專利名稱：薄膜金屬型結(jié)晶器和使用該結(jié)晶器鑄造鑄件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)晶器和使用該結(jié)晶器鑄造鑄件的方法，主要用于鋁、鎂、銅、錫等中、低熔點(diǎn)金屬及其合金的鑄造，尤其適用于該幾類金屬鑄件中有底或無(wú)底的筒狀鑄件、特別是鋁活塞的鑄造。
背景技術(shù)：
在金屬的鑄造生產(chǎn)中，沿自下而上方向的快速、順序結(jié)晶是理想的結(jié)晶方式，如果能按這一方式完成鑄件的結(jié)晶過(guò)程，所得鑄件的鑄造缺陷將接近于零。能夠?qū)е妈T件自下而上快速、順序結(jié)晶的外部條件是自下而上的(熱流方向是自上而下的)快速、順序熱擴(kuò)散。因此，自下而上的快速、順序熱擴(kuò)散也就成為世界范圍內(nèi)鑄造工作者夢(mèng)寐以求的工藝方法。但是，在已有的鑄造技術(shù)中，僅有少數(shù)幾種技術(shù)能夠?qū)嵤┳韵露系目焖?、順序熱擴(kuò)散。例如電渣重熔、錠坯連鑄、熔融錫浸入法等。這些技術(shù)帶有明顯的局限性，電渣重熔、錠坯連鑄技術(shù)只能生產(chǎn)橫截面形狀沒(méi)有變化的坯料，無(wú)法鑄造形狀各異的鑄件。熔融錫浸入法生產(chǎn)的產(chǎn)品造價(jià)昂貴，不能被普通工業(yè)領(lǐng)域廣泛采用。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN1098344A公開(kāi)了一種“薄膜金屬型鑄造設(shè)備及其鑄造方法”，其設(shè)備構(gòu)成如圖25所示，其中包括型箱90、薄膜金屬型91、噴嘴92、拉桿93、頂板94等。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鑄型薄膜化，以噴嘴91對(duì)薄膜金屬型90的外壁自下而上噴施冷卻介質(zhì)，對(duì)鑄件88進(jìn)行自下而上的快速、順序熱擴(kuò)散，進(jìn)而引導(dǎo)結(jié)晶界面89沿自下而上的方向快速、順序推進(jìn)。毫無(wú)疑問(wèn)，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)鑄件的快速、順序熱擴(kuò)散方法趨于成熟起到了積極推動(dòng)作用，但是，其不足之處是用電阻對(duì)焊的方法將多個(gè)拉桿93焊在薄膜金屬型91的外壁，拉桿的另一端固定在總體支持件型箱90上，通過(guò)拉桿93的拉力和頂板94的阻力對(duì)薄膜金屬型91進(jìn)行固定，這種固定方法支點(diǎn)少，薄膜金屬型受力不均勻，容易產(chǎn)生大面積變形；而且，薄膜金屬型的拆、裝比較困難。這些不足之處亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以金屬薄膜為鑄型的結(jié)晶器和使用該結(jié)晶器鑄造有底或無(wú)底筒狀鑄件的方法，以克服和解決已有技術(shù)的不足。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種結(jié)晶器。包括基座1、底型2、半型座6、7、半薄膜型8、9、規(guī)板16、介質(zhì)槽17、給水口5、排水管12等部件，其特征在于半型座6、7位于底型2上，多個(gè)垂向規(guī)板16呈放射狀固定在半型座6、7的內(nèi)側(cè)或一體形成在半型座6、7的內(nèi)側(cè)；規(guī)板向心一側(cè)是一條成形的緣21，緣的橫截面形狀是一個(gè)被圓柱體22截頂?shù)娜切?，截頂弧長(zhǎng)0.5～6mm。相鄰兩條緣在圓柱體22上夾持的弧長(zhǎng)為2～50mm；圓柱體22切割半型座6、7的內(nèi)側(cè)下部形成綱環(huán)25，綱環(huán)25與緣的截頂弧同在圓柱體22的柱面上。相鄰的規(guī)板之間有一定的垂向間隙既空槽17-1，每一個(gè)空槽的上端有一個(gè)給水口5。同一個(gè)型座上的所有空槽底部有通道3聯(lián)通，并通向排水管12。每個(gè)半型座上有至少兩個(gè)合型副57、59。合型副上有多個(gè)插槽23。
