[發明專利]利用離心澆鑄高通量制備樣品的設備及方法

有效

• 申請號: 201710072838.5
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106984788B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 宋長江;李勇;何維;楊洋;段煉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22D13/10
• 分類號: B22D13/10;B22D13/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種具有階梯形結構型腔的模具，其特征在于：所述模具(5)內部具有廣口結構形式的型腔，型腔在深度方向上采用階梯狀收縮結構，型腔的斷面尺寸向內逐級收縮，使對應不同區段型腔的模具壁厚度逐級不同，利用其模鑄能得到具有分區段變截面的階梯狀凝固樣品，在位于模具入口處的模具內壁上設有內凹的安裝槽，在安裝槽嵌入式安裝與模具(5)的材料不同的組合模塊(11)，使位于模具入口處的模具內壁區段形成導熱系數可調的復合模具壁；

采用所述具有階梯形結構型腔的模具，設置于高通量制備寬冷速范圍樣品的裝置中，所述高通量制備寬冷速范圍樣品的裝置包括設置于設備腔體(14)內的導流器(4)和平臺(6)，所述平臺(6)通過平臺運動系統(7)驅動進行轉動，形成離心澆鑄裝置結構系統，設置氣氛控制裝置對所述設備腔體(14)內的氣體成分和氣體壓力進行控制，在導流器(4)的容器上口設置可移除的擋板(3)；所述導流器(4)能與所述平臺(6)同步轉動；在所述設備腔體(14)內，采用臥式安裝模具(5)的安裝方式，在所述導流器(4)的下方，將設定數量的模具(5)固定安裝在所述平臺(6)上，使各模具(5)圍繞所述平臺(6)的轉軸進行設置，各模具(5)的入口均朝向所述平臺(6)的轉軸方向，組合模塊(11)鑲嵌在模具(5)入口處，與模具(5)組成多導熱系數模具組合，模具(5)內壁形成階梯狀結構，所述平臺(6)固定模具(5)具并進行旋轉為模具(5)提供離心力；將導流塊(13)與各所述模具(5)安裝連接在一起，使待鑄造的金屬熔體能沿著導流塊(13)的導流表面通過模具入口，從而流入模具(5)的型腔；在導流器(4)上方還設有熔融裝置(2)，金屬料錠(1)由送料裝置控制輸送，當金屬料錠(1)進入熔融裝置(2)熔煉區域熔化后，開啟所述擋板(3)，使熔融的金屬熔體落入導流器(4)中，金屬熔體在導流器(4)的底端出口流出，通過導流塊(13)引流后，利用重力作用和離心力作用，使金屬熔體進入模具(5)的型腔，進行充型，實現連續澆鑄厚度尺寸為0.5～8mm的鑄件樣品；

所述導流器(4)設有升降運動系統，在向一個所述模具(5)的型腔內進行澆注金屬熔體時，使所述導流器(4)底部的熔體出口位于相應所述模具(5)的入口處，將金屬熔體進入模具(5)的型腔，進行充型，充型完畢后，所述升降運動系統控制所述導流器(4)底部的熔體出口轉移到另一模具(5)入口處，進行后續模具(5)的澆注和充型。

2.根據權利要求1所述具有階梯形結構型腔的模具，其特征在于：在所述模具入口處的內壁上還設有卡槽(15)，卡槽(15)與安裝組合模塊(11)的安裝槽在模具入口處的不同位置分別設置，將模具(5)采用臥式安裝使用時，使卡槽(15)所在的模具內壁一側形成型腔底部，能通過在卡槽(15)上嵌入式安裝連接導流塊(13)，使待鑄造的熔體能沿著導流塊(13)的導流表面通過模具入口，從而流入模具(5)的型腔。

3.根據權利要求2所述具有階梯形結構型腔的模具，其特征在于：在模具入口處，導流塊(13)的導流表面不低于卡槽(15)上沿的模具壁面，組合模塊(11)裸露于型腔的表面與安裝槽的槽口邊沿的模具壁面平齊。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述具有階梯形結構型腔的模具，其特征在于：所述模具(5)為銅模，所述組合模塊(11)采用陶瓷模，將陶瓷模鑲嵌在銅模入口處，與銅模組成多導熱系數模具組合。

5.一種權利要求1所述具有階梯形結構型腔的模具組合體，其特征在于：設定數量的模具(5)按照設定的組合結構安裝在一起，形成能高通量制備寬冷速范圍凝固樣品的一組模具。

6.根據權利要求5所述模具組合體，其特征在于：其中的一部分模具(5)與另一部分模具(5)具有不同的型腔階梯狀結構。

7.一種高通量制備寬冷速范圍樣品的裝置，其采用權利要求1所述具有階梯形結構型腔的模具。