2由耐高温材料制成，其整体除耐高温以外，还与模型槽1独立设置且能够方便的从模型槽1上移除。

为了方便移除盖体2，上述盖体2的内部(即朝向凹槽11或者会接触液态金属的区域)均涂覆有利于脱模的材料。

作为可选的实施方式，浇注通道21的内侧壁覆盖有耐高温层。

上述耐高温层可以确保盖体2以及浇注通道21不会与液态金属结合，避免液态金属堵塞上述浇注通道21。在本实施例中，可以设置上述耐高温层为陶瓷层。

作为可选的实施方式，耐高温层通过镶嵌或喷涂固定设置于浇注通道21内壁上并与盖体2形成复合结构。

作为可选的实施方式，浇注通道21的数量为至少两个且所有的浇注通道21相对于凹槽11均匀排布。

多个均匀分布的浇注通道21有助于确保注入凹槽11内的液态金属能够在凹槽11内均匀分布，同时还可以帮助避免液态金属内部形成孔洞。

作为可选的实施方式，通孔还包括气孔22。

上述气孔22用于排出凹槽11内的气体，特别是保护性气体。

实施例2：

如图3所示，本实施例2与实施例1的区别在于：

此时上述模型槽1由耐高温的非复合金属材料制成。用于进行复合加工的金属材料中的一种需要预先加工为铸坯，在本实施例中，不锈钢材料被加工为钢坯，碳钢材料被加工为液态金属。上述钢坯放置于模型槽1内，且该钢坯的四周与模型槽1的侧壁之间存在一定的间隙，液态金属能够经盖体2浇筑于钢坯四周并与钢坯牢固结合，最终冷却成型后形成所需的复合金属坯。

需要注意的是，上述钢坯在进行加工之前也需要对其进行预处理，一去除形成于钢坯表面的氧化层，随后可以根据需要在其部分表面喷涂适量的助焊剂；同时在后续加工过程中，同样需要注入相应的保护气体，以保护该钢坯结构避免氧化。

实施例3：

本实施例提供了一种复合金属材料制备装置，包括上述任一项所述的复合金属材料制备用模具，还包括液态金属盛放包3；液态金属盛放包3位于盖体2上方并经至少一个通孔与形成于模型槽1内的凹槽11相连。

液态金属盛放包3内盛装有液态金属，液态金属可以从液态金属盛放包3内经通孔注入模型槽1，并最终形成复合金属坯。

作为可选的实施方式，还包括中间包4，中间包4位于液态金属盛放包3和盖体2之间，中间包4上设置有若干水口41，任意一个水口41与一个通孔相连通，通孔的数量大于水口41的数量。

上述中间包4的结构设计有助于更好的控制注入凹槽11内的金属的温度，使其温度更加均匀。另外，该中间包4上分布有多个水口41，上述水口41不仅可以缓冲液态金属浇注时的压力，使液态金属能够以较为分散的状态注入凹槽11内，同时还可以使注入凹槽11内的液态金属能快速流平。

需要注意的是，在上述液态金属注入的过程中，可以同时对上述模型槽1进行震荡处理，从而加快液态金属在模型槽1内的流动速度，使其能够快速、均匀的分布于模型槽1内，同时还可以有效避免液态金属内部形成气孔22。

在液态金属注入模型槽1的过程中，此时液态金属接触模型槽1的部分会首先固化并结晶结壳，从而避免其内部液体外流并出现“跑钢”情况，此时液态金属能够与模型槽1或者位于模型槽1内的钢坯初步结合固化。

下面以液态金属与模型槽1结合固化为例对该装置的结构进行说明。

上述初步形成的钢坯结构需要进行后续的机械加工，方能形成所需的成品坯。

具体的，需要在保持一定的高温的情况下，对上述复合钢坯进行预压处理。

在本实施例中，预压之前需要先对复合坯进行冷却。

具体的，该装置还包括冷却组件5、预压组件6和整形组件7，其中冷却组件5位于预压组件6前侧，初步形成的钢坯能够在相应的输送设备的输送下被运输至冷却组件5处进行初步的冷却处理。

