金属型及其本体、制备方法及使用该金属型的铸造模具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及铸造技术，特别涉及金属型及其本体、制备方法及使用该金属型的铸造模具。金属型，包括筒状的本体和覆盖于本体型腔内壁上的涂料，覆盖有涂料的本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。采用本发明的金属型可以缩小ZL201合金管型铸件在浇铸过程中内、壁冷却速度之间的差异，减小裂纹的产生，同时可以实现从上往下的顺序凝固，避免在压气缸的上部产生缩松缺陷，进而可以显著提高ZL201合金管型铸件的质量。
【专利说明】金属型及其本体、制备方法及使用该金属型的铸造模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸造技术，特别涉及金属型及其本体、制备方法及使用该金属型的铸造模具。
【背景技术】
[0002]现有技术中，高压断路器灭火室用压气缸是一种由金属型铸造方法制备的ZL201合金铸件，该铸件易产生裂纹。上述金属型铸造方法所采用的模具包括金属型和砂芯，金属型包括筒状的本体和喷涂于本体型腔内壁上的涂料，砂芯装配于本体的型腔中。涂料具有绝热作用，可以降低溶液的冷却速度；同时具有保护金属型，防止溶液的侵蚀，使铸形容易分离。上述铸件容易产生裂纹是由于以下四方面的原因造成的:1.ZL201合金为固溶性合金，凝固温度区间较宽，热裂倾向较大，铸造性能较差；2.金属型几乎没有退让性，冷却速度快，容易造成铸件内应力增大而产生裂纹；3.上述压气缸为空心结构，为解决内壁表面缩孔、缩松问题而在砂芯上放置冷铁，但是冷铁会加快ZL201合金液在浇铸过程中的冷却速度，从而会使铸件产生更严重的裂纹；4.尽管砂芯的外壁上设有冷铁，金属型本体的型腔内壁设有涂料，但是金属型的导热率仍比砂芯大得多，在浇铸过程中，铸件的外壁的冷却速度显著大于内壁而会导致裂纹。另外，上述金属型铸造采用底注式浇注，底注式浇注合金液的凝固通常为同时凝固，难以实现顺序凝固，压气缸的上部易产生缩松缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种金属型，以解决现有的ZL201合金压气缸在浇铸过程中铸件内、外壁冷却速度差异大的问题。本发明还提供了上述金属型的本体、金属型的制备方法及使用上述金属型的铸造模具。
[0004]为了实现上述目的，本发明的金属型的制备方法采用如下技术方案:金属型的制备方法，包括以下步骤:
A):I)在筒状的本体的型腔的内壁上加工出沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大；
B):预热本体,接着向本体的型腔的内壁上喷涂料,涂料填满覆盖沟槽以使本体型腔的内壁呈圆柱面结构。
[0005]各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
[0006]所述步骤A中还包括步骤2):用沿上下方向延伸的刀刃沿径向方向对相邻沟槽之间形成的环形的凸筋进行敲打，使沟槽沿圆周方向断开为多段而在本体的型腔的内壁上形成麻点，所述的涂料覆盖于麻点上。
[0007]为了实现上述目的，本发明的金属型采用如下技术方案:金属型，包括筒状的本体和覆盖于本体型腔内壁上的涂料，所述覆盖有涂料的本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
[0008]各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
[0009]相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点，所述涂料覆盖于麻点上。
[0010]为了实现上述目的，本发明的金属型的本体采用如下技术方案:金属型的本体，所述本体为筒状结构，本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
[0011]各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
[0012]相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点。
[0013]为了实现上述目的，本发明的铸造模具采用如下技术方案:铸造模具，包括金属型，金属型包括筒状的本体和覆盖于本体型腔内壁上的涂料，本体内设有砂芯，所述覆盖有涂料的本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
[0014]各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
[0015]相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点，所述涂料覆盖于麻点上。
[0016]本发明的金属型的有益效果:一方面，沟槽可以增大金属型的型腔内壁上喷涂的涂料厚度和喷涂量，涂料具有绝热作用，本发明显著降低了型腔内壁处的ZL201合金液的冷却速度，进而可以减小金属型与砂芯之间的热导率的差异，从而缩小了 ZL201合金管型铸件在浇铸过程中内、壁冷却速度之间的差异，还实现了减少金属型内的金属液的整体冷却速度，因此，减小了裂纹的产生；另一方面，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大，可以使金属型的型腔的内壁上的涂料厚度和喷涂量从上往下逐渐增大，进而可以使合金液的冷却速度从上往下逐渐减小，实现了从上往下的顺序凝固，避免了在压气缸的上部产生缩松缺陷。因而，采用本发明可以显著提高ZL201合金管型铸件的质量。
[0017]进一步的，麻点可以提供涂料的附着力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的铸造模具的实施例1的使用状态图；
图2是图1中金属型的结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是图3中的麻点的作业示意图。
【具体实施方式】