半薄膜型8、9有型壁8-1、9-1。型壁沿分型面延伸一個(gè)寬度形成型耳8-2、8-3、9-2、9-3。每只型耳上有至少一個(gè)插腳8-4、9-4。
底型2有外副26。
設(shè)圓柱形22的半徑為R1，綱環(huán)25的半徑為R2，外副26的半徑為R3，筒狀鑄件的外徑為R4，半薄膜型壁8-1、9-1的厚度為6，本發(fā)明將它們的配合關(guān)系界定為R1＝R2＝R3+6＝R4+6 (式一)底型2、半型座6、7、半薄膜型8、9、砂芯4、41等部件都以基座1為基礎(chǔ)發(fā)生安裝關(guān)系。這一安裝完成后，形成型腔15；同時(shí)，也使空槽17-1閉合而成為冷卻介質(zhì)的通道既介質(zhì)槽17。介質(zhì)槽的上端有至少一個(gè)給水口5，介質(zhì)槽17的下端與排水管12連通，排水管通過(guò)軟管14與泄水口11連通，泄水口11固定在液面控制器10之中，在低于介質(zhì)槽下端和高于介質(zhì)槽上端的一段垂向行程內(nèi)，液面控制器10可在設(shè)定的高度停留或以設(shè)定的速度升降。
在結(jié)晶器上方的相關(guān)位置上有澆杯28、澆包31，澆杯和澆包分別有各自的操作機(jī)構(gòu)27、32，澆包在升降的同時(shí)還能以翻轉(zhuǎn)中心29為軸心進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，為了便于計(jì)算注速，澆包的經(jīng)向截面形狀設(shè)計(jì)成以翻轉(zhuǎn)中心為圓心的扇形，澆包每翻轉(zhuǎn)一度倒出的熔體是一個(gè)定量。澆杯和澆包的升降速度以及澆包的傾翻速度都處在參數(shù)控制狀態(tài)。
本發(fā)明的結(jié)晶器可以在半薄模型之間加入金屬型，每個(gè)半型座割除49、50兩個(gè)區(qū)域，在割除的區(qū)域內(nèi)加進(jìn)金屬型52、62；金屬型52、62的內(nèi)側(cè)形狀與型壁8-1、9-1的內(nèi)圓共同組合成筒狀鑄件的外周形狀。每個(gè)金屬型至少有兩個(gè)側(cè)面54、58、56、60，側(cè)面作合型面使用。每一只金屬型內(nèi)各含一根銷孔芯桿51、61，銷孔芯桿可在金屬型內(nèi)推拉。
將型耳8-2壓緊在合型副53、54之間；將型耳8-3壓緊在合型副55、56之間；將型耳9-2壓緊在合型副57、58之間；將型耳9-3壓緊在合型副59、60之間。型壁8-1、9-1下部的一段被壓緊在綱環(huán)25與外副26之間，型壁8-1、9-1的張力與規(guī)板16的反張力形成一對(duì)力偶，使型壁8-1、9-1準(zhǔn)確定圓且具有剛性。
在型腔的頂部裝有頂芯71和頂芯操作機(jī)構(gòu)74。頂芯71用非金屬材料或復(fù)合材料制成，以氮化硅SiN2為佳。頂芯的附近設(shè)置加熱器73。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用本發(fā)明結(jié)晶器鑄造筒狀鑄件的方法。包括以下步驟將金屬熔體30以設(shè)定速度注入上述結(jié)晶器的型腔中。所述的設(shè)定速度必須使型腔中的金屬熔體液面35、38、76能夠高于介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)液面34。
當(dāng)金屬熔體充滿型腔底部并淹沒(méi)注管28-1底端10～30mm之后，開(kāi)通配水盒72，通過(guò)多個(gè)給水口5將冷卻介質(zhì)33注入介質(zhì)槽17中。
以筒狀鑄件縱向各段的R值分段控制冷卻介質(zhì)液面34的上升速度，R為鑄件結(jié)晶界面的垂向移動(dòng)速度；
結(jié)晶界面接近筒狀鑄件頂部時(shí)，減小冷卻介質(zhì)液面34的R值或令R值為零。
