专利名称：一种制备超磁致伸缩合金圆盘的强冷铸造铜模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空感应熔炼法制备超磁致伸缩合金时所需的铸造模具，属于材料加工工程领域的模具制造技术。
背景技术：
金属材料的熔炼一般都是用电弧熔炼或者感应熔炼。电弧熔炼不需浇铸，也无需模具，炼出的材料体积很小，俗称纽扣锭。而感应熔炼一定要浇铸到模具中。传统的模具都是简单的紫铜模具或者水冷金属铜模具。传统紫铜模具结构简单，冷却能力有限，因此铸造出的合金棒材显微组织粗大，性能较差。水冷金属铜模具虽然冷却能力强，但容易渗水、漏水，造成真空炉中水分增加，破坏真空环境。同时水冷模具造成真空炉结构复杂，制造困难，大大增加设备成本。经查阅文献，山东滨州渤海活塞股份有限公司冯增建、魏作山公布了一种带保温层的铝活塞水冷模具装置，(中国，发明专利，公告号201832985U)该技术中模内设有一水冷孔腔，水冷孔腔内壁装配有一保温层，形成一完整的循环水路。从而提高模具冷却能力和组织的致密度。但从整体来看，结构较为复杂，无疑提高了成本。而且循环水路对结构的密封性要求很高。进一步检索文献发现，沈阳新光华旭铸造有限公司于斌、朱民公布了一种具有排气结构的汽缸盖金属铸造模具，(中国，发明专利，公告号201295744Y)该技术中整个模具由上模、左右侧模和底模组成。左右两侧模也分别由上下模组成，且在对接的表面上开有若干条排气的沟槽。因此使型腔中的气体顺利排除，有效消除了产生欠铸的几率。但该模具的冷却效果不佳，形成铸件的致密性不够。材料的综合性能难以提高。综合分析已经公布的制备金属材料技术可得知，现有的技术存在以下难以克服的缺点:
采用传统的铸造金属模具时，冷却速度小，晶粒粗大，难以提高材料的综合性能；
如果采用水冷模具，模具易漏水，造成真空设备的真空环境的破坏；
水冷模具造成真空炉结构复杂，制造困难，大大增加设备成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内置金属冷却液的金属铸造强冷铜模具，能有效地大幅度增加合金铸锭的结晶冷却速度，从而达到细化晶粒，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能的目的。本发明所述一种制备超磁致伸缩合金圆盘的强冷铸造铜模具的结构包括端盖、底模；底模外圈设有环形凹槽，凹槽内置冷却液，冷却液为Ga-1n-Sn合金；底模内圈为浇铸型腔，型腔高度为5 10mm ;底模的底部中心带有连通排气孔；端盖卡在底模上，端盖可更换，以实现两种浇铸方式的冷却，即坩埚浇铸和石英管的浇铸；端盖的材料为不锈钢，底模的材料为紫铜。
本发明的有益效果是:本发明采用内置金属冷却液的金属铸造强冷技术，由于这种金属液的热传导能力比水冷降温速度快很多，这种方法制备的合金由于冷却速度快，使合金更多的保持了液态金属无序的相结构，大幅提高合金的综合性能。与现有技术比较，本发明所制备的合金晶粒细小，成分均匀且铸造性能显著提高。可以选用两种不同的端盖来实现不同方式的浇铸。具有较强的针对性。不仅可以细化晶粒，而且可以使晶粒的大小均匀，显著提高合金的综合性能。
图1是本发明中采用石英管浇铸时的结构主视 图2是本发明中采用石英管浇铸时的结构俯视 其中:1.浇口直径小且薄的端盖2.冷却液3.底模；
图3是本发明中采用坩埚浇铸时的结构主视 图4是本发明中采用坩埚浇铸时的结构俯视 其中:1.浇口直径大且厚的端盖2.冷却液3.底模；
