CN201164900Y - 复合金属型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种复合金属型模具，包括设有浇注道的金属本体，其特征在于：所述金属本体的浇注道内壁覆盖有耐高温层，形成复合结构。本实用新型结构简单，采用具有复合结构的浇注道，可保持生产线原有生产模式改造不大的前提下进行生产，采用本实用新型进行铸造，可大大节约能源，延长模具使用寿命3倍以上，所得铸铁件力学性能高、质量均匀稳定，工序流程短、辅助设备少、占地少、效率高，采用本实用新型以二台单工位金属型铸机双班生产，年产铸铁件可达150～180万件。
Description
技术领域
本实用新型涉及铸造领域，特别是涉及一种用于铸造铸铁件的复合金属型模具。
背景技术
目前在我国铸铁件生产主要是采用砂型铸造。砂型铸造是采用砂成型的方法进行铁水浇注成型得到铸件，采用此种方法的缺点是由于铸铁件在砂型中的冷却速度慢，铸件只可形成一定形式的石墨形态，一般易形成粗大的石墨形态。如需细小的石墨形态，一般要采用金属型模具，原因是由于金属型模具冷却速度快，易形成细小石墨形态。在铸铁件金属型铸造中，一般采用铁基模具铸造的方法，近年来发展到有用铜合金模具的金型铸造方法。
以上铸造方法中，其中砂铸劳动强度大、噪声大，产生的粉尘、废砂、废气不但污染环境且影响工人的身体健康，同时铸件质量低、机加工余量大，材料利用率低、效率低、能耗大。而铁基金属型在使用过程中因其巨大的温度梯度产生很大热应力，不但大大缩短金属型模具的使用寿命，而且影响铸件质量，同时生产效率也不高。近年来国内开展研究铸铁件铜合金型铸造的有关工作，取得很大进步，但仍然存在在浇注过程中温度损失大，不得不提高浇注温度，模具寿命不长等问题，其原因是由于金型模具中浇注道2，3，4与模具金属本体为一整体(如图1、2所示)，由同一金属材料制成，热传导率高，当铁水浇入浇注道后，浇注道的内壁很快吸收了铁水中的大量热量，并且很快传导给金型模具整体，热量被冷却水及空气扩散掉，从而让真正流入型腔中的铁水温度较预期的低，因此这时不得不提高浇注口1处的铁水温度(即提高了熔化高温所需电耗)，浪费能源，同时造成原材料烧损增大；由于金属模易散热，浇注时不仅型腔5温度与预期不一致，浇注口1的温度控制也比较困难；同时由于浇注道2，3通道较长，当铁水由浇注口1流到型腔5过程中，铁水经过浇注道2，3时形成较大的高度差，从而对浇道底部6形成较大的冲击势能，而且由于对模具温差往复影响的共同作用，从而导致金型模具寿命下降。概括而言，在金属型铸造过程中，最常见的是由于浇注***(局部)损坏而造成整体模具报废，尤其是对于价格昂贵的金型模具来说，造成较大的浪费，增加了生产成本。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种复合金属型模具，其可在原金型模具的基础上更进一步提高模具使用寿命及产品质量和生产效率，节约能源，降低成本。
本实用新型的目的是这样实现的：一种复合金属型模具，包括设有浇注道的金属本体，其特征在于：所述金属本体的浇注道内壁覆盖有耐高温层，形成复合结构。
所述的金属本体为铁本体、铁合金本体、铜本体或铜合金本体。
所述的耐高温层为热传导率比金属本体小的非金属层或金属层。
所述的耐高温层为陶瓷层。
所述的耐高温层通过镶嵌、喷涂或涂抹于金属本体的浇注道内壁形成复合结构。
所述浇注道中的直浇注道和横浇注道覆盖有耐高温层。
所述浇注道中的直浇注道、横浇注道和内浇注道的浇注比为：F直∶F横∶F内＝1.0∶1.2～1.7∶1.5～2.7。
所述金属本体分为动模和定模，动模和定模上分别开设有多个冷却水道。
本实用新型结构简单，采用具有复合结构的浇注道，可保持生产线原有生产模式改造不大的前提下进行生产，采用本实用新型进行铸造，可大大节约能源，延长模具使用寿命3倍以上，所得铸铁件力学性能高、质量均匀稳定，工序流程短、辅助设备少、占地少、效率高，采用本实用新型以二台单工位金属型铸机双班生产，年产铸铁件可达150～180万件。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是图1的A部局部放大图；
图3是本实用新型的结构示意图；
图4是图3的B部局部放大图；
图5是本实用新型的使用状态图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型是一种复合金属型模具，包括设有浇注道的金属本体23，金属本体23分为动模8和定模7。金属本体23设有直浇注道12、横浇注道13、内浇注道21和型腔22，较好的，其浇注比(浇注道横截面积之比)为F直∶F横∶F内＝1.0∶1.2～1.7∶1.5～2.7。