澆注結(jié)束。待鑄件完成結(jié)晶后，停止給水，通過(guò)液面控制器10將泄水口11降至介質(zhì)槽底端以下，排盡介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)。
排盡介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)后，結(jié)晶器保持即時(shí)狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)空冷時(shí)段，空冷時(shí)段為10～90秒，隨后脫型，取出鑄件，開(kāi)始進(jìn)入下一個(gè)鑄次。
以上所述的R值是運(yùn)用下述公式計(jì)算得出，R=cosα(λSGTS-λLGTL)σSΔh]]>(式二)式中λS-固相熱導(dǎo)率；λL-液相熱導(dǎo)率；GTS-固相水平方向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度；GTL-液相水平方向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度；σS-固相密度；Δh-凝固潛熱；α-結(jié)晶界面與水平面的夾角；R-結(jié)晶界面的垂向移動(dòng)速度(厘米/秒)。
如果結(jié)晶器型腔的頂部有頂芯71時(shí)，本發(fā)明的方法還包括以下步驟利用加熱器73加熱頂芯71。使頂芯溫度始終保持在鑄造金屬的液相點(diǎn)溫度以上。
利用操作機(jī)構(gòu)74在澆注開(kāi)始前將頂芯71放入型腔，待鑄件完成結(jié)晶后用操作機(jī)構(gòu)74脫取頂芯71并將其放入加熱器73中保溫。
本發(fā)明的方法利用帶有注管28-1的澆杯28將金屬熔體注入型腔，還包括以下步驟在澆注前將澆杯28的注管28-1伸到型腔的底部；開(kāi)始澆注，待型腔內(nèi)金屬熔體液面35、38、76淹沒(méi)注管28-1底端10～30mm時(shí)，澆杯28和澆包31同步提升，其提升速度與金屬熔體液面35、38、76的上升速度保持一致；在一個(gè)鑄次的金屬溶體全部鑄完之前，注管24-1的底端始終位于金屬熔體液面35、38、76以下10～30mm。
澆包31的徑向截面形狀是以澆包翻轉(zhuǎn)中心29為圓心的扇形，澆包翻轉(zhuǎn)單位角度對(duì)應(yīng)一定的倒出熔體重量，金屬熔體液面35、38、76的上升速度是通過(guò)澆包的翻轉(zhuǎn)角速度來(lái)控制的。
用本發(fā)明的技術(shù)鑄造筒狀鑄件產(chǎn)生了明顯的積極效果，以鑄造鋁硅共晶活塞為例分述如下一.用本發(fā)明的技術(shù)鑄造的鋁活塞在任意的剖切面上均未發(fā)現(xiàn)針孔和疏松，按GB3508-83標(biāo)準(zhǔn)衡定，宏觀組織優(yōu)于1級(jí)，已有技術(shù)鑄造的鋁硅共晶活塞其宏觀組織2～4級(jí)。
二.用本發(fā)明的技術(shù)鑄造鋁活塞，微觀組織明顯改善，按JB/T8892-1999標(biāo)準(zhǔn)衡定，微觀組織穩(wěn)定表現(xiàn)為1級(jí)，已有技術(shù)鑄造的鋁硅共晶活塞其微觀組織在2～4級(jí)。
三.魚骨狀鐵相夾雜物2級(jí)。
按JB/T51050-1999分等標(biāo)準(zhǔn)衡定，以上三項(xiàng)效果致使鋁硅共晶活塞優(yōu)質(zhì)品率＞90％，已有技術(shù)鑄造的鋁硅共晶活塞其優(yōu)質(zhì)品率在10～30％。
四.用本發(fā)明的技術(shù)鑄造鋁活塞無(wú)需設(shè)置冒口和澆道，所以，金屬鑄造收成率提高到75～90％，已有技術(shù)鑄造鋁活塞其金屬鑄造收成率在40～60％之間。僅此一項(xiàng)降低制造成本20～30％。