图5是本发明中的底模尺寸主视 图6是本发明中的底模尺寸俯视 其中:ΦΑ为祀材直径 ΦΒ=ΦΑ+10ι πι
Φ C= Φ B+40mm Φ D= Φ C+1OmmΦΕ=1 2mm1=5 IOmm L=I+ (6 8) mm ；
图7是本发明中浇口直径小且薄的端盖的尺寸主视 图8是本发明中浇口直径小且薄的端盖的尺寸俯视 其中:ΦΡ=Φ6+2 3mm C>G=C>D +(I 2)mm Φ H= (20 25) mmt= (5 10) mm T=t+ (2 3) mm ;
图9是本发明中浇口直径大且厚的端盖的尺寸主视 图10是本发明中浇口直径大且厚的端盖的尺寸俯视 其中:Φ H= (20 25) mm ΦΡ=Φ6+2 3mm Φ6=Φ +(I 2)mm Φ Ι=ΦΗ+ (15 20) mm t= (15 20) mm T=t+ (2 3) mm 。
具体实施例方式其中5-10是本发明所述一种制备超磁致伸缩合金圆盘的强冷铸造铜模具有关部件的具体尺寸示意图。以下结合附图对本发明实施例进行详细说明:
图1-4中，一种内置金属冷却液的 金属铸造强冷铜模具，由端盖1、冷却液2和底模3组成。底模3外圈设有环形凹槽，凹槽内可置冷却液2。凹槽内的冷却液2为Ga-1n-Sn合金，常温下呈液态，具有较强的冷却能力。端盖I与底模3可分离，端盖I可更换。更换端盖I就可实现两种浇铸方式的冷却，坩埚浇铸和石英管的浇铸。端盖I的材料为不锈钢，底模3的材料为紫铜。底模3内圈为浇铸型腔，底部带有排气孔。型腔高度约为8mm。工作时，金属液由端盖I进入底模3中，而底模3外圈设有环形凹槽，凹槽内置有冷却液2。冷却液2为Ga-1n-Sn合金，常温下呈液态，具有较强的冷却能力。因而存在较大的温度梯度，很容易将金属液的热量传递给冷却液2中，金属液迅速得到冷却。当用坩埚浇铸时选用浇口直径大、较厚的端盖，当用石英管浇铸时选用浇口直径小、较薄的端盖，方便快捷的实现两种方式的浇铸。底模底部的排气孔也大大降低了金属的欠铸率。不仅细化了晶粒，而且得到的铸型完整 、合格率1 。
权利要求
1.一种制备超磁致伸缩合金圆盘的强冷铸造铜模具，其特征在于:所述模具结构包括端盖、底模； 底模外圈设有环形凹槽，凹槽内置冷却液，冷却液为Ga-1n-Sn合金；底模内圈为浇铸型腔，型腔高度为5 10_ ;底模的底部中心带有连通排气孔； 端盖卡在底模上，端盖可更换，以实现两种浇铸方式的冷却，即坩埚浇铸和石英管的浇铸； 端盖的材料为不锈钢，底模的材料为紫铜。
全文摘要
一种制备超磁致伸缩合金圆盘的强冷铸造铜模具，由端盖、底模和冷却液组成。底模外圈设有环形凹槽，凹槽内可置冷却液。冷却液成分为Ga-In-Sn合金，冷却能力强。端盖与底模可分离，端盖可更换。更换端盖就可实现两种浇铸方式的冷却，即坩埚浇铸和石英管的浇铸。端盖的材料为不锈钢，底模的材料为紫铜。底模内圈为浇铸型腔，底部带有排气孔。型腔高度为5~10mm。本发明可大幅度提高合金铸锭的结晶冷却速度，达到细化晶粒，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能的目的。同时，本发明制备的合金由于冷却速度快,使合金更多的保持了液态金属无序的相结构，显著提高合金的综合性能。且该模具结构简单，大大降低了制造成本。
文档编号B22C9/06GK103143679SQ201310102148
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者晏建武, 罗亮, 彭阿芳, 张晨曙 申请人:南昌工程学院