[發明專利]一種超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010130625.5
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111299552A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 蔣斌;雷彬;高航;楊華寶;宋江鳳;黃光勝;張丁非;潘復生
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D27/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明的一種超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置及其方法，屬于金屬材料成型鑄造裝置領域，本凝固裝置包括內模和外模，所述內模通過模蓋吊掛于外模內，且模蓋與外模之間設有密封圈；所述外模的上壁設有與之連通的排氣管、下壁設有與之連通的進水管和出水管、內底鋪設有化學冷卻劑；所述化學冷卻劑分別與進水管和出水管之間設有過濾網；所述外模上還設有超聲振動裝置。本發明凝固裝置通過冷空氣循環結構設計，可使模具溫度快速降低，讓得液體金屬能起到快速凝固的效果。

技術領域

本發明屬于金屬材料成型鑄造裝置技術領域，具體涉及一種超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置及其方法。

背景技術

金屬材料在鑄造成型過程中，由于液體金屬凝固時冷卻較慢且受熱不均易形成縮孔，其對材料的綜合性能起到重要影響。對于傳統金屬澆筑成型采用的模具裝置較為簡單，不具備快速冷卻的功能，只能通過模內自行冷卻，冷卻溫度不均勻，且花費時間較長，不利于材料的快速成型，材料易出現間隙及縮孔，極大的降低材料的綜合性能，使產品的質量較低，成本花費較大。因此，金屬材料在鑄造成型過程中冷卻凝固時間較慢且易形成縮孔的問題成為鑄造工藝急需解決的熱點難題。

發明內容

針對上述不足，本發明的目的是提供一種超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置及其方法，使金屬材料鑄造成型快速凝固，減少縮孔。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明擬公開一種超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置，包括內模和外模，所述內模通過模蓋吊掛于外模內，且模蓋與外模之間設有密封圈；所述外模的上壁設有與之連通的排氣管、下壁設有與之連通的進水管和出水管、內底鋪設有化學冷卻劑；所述化學冷卻劑分別與進水管和出水管之間設有過濾網；所述外模上還設有超聲振動裝置。

進一步，還包括用于設置外模的基座。

進一步，所述超聲振動裝置由超聲變幅桿、超聲換能器、超聲控制器組成，超聲變幅桿設置在基座上并作用于外模，其上設有與超聲控制器電性連接的超聲換能器；所述超聲變幅桿設置為3-6個，環繞于外模均勻布置。

進一步，所述進水管、出水管上均設有水流控制閥。

進一步，所述進水管與外模的連接位高于所述出水管與外模的連接位，或者所述外模的內底設有與水平面相交的斜面、且斜面的傾斜方向為進水管向出水管方向。

進一步，還包括設置在外模上的溫度傳感器和與該溫度傳感器電性連接的數顯器。

進一步，所述模蓋與內模旋接，其上設有吊鉤，所述旋接結構為螺紋或旋扣；所述外模的管口內側設有用于置放密封圈的讓位槽。

進一步，所述化學冷卻劑為溶解于水的離子化合物，所述離子化合物為固體二氧化碳、硝酸銨中的一種。

本發明還利用上述的超聲振動冷空氣循環快速凝固裝置的凝固方法，其特征在于，包括如下步驟：將載有金屬溶液的內模通過模蓋置于外模里；再由進水管向載有化學冷卻劑的外模通入水，并在水溶解化學冷卻劑過程中吸收熱量，使外模與內模之間的空腔內空氣溫度下降，而與內模進行熱交換后，從排氣管流出，實現冷空氣循環冷卻；同時開啟超聲振動裝置來產生高頻振動傳遞給內模，輔助金屬溶液凝固。

優選的，由數顯器顯示的外模表面溫度高低來調節水流控制閥的開度，使得冷空氣循環溫度在較低的溫度下，確保內模中的金屬溶液達到快速凝固。

本發明的優點在于：

(1)通過冷空氣循環結構設計，讓模具溫度快速降低，以使得液體金屬能起到快速凝固的效果。

(2)通過在外模上安裝溫度傳感器，可以實時動態檢測模具內溫度情況，并靈活調節進水管水流控制閥控制水流量與化學冷卻劑反應生成冷空氣，使模具內整體溫度始終保持恒定，避免由于模內氣體溫度升高，降低液態金屬快速冷卻凝固效果。