圖1是本發(fā)明結(jié)晶器的剖視圖；圖2是圖1中沿E-E的剖視圖；圖3是圖1中沿F-F的剖視圖；圖4是半型座的軸側(cè)圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中兩個(gè)半薄膜型中的一個(gè)；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中兩個(gè)半薄膜型中的另一個(gè)；圖7是底型的剖視圖；圖8是本發(fā)明結(jié)晶器鑄前狀態(tài)的示意圖，此時(shí)澆杯注管已經(jīng)伸到型腔底部；圖9是典型的無(wú)底筒狀鑄件的結(jié)晶過(guò)程的示意圖；圖10是典型的有底筒狀鑄件的結(jié)晶過(guò)程的示意圖；圖11是鑄件結(jié)晶進(jìn)入最后階段，對(duì)液穴進(jìn)行收口整理的示意圖；圖12是本發(fā)明異型結(jié)晶器加入金屬型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明異型結(jié)晶器各部在合型前的相互關(guān)系示意圖；圖14是本發(fā)明異型結(jié)晶器工作狀態(tài)示意圖；圖15是圖14中沿G-G線的剖視圖；圖16是本發(fā)明異型結(jié)晶器合型前的軸側(cè)圖；圖17是本發(fā)明異型結(jié)晶器的合型狀態(tài)示意圖；圖18是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中頂芯和頂芯操作機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖19是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例鋁活塞A段的結(jié)晶狀態(tài)示意圖；圖20是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例鋁活塞B段的結(jié)晶狀態(tài)示意圖；圖21是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例鋁活塞完成結(jié)晶后空冷時(shí)段的狀態(tài)示意圖；圖22是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例無(wú)底筒狀鑄件的剖視圖；圖23是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例有底筒狀鑄件的剖視圖；圖24是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例異型筒狀鑄件的剖視圖，該鑄件為110鋁活塞毛坯；圖25是現(xiàn)有技術(shù)中薄膜型結(jié)晶器的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給以詳細(xì)說(shuō)明。
如圖9、10、20，實(shí)施本發(fā)明的工藝必須依賴一種前序狀態(tài)，這個(gè)前序狀態(tài)是注入型腔的金屬熔體36、39、81有足夠一段時(shí)間處在液相點(diǎn)溫度以上，也就是說(shuō)，在快速、順序熱擴(kuò)散涉及某一部位之前，不允許該部位的金屬熔體發(fā)生結(jié)晶?？梢园堰@個(gè)前序狀態(tài)進(jìn)一步描述為將金屬熔體、鑄型、型外工裝、大氣等視作一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)金屬熔體注入型腔后，只允許系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生小量級(jí)熱轉(zhuǎn)移，這一小量級(jí)熱轉(zhuǎn)移不足以使型腔中的金屬熔體或型腔中某一部位的金屬熔體36、39、81發(fā)生結(jié)晶，金屬熔體有足夠的一段時(shí)間處在液相點(diǎn)溫度以上；這一前序狀態(tài)對(duì)本發(fā)明的工藝是至關(guān)重要的，只有在前序狀態(tài)下，冷卻介質(zhì)33才能推動(dòng)結(jié)晶界面37、40、44、78、82沿自下而上的方向移動(dòng)。