金属本体23的浇注道内壁覆盖有耐高温层24，形成复合结构。所述的金属本体23可以为铁本体、铁合金本体、铜本体或铜合金本体。所述的耐高温层24为热传导率比金属本体23小的非金属层或金属层。最好的，耐高温层24为陶瓷层。该耐高温层24镶嵌、喷涂或涂抹于金属本体23的浇注道内壁。较好的，耐高温层24至少应覆盖于对铸液影响较大的直浇注道12和横浇注道13内壁。
该复合结构一方面解决了由于模具受铁水沿直浇注道12浇注冲击底部14产生局部损伤而造成整体水冷金属型模具过早报废的问题，另一方面，采用本实用新型后，铁水对模具金属本体23的温度往复影响与现有金属型模具比较梯度也有明显下降的作用，因此也提高了模具寿命，当采用本实用新型的模具后，其模具寿命是原整体金属型的三倍，节省了模具成本。另外由于浇注道内壁设有由耐高温热传导率较金属本体23小的材料制成的耐高温层24，当铁水流过直浇道12与横浇道13时，热量损失较少，浇注口15与型腔中的铁水温差较现有金属型模具小，因此铁水入口处温度可较使用原金型模具时有一定程度的下降(约可降低30-50℃)，从而降低了能源消耗，同时也减小了温度差对铸件的影响，使铸件力学性能高、质量均匀稳定。
实施例1
本实用新型的复合金属型模具如图3。模具主要由金属本体23(分为动模8和定模7)、陶瓷过滤装置16、铸件顶出***17，18组成。如图4所示，模具浇注***中的直浇注道12与横浇注道13内壁镶有可方便更换的热传导率较小的耐高温层24(本实施例中采用陶瓷层)。动模8、定模7上分别设有水冷装置(例如开设有多个冷却水道11)，以便快速冷却定模7和动模8。
耐高温层24与金属本体23采用镶钳机械连接方法结合在一起。事先在金属本体23浇注***预留(加工)浇注道的形状及尺寸，然后将已制作好的耐高温层24分别镶钳在金属本体23的直浇注道12、横浇注道13内壁，最后用耐高温材料制作的销19固紧，可方便更换。采用本结构，即使浇注***受到损伤，模具无需从铸机上卸下，即可方便、快捷的更换耐高温层24，从而大大提高生产效率、降低成本。
使用时如图5所示，将模具安装在在铸机上，其中动模8与模具连接板9连接，通过油缸10带动模具板9前后运动实现动模8和定模7的开与合，自动完成铁液浇注后铸件凝固时间的合、开模及铸件顶出。同时在铸机控制台上，可设定模具温度所需的上、下限温度，通过模具上安装的测温仪20自动调节冷却水的水量以精确控制模温在所需范围。金属型开模速度、合模力、顶出力可事先设定。模具在浇注前必须对型腔22进行喷涂料从而使铸件易于从模具中分离，同时需在直浇注道12设置泡沫陶瓷过滤器16，将铁水中的残杂进行过滤。
生产铸铁件时，其铁液熔炼与处理方法如下：将原料(如生铁、废钢、铁合金、回炉料)放入熔化速度为0.5T/30-40min的电炉中，完成铁料的熔化及化学成分调配(通过炉前快速分析)，铁液经高温净化处理后在1430-1460℃出炉。出炉铁液经定量包完成铁液的定量与孕育处理。定量包容量10-100kg，孕育剂为硅铁、锶硅铁，加入量0.2-0.6％。浇注温度1360-1400℃，浇注时间5～10秒，离型时间6～25秒，同时通过冷却水将金属本体温度控制在130-230℃。
铸件后处理：经初拣的铸件放入热处理炉内。加热至890-930℃保温1-2.5小时即可出炉(吹风)空冷。冷却后铸件经抛丸修磨去除飞边毛刺，消除表面氧化物炉，检验后形成成品。
实施例2
耐高温层24采用耐高温涂料以喷涂的方法与金属本体23结合在一起。
其他同实施例1。
Claims (8)
1.一种复合金属型模具，包括设有浇注道的金属本体，其特征在于：所述金属本体的浇注道内壁覆盖有耐高温层，形成复合结构。
2.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述的耐高温层通过镶嵌、喷涂或涂抹于金属本体的浇注道内壁形成复合结构。
3.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述浇注道中的直浇注道和横浇注道覆盖有耐高温层。
4.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述的耐高温层为热传导率比金属本体小的非金属层或金属层。
5.根据权利要求4所述的复合金属型模具，其特征在于：所述的耐高温层为陶瓷层。
6.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述的金属本体为铁本体、铁合金本体、铜本体或铜合金本体。
7.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述浇注道中的直浇注道、横浇注道和内浇注道的浇注比为：F直∶F横∶F内＝1.0∶1.2～1.7∶1.5～2.7。
8.根据权利要求1所述的复合金属型模具，其特征在于：所述金属本体分为动模和定模，动模和定模上分别开设有多个冷却水道。
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