上述冷却处理可以避免钢水因高温从模型槽1内溢出。经冷却组件5冷却处理后，承载有液态金属的模型槽1能依次输送至预压组件6和整形组件7处进行机械加工。在本实施例中，冷却组件5包括多个冷却水喷头，冷却水经该喷头喷在加工制得的坯料上。

需要注意的是，在本实施例中，需要先去除上述盖体2后，再进行预压和整形。

预压处理是指高温液态金属材料浇铸完成以后，为了防止高温液态金属在冷却结晶过程中内部出现“缩孔”而进行的压制，在该过程中，需要同步向坯料上注入冷却水并配合预压辊进行预压。由于该坯料的不同位置的温度不同，因此在其冷却成型过程中会产生一定程度的变形，上述预压组件6可以对基本成型的双金属坯料在红热可塑的状态下对其外形进行加压整理，同时进行冷却处理(如图4所示，预压辊上下设置有用于输送冷却水的管道)，有助于上述坯料最终形成所需的形状。

具体的，上述整形组件7包括多个位于不同区域的压辊，通过压辊可以对坯料的上下、左右等位置进行辊压处理，此时的坯料温度约800℃～900℃。

进一步的，在对坯料整理成型后，可以将其放入加热炉内进行再次加热，待其达到合适的温度后，可以通过轧制等方式对其进行加工处理，最终形成复合的金属型材(例如板、带等)，然后再经过后续的加工，将其根据需要加工制成具有特殊性能的管、罐以及各种容器等结构。

当上述模型槽1由非复合金属原材料(该模型槽1可以根据需要通过锻压或者焊接等方式制成)制备而成时，此时需要在液态金属浇注前将相应的钢锭置于模型槽1内，并在液态金属与上述钢锭牢固结合后将其从上述模型槽1和盖体2组合成的腔室内取出。

与上述技术方案相比，在液态金属注入后不需要对其进行过多的震荡处理，但是需要对从模型槽1内取出的坯料进行清砂和清理处理。

另外，由于该坯料的外侧相对较软，因此针对不规则部分，不能采用压辊等方式对其进行整形，而是使用切削工艺直接对不规则部分进行切削处理。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复合金属材料制备用模具，其特征在于，包括：

模型槽，所述模型槽的上表面中部凹陷形成用于承装液态金属的凹槽；

盖体，所述盖体上贯穿设置有通孔，当所述盖体盖合在所述模型槽上时，所述凹槽能且仅能通过所述通孔连通外界环境。

2.根据权利要求1所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述模型槽由待复合的金属制成，注入所述凹槽内的液态金属能与所述模型槽复合并一体成型。

3.根据权利要求1所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述通孔包括用于承接液态金属的浇注通道，所述浇注通道的数量为至少一个。

4.根据权利要求3所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述浇注通道的内侧壁覆盖有耐高温层。

5.根据权利要求4所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述耐高温层通过镶嵌或喷涂固定设置于所述浇注通道内壁上并与所述盖体形成复合结构。

6.根据权利要求3所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述浇注通道的数量为至少两个且所有的所述浇注通道相对于所述凹槽均匀排布。

7.根据权利要求3所述的复合金属材料制备用模具，其特征在于，所述通孔还包括气孔。

8.一种复合金属材料制备装置，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的复合金属材料制备用模具，还包括液态金属盛放包；

所述液态金属盛放包位于所述盖体上方并经至少一个所述通孔与形成于所述模型槽内的所述凹槽相连。

9.根据权利要求8所述的复合金属材料制备装置，其特征在于，还包括中间包，所述中间包位于所述液态金属盛放包和所述盖体之间，所述中间包上设置有若干水口，任意一个所述水口与一个所述通孔相连通，所述通孔的数量等于所述水口的数量。

10.根据权利要求9所述的复合金属材料制备装置，其特征在于，还包括冷却组件、预压组件和整形组件；

经所述冷却组件冷却处理后，承载有液态金属的所述模型槽能依次输送至所述预压组件和所述整形组件处进行机械加工。