正是本發(fā)明的結(jié)晶器具備了這一前序狀態(tài)。半薄膜型8、9自身的質(zhì)量熱容非常?。辉谙到y(tǒng)趨向熱平衡的過(guò)程中，半薄膜型自25℃升至700℃所吸收的熱量只能使10mm厚度的鋁熔體降低約41～43℃；規(guī)板的緣21呈尖薄狀態(tài)，因而導(dǎo)熱面積極小，在冷卻介質(zhì)涉及以前能夠傳給型座的熱量亦不足以突破前序狀態(tài)。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例如圖1、2。該結(jié)晶器用于鑄造圖22中標(biāo)記為97的筒狀鑄件。標(biāo)記為97的筒狀鑄件是外徑為414mm的鋁基軸承合金。
如圖1、2，結(jié)晶器由基座1，底型2，介質(zhì)槽底部通道3，沙芯4、41，給水口5，半型座6、7，半薄膜型8、9，液面控制器10，泄水口11，排水管12，軟管14，規(guī)板16等部件組成。
如圖3、4，規(guī)板16與半型座6、7鑄成一體，所用材料為球墨鑄鐵。如果以筒狀鑄件的橫截面為投影面，規(guī)板的投影呈放射狀排布，放射源在筒狀鑄件的圓心上，根據(jù)需要，也可以在其它位置上；規(guī)板向心一側(cè)是一條成形的緣21，緣的橫截面形狀是一個(gè)被圓柱體22截頂?shù)娜切危仨敾￠L(zhǎng)一般為0.5～6mm，相鄰兩條緣在圓柱體22上截得的弧長(zhǎng)一般為2～50mm。在本實(shí)施例中，截頂弧長(zhǎng)為1.6mm，相鄰兩條緣在圓柱體22上夾持的弧長(zhǎng)為32.6mm，相當(dāng)于相鄰兩個(gè)規(guī)板之間的夾角為9°。圖3中雙點(diǎn)劃線表示的虛擬圓柱體22在實(shí)施過(guò)程中是刃具的切削軌跡，所以，緣21的截頂弧和綱環(huán)25是一體切削而成。相鄰的規(guī)板之間有一定的垂向間隙既空槽17-1，每一個(gè)空槽的上端有一個(gè)給水口5。同一個(gè)型座上的所有空槽底部有通道3(見(jiàn)圖1)聯(lián)通，并通向排水管12。每個(gè)半型座上有至少兩個(gè)合型副57、59。合型副上有多個(gè)插槽23。
如圖5、6，半薄膜型8、9有型壁8-1、9-1。型壁的弧長(zhǎng)精確到0.0005。型壁的厚度為0.8mm，半薄膜型的厚度與筒狀鑄件直徑的比值一般在0.002～0.006之間。每只薄膜型至少有兩只型耳8-2、8-3、9-2、9-3，型耳是型壁沿分型面延伸90mm而形成的。每只型耳上有三個(gè)插腳8-4、9-4。
如圖7，底型2有外副26。根據(jù)式一，外副直徑為(414-0.8＝413.2)mm。
在合型以前，需要把半薄膜型附著在半型座上，是把插腳插入插槽內(nèi)完成附著的，這種附著是松曠的聯(lián)接，只保證開(kāi)模后半薄模型不脫離半型座，這是因?yàn)榘氡∧ば驮跍?zhǔn)確定位之前需要有小范圍內(nèi)的自由度。合型以后，半薄膜型被嵌在外副26、綱環(huán)25、合型副53、55、57、59、規(guī)板16之間精確配合而形成的空間中。
如圖2，半薄膜型的型壁在強(qiáng)制定圓以前只須具備精確的弧長(zhǎng)而不必追求其圓度。當(dāng)半型座6、7受機(jī)械力的作用沿F1、F2方向合攏且柔性壓緊后，將兩片半薄膜型的四只型耳8-2、8-3、9-2、9-3壓緊在兩對(duì)合型副之間，型壁8-1、9-1產(chǎn)生張力，型壁的張力與規(guī)板16的反張力形成一對(duì)力偶，使型壁準(zhǔn)確定圓且具有剛性。
