专利名称：用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种整体水箱式结晶器，具体涉及一种用于铸造超硬铝合金整体水箱
式结晶器。
背景技术：
7系超硬铝合金的成分含量中提高了 Zn、Cu含量，增大了 Zn、Mg比值，因此该合金具有高强的特点，并用Zr代替Cr作为晶粒细化剂，使合金具有良好的淬透性能，同时降低了杂质Fe、Si、Mn的含量，使合金的塑性和断裂韧性获得了改善或提高，故该合金具有高强度、高韧性、良好的淬透性等优点，在航空材料中得到重要应用，适于制造大型飞机的厚壁零件。但该合金因化学成分、相组成复杂，在铸造时表现出极大的裂纹倾向。该合金扁锭铸造性能不好，裂纹倾向极其严重，铸造难度非常大。7系超硬铝合金生产的难点就是扁锭的铸造成型。采用现有的结晶器铸造时，因存在水冷分布不均、水冷系统控制精度不高，导致熔体内应力分布不均，导致产生铸锭裂纹。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于铸造7系超硬铝合金整体水箱式结晶器，以解决现
有的结晶器因水冷分布不均，致使铸锭因应力集中产生铸锭裂纹的问题。 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是 本发明所述的用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器包括结晶器箱体和结晶器下盖，结晶器下盖密闭设置在结晶器箱体的下端面上，在结晶器箱体的大面上开有扁形通孔(结晶器箱体的内侧壁即为结晶器内工作面)，所述结晶器还包括四个隔板，所述扁形通孔的横截面轮廓形状由两个圆弧段和两个直线段构成，两个直线段的两端部各通过圆弧段连接；每个圆弧段由两个直径不同的圆弧对接而成；结晶器箱体的四周侧壁的下端面开有环形凹槽，扁形通孔与环形凹槽之间的环形布水孔壁体的下端面上均布开有若干个出水孔，每个出水孔的下端向扁形通孔的中心轴线方向倾斜；四个隔板分别设在环形凹槽的两端并将环形凹槽分成四个区域。环形凹槽即为水腔。
本发明的有益效果是 利用本发明所述结晶器铸造，可以降低裂纹倾向性，提高成品率，满足使用需求。本发明所述结晶器通过分成四段设计，出水孔直径大小不同，来控制出水流量，使铸锭冷却均匀，保证温度及应力场分布一致，使铸锭裂纹倾向性大幅度降低。
本发明具体优点主要表现在以下几个方面 1、结晶器内腔设有二次水分布板，对进入结晶器内的水进行重新分配，可以使结晶器出水孔有充足的水流量，同时结晶器小面设计成圆弧，收縮阻力减小，可以降低裂纹倾向性。 2、结晶器大、小面处设计的挡水板，能实现大、小面水强弱的单独控制，应力分布均匀，降低裂纹倾向性。
3
3、结晶器水孔的分段控制，水孔直径①3 ①4.5mm大小不同，使结晶器内熔体温度梯度小，铸锭内应力分布均匀，降低了裂纹倾向性。 4、此结晶器设计了出油孔，能实现自动润滑，可以减少拉裂的缺陷，避免产生应力集中，降低裂纹倾向性。 5、通过此结晶器铸造的超硬铝合金，产品成品率由原来的10% 20%可以提高到70 85%，并且改善了铸锭质量，提高了产品性能。
图1是本发明的主视剖视图，图2是图1的仰视图，图3是图1的A部放大图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 如图l和2所示，本实施方式所述的用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器包括结晶器箱体2和结晶器下盖5，结晶器下盖5密闭设置在结晶器箱体2的下端面上，在结晶器箱体2的大面上开有扁形通孔2-l(结晶器箱体2的内侧壁即为结晶器内工作面)，所述结晶器还包括四个隔板l，所述扁形通孔2-1的横截面轮廓形状由两个圆弧段2-1-1和两个直线段2-1-2构成，两个直线段2-1-2的两端部各通过圆弧段2-1-1连接；每个圆弧段2-1-1由两个直径不同的圆弧对接而成；结晶器箱体2的四周侧壁的下端面开有环形凹槽2-2，扁形通孔2-1与环形凹槽2-2之间的环形布水孔壁体2-3的下端面上均布开有若干个出水孔2-3-l，每个出水孔2-3-l的下端向扁形通孔2-l的中心轴线方向倾斜；四个隔板1分别设在环形凹槽2-2的两端并将环形凹槽2-2分成四个区域。四个区域可实现分别控制出口水流量，保证铸锭冷却均匀。 圆弧段2-1-1形成结晶器的小面，直线段2-1-2形成结晶器的大面；结晶器大面与小面水腔过渡处设有隔水板，使大、小面水单独控制，保证铸锭冷却均匀，内部应力和温度场分布一致。
具体实施方式
