[发明专利]一种超声振动冷空气循环快速凝固装置及其方法

说明书

本发明的一种超声振动冷空气循环快速凝固装置及其方法，属于金属材料成型铸造装置领域，本凝固装置包括内模和外模，所述内模通过模盖吊挂于外模内，且模盖与外模之间设有密封圈；所述外模的上壁设有与之连通的排气管、下壁设有与之连通的进水管和出水管、内底铺设有化学冷却剂；所述化学冷却剂分别与进水管和出水管之间设有过滤网；所述外模上还设有超声振动装置。本发明凝固装置通过冷空气循环结构设计，可使模具温度快速降低，让得液体金属能起到快速凝固的效果。

技术领域

本发明属于金属材料成型铸造装置技术领域，具体涉及一种超声振动冷空气循环快速凝固装置及其方法。

背景技术

金属材料在铸造成型过程中，由于液体金属凝固时冷却较慢且受热不均易形成缩孔，其对材料的综合性能起到重要影响。对于传统金属浇筑成型采用的模具装置较为简单，不具备快速冷却的功能，只能通过模内自行冷却，冷却温度不均匀，且花费时间较长，不利于材料的快速成型，材料易出现间隙及缩孔，极大的降低材料的综合性能，使产品的质量较低，成本花费较大。因此，金属材料在铸造成型过程中冷却凝固时间较慢且易形成缩孔的问题成为铸造工艺急需解决的热点难题。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种超声振动冷空气循环快速凝固装置及其方法，使金属材料铸造成型快速凝固，减少缩孔。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明拟公开一种超声振动冷空气循环快速凝固装置，包括内模和外模，所述内模通过模盖吊挂于外模内，且模盖与外模之间设有密封圈；所述外模的上壁设有与之连通的排气管、下壁设有与之连通的进水管和出水管、内底铺设有化学冷却剂；所述化学冷却剂分别与进水管和出水管之间设有过滤网；所述外模上还设有超声振动装置。

进一步，还包括用于设置外模的基座。

进一步，所述超声振动装置由超声变幅杆、超声换能器、超声控制器组成，超声变幅杆设置在基座上并作用于外模，其上设有与超声控制器电性连接的超声换能器；所述超声变幅杆设置为3-6个，环绕于外模均匀布置。

进一步，所述进水管、出水管上均设有水流控制阀。

进一步，所述进水管与外模的连接位高于所述出水管与外模的连接位，或者所述外模的内底设有与水平面相交的斜面、且斜面的倾斜方向为进水管向出水管方向。

进一步，还包括设置在外模上的温度传感器和与该温度传感器电性连接的数显器。

进一步，所述模盖与内模旋接，其上设有吊钩，所述旋接结构为螺纹或旋扣；所述外模的管口内侧设有用于置放密封圈的让位槽。

进一步，所述化学冷却剂为溶解于水的离子化合物，所述离子化合物为固体二氧化碳、硝酸铵中的一种。

本发明还利用上述的超声振动冷空气循环快速凝固装置的凝固方法，其特征在于，包括如下步骤：将载有金属溶液的内模通过模盖置于外模里；再由进水管向载有化学冷却剂的外模通入水，并在水溶解化学冷却剂过程中吸收热量，使外模与内模之间的空腔内空气温度下降，而与内模进行热交换后，从排气管流出，实现冷空气循环冷却；同时开启超声振动装置来产生高频振动传递给内模，辅助金属溶液凝固。

优选的，由数显器显示的外模表面温度高低来调节水流控制阀的开度，使得冷空气循环温度在较低的温度下，确保内模中的金属溶液达到快速凝固。

本发明的优点在于：

(1)通过冷空气循环结构设计，让模具温度快速降低，以使得液体金属能起到快速凝固的效果。

(2)通过在外模上安装温度传感器，可以实时动态检测模具内温度情况，并灵活调节进水管水流控制阀控制水流量与化学冷却剂反应生成冷空气，使模具内整体温度始终保持恒定，避免由于模内气体温度升高，降低液态金属快速冷却凝固效果。