如圖1、2，型壁被準(zhǔn)確定圓以后，由型壁8-1、9-1、多個(gè)規(guī)板16、綱環(huán)25、合型副53、55、57、59、排水管12共同組成不泄露的冷卻介質(zhì)通道—介質(zhì)槽17。介質(zhì)槽下端與排水管、軟管、泄水口串聯(lián)后形成連通器；介質(zhì)槽內(nèi)冷卻介質(zhì)的循環(huán)方向是上端給水，下端排水。必須說(shuō)明的是排水管、軟管、泄水口的通徑應(yīng)該足以使排水量大于最大給水量。本實(shí)施例的排水通徑為1.25in，如回路兩端的冷卻介質(zhì)保持20mm的壓頭，最大排水量為0.025m3/min，而本實(shí)施例的最大給水量為0.016m3/min。泄水口11被固定在液面控制器10里面，在低于介質(zhì)槽下端和高于介質(zhì)槽上端的一段垂向行程內(nèi)，液面控制器10攜泄水口11可以在任意高度停留或以任意速度升降。液面控制器的升降是以機(jī)械驅(qū)動(dòng)的方法實(shí)現(xiàn)的。
如果給水口5向介質(zhì)槽17連續(xù)注入足夠的冷卻介質(zhì)33，根據(jù)連通器的原理，介質(zhì)槽內(nèi)的冷卻介質(zhì)液面34與泄水口11始終處在同一水平面上，當(dāng)液面控制器10攜帶泄水口11作升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)槽內(nèi)的冷卻介質(zhì)液面34跟隨泄水口作同步運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例用機(jī)械方法驅(qū)動(dòng)液面控制器，所以，介質(zhì)槽內(nèi)冷卻介質(zhì)液面34的高度和運(yùn)動(dòng)速度按指令得到精確控制。
如圖8，在結(jié)晶器上方的相關(guān)位置上有澆杯28、澆包31，澆杯和澆包分別有各自的操作機(jī)構(gòu)27、32，澆杯和澆包通過(guò)各自的操作機(jī)構(gòu)組合成固定澆注位置；澆包在升降的同時(shí)還能以翻轉(zhuǎn)中心29為軸心進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)中心設(shè)在能夠使金屬熔體倒入澆杯后形成坡流的位置。
為了便于計(jì)算注速，澆包的經(jīng)向截面形狀設(shè)計(jì)成以翻轉(zhuǎn)中心為圓心的扇形，澆包每翻轉(zhuǎn)一度倒出的熔體是一個(gè)定量。澆杯和澆包的升降速度以及澆包的傾翻速度都處在參數(shù)控制狀態(tài)。澆杯和澆包用奧氏體鋼制作而成。根據(jù)型腔內(nèi)澆杯潛入位置的橫截面形狀，澆杯橫截面形狀可圓，可方，可異形。澆包壁厚1mm，澆杯壁厚0.6mm，表面噴布鑄造涂料。在向型腔注入熔體的全過(guò)程中，澆杯和澆包的相對(duì)組合位置始終不變。
具有以上特征的結(jié)晶器是本發(fā)明的基本型結(jié)晶器，可以對(duì)典型筒狀鑄件、例如標(biāo)記為97的無(wú)底筒狀鑄件、標(biāo)記為98的有底筒狀鑄件實(shí)施自下而上的快速、順序熱擴(kuò)散。而標(biāo)記為99的筒狀鑄件則明顯不同，其橫截面形狀發(fā)生多次連續(xù)或不連續(xù)的變化，把這一種筒狀鑄件視作異形筒狀鑄件，如果鑄造異形筒狀鑄件99，需要本發(fā)明的結(jié)晶器和鑄造方法具備更多的特征，是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
如圖24，鑄造異形筒狀鑄件所用的結(jié)晶器稱作異型結(jié)晶器，標(biāo)記為99的異形筒狀鑄件是內(nèi)燃機(jī)鋁活塞，在鑄件99上需要鑄出銷孔86、銷孔凹面87，由此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了水平四分型結(jié)晶器。
如圖12、13，在基本型結(jié)晶器的基礎(chǔ)上，每個(gè)半型座割除49、50兩個(gè)區(qū)域，在割除的區(qū)域內(nèi)加進(jìn)金屬型52、62；在半型座上割除49、50兩個(gè)區(qū)域后，形成了新的分型面48，此時(shí)的型耳8-2、8-3、9-2、9-3應(yīng)該是型壁8-1、9-1在新的分型面48上延續(xù)一個(gè)寬度而形成。金屬型內(nèi)側(cè)的基本型腔面與圓柱形22保持一致，在金屬型內(nèi)側(cè)的基本型腔面上生出平臺(tái)63，平臺(tái)63是鑄出銷孔凹面87的型腔面。