二 如图l和2所示，本实施方式所述结晶器还包括两个小面布水板3和两个大面布水板4，所述两个小面布水板3分别设置在位于环形凹槽2-2端部的两个隔板1之间，所述两个大面布水板4分别设置在位于环形凹槽2-2中部的两个隔板1之间。两个小面布水板3和两个大面布水板4可实现二次布水，使出水更均匀。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图l和2所示，本实施方式中以环形布水孔壁体2-3下端面的中垂线Y为参照，以中垂线Y为中心600mm区域内的出水孔2_3_1的直径为4. 5，往两侧各100mm区域内的出水孔2-3-1的直径为4mm，所述圆弧段2_1_1和直线段2_1_2过渡处中心角为40°区域内的出水孔2-3-1的直径为3. 5，环形布水孔壁体2-3下端面的其余位置处的出水孔2-3-1的直径为3mm。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
结晶器水孔的分段控制，水孔直径①3 4. 5mm大小不同，结晶器大、小面处设计有挡水板，能实现大、小面水强弱的单独控制，并且结晶器内腔设有二次水分布板，对进入结晶器内的水进行重新分配，可以使结晶器出水孔有充足的水流量，同时结晶器小面设计成圆弧，收縮阻力减小，可以降低裂纹倾向性。 结晶器水孔的分段控制，水孔直径。4. 5 3mm大小不同，结晶器大、小面处设计有挡水板，能实现大、小面水强弱的单独控制，并且结晶器内腔设有二次水分布板，对进入 结晶器内的水进行重新分配，可以使结晶器出水孔有充足的水流量，同时结晶器小面设计 成圆弧，收縮阻力减小，另外结晶器设计了出油孔，能实现自动润滑，可以减少拉裂的缺陷， 避免产生应力集中，降低裂纹倾向性。
权利要求
一种用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器，所述结晶器包括结晶器箱体(2)和结晶器下盖(5)，结晶器下盖(5)密闭设置在结晶器箱体(2)的下端面上，在结晶器箱体(2)的大面上开有扁形通孔(2-1)，其特征在于所述结晶器还包括四个隔板(1)，所述扁形通孔(2-1)的横截面轮廓形状由两个圆弧段(2-1-1)和两个直线段(2-1-2)构成，两个直线段(2-1-2)的两端部各通过圆弧段(2-1-1)连接；每个圆弧段(2-1-1)由两个直径不同的圆弧对接而成；结晶器箱体(2)的四周侧壁的下端面开有环形凹槽(2-2)，扁形通孔(2-1)与环形凹槽(2-2)之间的环形布水孔壁体(2-3)的下端面上均布开有若干个出水孔(2-3-1)，每个出水孔(2-3-1)的下端向扁形通孔(2-1)的中心轴线方向倾斜；四个隔板(1)分别设在环形凹槽(2-2)的两端并将环形凹槽(2-2)分成四个区域。
2. 根据权利要求1所述的用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器，其特征在于 所述结晶器还包括两个小面布水板(3)和两个大面布水板(4)，所述两个小面布水板(3)分 别设置在位于环形凹槽(2-2)端部的两个隔板(1)之间，所述两个大面布水板(4)分别设 置在位于环形凹槽(2-2)中部的两个隔板(1)之间。
3. 根据权利要求1或2所述的用于铸造7系超硬铝合金的整体水箱式结晶器，其特征 在于以环形布水孔壁体(2-3)下端面的中垂线(Y)为参照，以中垂线(Y)为中心600mm区 域内的出水孔(2-3-1)的直径为4.5，往两侧各100mm区域内的出水孔(2_3_1)的直径为 4mm，所述圆弧段(2-1-1)和直线段(2_1_2)过渡处中心角为40〇区域内的出水孔(2_3_1) 的直径为3.5，环形布水孔壁体(2-3)下端面的其余位置处的出水孔(2-3-1)的直径为 3mm。
全文摘要
用于铸造7系超硬铝合金整体水箱式结晶器，它涉及一种结晶器。本发明解决了现有的结晶器因水冷分布不均，致使铸锭因应力集中产生铸锭裂纹的问题。所述扁形通孔的横截面轮廓形状由两个圆弧段和两个直线段构成，每个圆弧段由两个直径不同的圆弧对接而成；结晶器箱体的四周侧壁的下端面开有环形凹槽，扁形通孔与环形凹槽之间的环形布水孔壁体的下端面上均布开有若干个出水孔，每个出水孔的下端向扁形通孔的中心轴线方向倾斜；四个隔板分别设在环形凹槽的两端并将环形凹槽分成四个区域。本发明所述结晶器通过分成四段设计，出水孔直径大小不同，来控制出水流量，使铸锭冷却均匀，保证温度及应力场分布一致，使铸锭裂纹倾向性大幅度降低。
文档编号B22D7/12GK101722282SQ20091031241
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者吴晓锋, 李海仙, 滕志贵, 王立娟, 赫微, 郑力, 郝志刚 申请人:东北轻合金有限责任公司