[0019]本发明的铸造模具的实施例1，如图1-4所示:铸造模具包括砂芯I和金属型，该模具采用底注式浇注方式。砂芯I为块状结构，金属型包括筒状的本体2和覆盖于本体2型腔内壁上的涂料，砂芯I插装与本体2的型腔中，砂芯I的外壁与本体2的内壁之间具有用于浇铸ZL201合金的空腔。管型铸件4具有砂芯I的外壁贴合配合内壁、与本体2的内壁贴合配合的外壁。覆盖有涂料的本体2的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽20，各个沟槽20的体积从上往下逐渐增大。在本实施例中，各个沟槽20的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽20的槽宽从上往下逐渐变宽。相邻沟槽20之间具有环形的凸筋，凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点，涂料覆盖于麻点上。涂料填满覆盖于沟槽20内和麻点上以使型腔的内壁呈圆柱面结构。砂芯I的外壁上套设有冷铁，冷铁呈筒状结构且由软铝线缠绕而成。冷铁的内壁贴合于砂芯I外壁上，以对管型铸件4的内壁进行冷却。
[0020]本发明包括由软铝线缠绕而成的冷铁，由于铝的散热速度远远高于铁，因而本发明可以提高砂芯的散热速度，减小了砂芯的散热速度与金属型之间的差异，减小了铸件内、外壁之间的冷却速度的差异，减小了铸造应力，从而减少了热裂纹的产生的可能性，提高了ZL201合金管型铸件的质量。
[0021]在本发明的铸造模具的其它实施例中，各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深，而各个沟槽的宽度相同。
[0022]在本发明的铸造模具的其它实施例中，各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽，而各个沟槽的深度相同。
[0023]在本发明的铸造模具的其它实施例中，还可以不包括麻点，而通过增加涂料的粘度来提高涂料在金属型内壁上的附着力。
[0024]本发明的金属型的制备方法的实施例1，采用该制备方法可以得到上述铸造模具实施例1中的金属型，该方法包括以下步骤:
A): I)在筒状的本体2的型腔的内壁上加工出沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽20，各个沟槽20的体积从上往下逐渐增大，各个沟槽20的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽20的槽宽从上往下逐渐变宽；2):用沿上下方向延伸的刀刃3沿径向方向对相邻沟槽20之间形成的环形的凸筋进行敲打，使沟槽20沿圆周方向断开为多段而在本体2的型腔的内壁上形成麻点，所述的涂料覆盖于麻点上。
[0025]B ):预热本体2，本体2的预热温度为400 V，接着向本体2的型腔的内壁上喷涂料，涂料填满覆盖沟槽20和麻点以使本体型腔的内壁呈圆柱面结构，然后进一步将本体2预热至其工作温度。
[0026]本发明的金属型的制备方法的另一种实施例，包括以下步骤:
A)在筒状的本体的型腔的内壁上加工出沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大,各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
[0027]B)预热本体，本体的预热温度为400°C，接着向本体的型腔的内壁上喷涂料，使涂料填满覆盖沟槽以使本体型腔的内壁呈圆柱面结构，然后进一步将本体预热至其工作温度。
[0028]在本发明的金属型的制备方法的其它实施例，各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽，而各个沟槽的深度相同。
[0029]在本发明的金属型的制备方法的其它实施例，各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深，而各个沟槽的宽度相同。
[0030]本发明的金属型的实施例，该金属型的结构与上述铸造模具实施例中的金属型的结构相同，在此不再重复叙述。
[0031 ] 本发明的金属型的本体的实施例，该金属型的本体的结构与上述铸造模具实施例中的金属型的本体的结构相同，在此不再重复叙述。
【权利要求】
1.金属型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: A): I)在筒状的本体的型腔的内壁上加工出沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大； B ):预热本体，接着向本体的型腔的内壁上喷涂料,涂料填满覆盖沟槽以使本体型腔的内壁呈圆柱面结构。
2.根据权利要求1所述的金属型的制备方法，其特征在于，各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
3.根据权利要求1或2所述的金属型的制备方法，其特征在于，所述步骤A中还包括步骤2):用沿上下方向延伸的刀刃沿径向方向对相邻沟槽之间形成的环形的凸筋进行敲打，使沟槽沿圆周方向断开为多段而在本体的型腔的内壁上形成麻点，所述的涂料覆盖于麻点上。
4.金属型，包括筒状的本体和覆盖于本体型腔内壁上的涂料，其特征在于，所述覆盖有涂料的本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
5.根据权利要求4所述的金属型，其特征在于，各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
6.根据权利要求5或6所述金属型，其特征在于，相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点，所述涂料覆盖于麻点上。
7.金属型的本体，所述本体为筒状结构，其特征在于:本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的金属型的本体，其特征在于:各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
9.根据权利要求7或8所述的金属型的本体，其特征在于:相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点。
10.铸造模具，包括金属型，金属型包括筒状的本体和覆盖于本体型腔内壁上的涂料，本体内设有砂芯，其特征在于:所述覆盖有涂料的本体的型腔的内壁上开设有沿上下方向间隔设置的多个环形的沟槽，各个沟槽的体积从上往下逐渐增大。
11.根据权利要求10所述的铸造模具，其特征在于:各个沟槽的槽深从上往下逐渐加深、各个沟槽的槽宽从上往下逐渐变宽。
12.根据权利要求10或11所述的铸造模具，其特征在于:相邻沟槽之间具有环形的凸筋，所述凸筋沿圆周方向分为多段以使本体的型腔的内壁上形成麻点，所述涂料覆盖于麻点上。
【文档编号】B22C9/06GK104128563SQ201310361282
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】雷咸伦, 王路平, 常林晶, 王赏, 王大伟 申请人:国家电网公司, 河南平高电气股份有限公司, 平高集团有限公司