如果遇到其它筒狀鑄件的外周有異形結(jié)構(gòu)，同樣加進(jìn)一塊或多塊金屬型，用以補(bǔ)充薄模型無(wú)法給出的型腔面。金屬型與半薄模型組合在同一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)中共同形成異形筒狀鑄件的外周形狀。每個(gè)金屬型至少有兩個(gè)側(cè)面54、58、56、60，側(cè)面作合型面使用。
每一只金屬型內(nèi)各含一根銷孔芯桿51、61，銷孔芯桿可在金屬型內(nèi)推拉，便于置放和脫出。
如圖13，滑枕75攜金屬型52、62沿F3、F4方向推進(jìn)，直至觸實(shí)并壓緊外副26，然后半型座6、7攜帶半薄膜型8、9沿F1、F2方向合攏且柔性壓緊，分別將型耳8-2壓緊在合型副53、54之間；將型耳8-3壓緊在合型副55、56之間；將型耳9-2壓緊在合型副57、58之間；將型耳9-3壓緊在合型副59、60之間。型壁8-1、9-1下部的一段被壓緊在綱環(huán)25與外副26之間。與前述同樣的原理，薄膜型壁的張力與規(guī)板的反張力形成一對(duì)力偶，使薄膜型壁8-1、9-1定圓且具有剛性。
如圖16，在鑄件99上需要鑄出內(nèi)腔85，由底型2的下部向上伸出金屬型芯66、67、68、69、70。
如圖17，同一個(gè)型座上的多個(gè)給水口5由一個(gè)配水盒72統(tǒng)一供水。配水盒有四個(gè)功能供水；調(diào)節(jié)供水流量；瞬間斷流；盒內(nèi)正壓轉(zhuǎn)為負(fù)壓吸走配水盒內(nèi)余水。
如圖17、18、24，在鑄件99上需要鑄出燃燒室84，在型腔的頂部裝有頂芯71和頂芯操作機(jī)構(gòu)74。頂芯71用非金屬材料或復(fù)合材料制成，以氮化硅(SiN2)為佳。頂芯的附近設(shè)置加熱器73，頂芯隨鑄造節(jié)律在型腔與加熱器之間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，頂芯的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在頂芯操作機(jī)構(gòu)74和程序控制的綜合作用下自動(dòng)完成。為了滿足前序條件，頂芯在完成了一個(gè)鑄次后，先是脫芯提升，然后旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)加熱器，再下降進(jìn)到加熱器里，除了鑄造時(shí)段外，頂芯始終在加熱器里保溫。
底型2、金屬型52、62用熱作模具鋼制作而成，本實(shí)施例選用3Cr2W8V。半薄模型8、9用馬氏體耐熱鋼薄板冷壓制成，本實(shí)施例選用2Cr13或1Cr17Ni2做半薄模型。半薄模型壁厚0.4mm。澆杯28、澆包31用奧氏體耐熱鋼制作，本實(shí)施例選用1Cr18Ni9Ti作澆杯和澆包，澆杯壁厚0.6mm、澆包壁厚1mm。
結(jié)晶器可以是單鑄位的，也可以是多鑄位的，如圖17所示，本實(shí)施例設(shè)計(jì)的是雙鑄位結(jié)晶器。這里必須說(shuō)明的是，本發(fā)明結(jié)晶器各部分的配合面必須具備一定的精度，分述如下綱環(huán)25、圓柱形22按GB標(biāo)準(zhǔn)6～7級(jí)精度加工；半型座的合型副53、55、57、59、金屬型側(cè)面54、58、56、60按GB標(biāo)準(zhǔn)5～6級(jí)精度加工；制作薄膜型的沖壓模按GB標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)精度加工。
