[发明专利]一种同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头

说明书

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，特别涉及一种同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头。

背景技术

现有的铝合金空心热顶铸造是一种新技术，以前的空心铸造都采用普通铸造方法，普通铸造工具没有热帽，结晶器从上到下的材质完全一致，结晶器高度一般为150～ 200mm，热顶铸造工具要在结晶器的上面安装一个保温帽（也称热顶），不允许在保温帽范围内结晶，在保温帽下面安装高度一般为20～50mm的结晶器。普通空心铸造工具为单根铸造，热顶空心铸造工具是在一个铸造盘上同时安装几个到几十个结晶器同时铸造，目前它是铝合金铸造技术中最先进的技术，铝合金空心热顶铸造技术中的铸造工具的关键技术是芯子系统，芯子系统的结晶器即芯头，它是技术的关键的关键，芯头设计的合理与否，是决定空心铸锭内孔成型质量及能否铸造成功的关键因素，所以芯头的设计成了极为重要的关键技术。现有设计的芯头的材料为黄铜，芯头外部锥度为阶梯式，由于芯头的材质、锥度、高度都不合理，使用该设计的芯头，它确无法铸造出完全合格的空心铸锭。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，而研制一种新型的同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头，该同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头可有效克服现有技术带来的上述不足，它在高温下有较好的耐高温性和较好的导热性能，并且与铝合金的亲和力不强，使用寿命长、造价低，易操作控制，生产效率高，保证铸锭形成具有良好的内表面并不引起附加内应力，铸锭能够顺利脱模，铸锭也不会将芯子抱住，有效提高了铸锭质量，有较好的经济和社会效益。

其技术方案是：这种同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头的技术关键是芯头的材质、锥度、高度，由于它的设计不合理，才带来了现有技术存在的上述不足，经过本申请的发明人近三年的多次反复的研究和实验，终于得到了该芯头的最佳设计数据。

这种同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头的技术特征是它的芯头材质为紫铜，高度为25 ～40mm，锥度为1 ：6 ～12。铝合金空心热顶铸造技术的最终目的是要用该技术成功的铸造出铝合金空心铸锭，设计芯头必须满足铝合金空心热顶铸造的铸造条件，即选择好它的材质、高度、锥度及冷却水的出水分布等，因为冷却水的出水分布与普通工具大同小异基本成熟，所以我们主要从材质、高度、锥度三个方面考虑。材质方面，铝合金空心热顶铸造是在铝液700℃左右进行铸造成型的，所以所选的材质必须是在高温下有比较好的耐高温和较好的导热性能，并且与铝合金的亲和力不能太强，还必须考虑使用寿命、造价等因素，通过试验对比等优化措施，最后选定为紫铜材质。高度方面，若芯头高度太小，则开头时结晶凝壳伸进热帽内，凝固金属会把保温帽拉坏，铸造过程中也很难保证液体金属在芯头部分进行结晶，给操作控制带来极大困难；若芯头高度过长，就会失去热顶铸造的意义，在这种情况下，若要保持热顶铸造的效果，就势必要增大铸造水压和降低铸造速度，这对提高生产效率显然是不利的，通常，可按铸锭规格大小确定芯头的高度，规格小的偏下限选取，规格大的偏上限选取。根据试验对比，优化芯头的设计高度以 25 ～ 40mm 为宜。锥度方面，芯头的锥度按下式计算：i= （D—d）/h.式中：i——芯头的锥度；D——芯头上部直径（mm）；d——芯头下部直径（mm）；h——芯头高度（mm）。若芯头的锥度过小，铸锭不能顺利脱模，易使铸锭产生内孔拉裂或放射状裂纹，严重时，铸锭会将芯子抱住，使铸造无法进行；若芯头锥度过大时，使铸锭内表面冷却强度降低，铸锭内表面形成更多的偏析浮出物，增加镗孔量，严重时，铸锭内孔无法成型，产生漏铝，使铸造无法进行。试验表明，芯头锥度的选择应根据铝合金的性质和空心铸锭规格而定。本发明的设计基本原则是，保证铸锭形成具有良好的内表面并不引起附加内应力。根据试验对比及优化，芯头的锥度应根据芯头上部直径的大小而选择，芯头上部直径小于200mm，芯头锥度应选为1：9 ～12，芯头上部直径大于 200mm，芯头锥度应选为1：6～9。

本发明的芯头适用于同水平多根铝合金空心热顶铸造设备上使用。该芯头在高温下有较好的耐高温性和较好的导热性能，并且与铝合金的亲和力不强，使用寿命长、造价低，易操作控制，生产效率高，保证铸锭形成具有良好的内表面并不引起附加内应力，铸锭能够顺利脱模，铸锭也不会将芯子抱住，大大提高了铸锭的质量，有较好的经济和社会效益。

附图说明

图1为同水平多根铝合金空心热顶铸造设备的芯头的主视结构示意图。