如圖24，將異型筒狀鑄件99沿軸向分段。分段的依據(jù)是橫截面形狀相同或類似的劃在同一段內(nèi)。這樣，在系統(tǒng)內(nèi)熱平衡條件(例如熔體、冷卻介質(zhì)、半薄模型、緣的截頂弧長(zhǎng)、型芯等等)確定以后，鑄件各段的最快結(jié)晶速度既已成為一個(gè)定量。將這一定量稱為“有限元速度”，其值用R表示。此前用于計(jì)算“有限元速度”即R值的公式(式二)，是按已有的凝固理論和傳熱學(xué)計(jì)算方法給出的，本發(fā)明的特征在于將R值作為冷卻介質(zhì)液面34的運(yùn)動(dòng)速度輸入到液面控制器10的控制系統(tǒng)中。
如果鑄件的軸向某一段全部是薄壁結(jié)構(gòu)(圖24中的A段)，該段的R值趨向無(wú)窮大，在設(shè)定該段的注速和冷卻介質(zhì)液面上升速度時(shí)，可取大數(shù)值。其結(jié)果是該段鑄件以快速體積結(jié)晶的方式凝固。快速體積結(jié)晶也可以獲得優(yōu)秀的材料組織。
在實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程中，以下工藝要點(diǎn)和工藝流程成為各實(shí)施例的通則必須遵守。
如圖15、19，澆杯的注管28-1在型腔允許通過(guò)的位置65(參照?qǐng)D15)伸到型腔底部。澆注初始，澆杯靜止、澆包翻轉(zhuǎn)，待型腔內(nèi)金屬熔體77的液面76淹沒(méi)注管底端10～30mm時(shí)，澆杯和澆包同步提升，提升速度與熔體液面的上升速度相同。在一個(gè)鑄次的熔體全部注完以前，注管底端始終淹沒(méi)在熔體液面以下10～30mm。
如圖8、19，熔體30注入型腔先于冷卻介質(zhì)33注入介質(zhì)槽，二者不可同時(shí)發(fā)生，更不可顛倒。原因一當(dāng)冷卻介質(zhì)(例如水)注入介質(zhì)槽后有五種存在方式—重力水、毛管水、薄膜水、吸蝕水、結(jié)晶水(存在于鑄造涂料中)。吸蝕水和結(jié)晶水在低于900℃時(shí)不會(huì)引起蒸汽爆發(fā)，重力水無(wú)法通過(guò)薄模型與綱圈、合型副之間微小的縫隙進(jìn)入型腔，唯有毛管水和薄膜水以緩慢的速度沿著薄模型向型腔蔓延。如果熔體30注入型腔先于冷卻介質(zhì)33注入介質(zhì)槽，致使薄模型的溫度高于150℃，在這種溫度條件下，毛管水和薄膜水的蒸發(fā)速度大于蔓延速度，即可避免毛管水和薄膜水進(jìn)入型腔，進(jìn)而避免在型腔內(nèi)發(fā)生蒸汽爆發(fā)。原因二當(dāng)R＞25mm/s時(shí)，如果熔體30注入型腔滯后于冷卻介質(zhì)33注入介質(zhì)槽，會(huì)導(dǎo)致初入型腔的熔體急劇降溫，形成冷隔或冷洞(行業(yè)俗稱天窗)。
如圖9、10、20，型腔內(nèi)的熔體液面35、38、80必須高于冷卻介質(zhì)液面34，在工藝方法上確立這一高度差是為了形成前序狀態(tài)-在快速、順序熱擴(kuò)散涉及某一部位之前，不允許該部位的金屬熔體36、39、81發(fā)生結(jié)晶。高度差值不必嚴(yán)格控制，只要滿足前序狀態(tài)即可。
如圖20，為了符合前序狀態(tài)的要求，頂芯71的溫度始終保持在鑄造金屬的液相點(diǎn)溫度以上。
本發(fā)明的工藝不排除型腔底部或底部一定高程內(nèi)非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用，因?yàn)樾颓坏撞炕虻撞恳欢ǜ叱虄?nèi)非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用不違背自下而上的方向性和快速熱擴(kuò)散的傳熱物性，相反，本發(fā)明的工藝在于將型腔底部或底部一定高程內(nèi)非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用引導(dǎo)成為自下而上快速、順序熱擴(kuò)散的一部份。圖19、20中結(jié)晶界面78、82是由冷卻介質(zhì)和金屬型芯的強(qiáng)吸熱作用共同形成的。結(jié)晶界面82標(biāo)有D的一部份是由金屬型芯頂部的吸熱作用形成的，由于金屬型芯與熔體之間的溫度梯度小于冷卻介質(zhì)與熔體之間的溫度梯度，所以，D結(jié)晶界面的垂向推進(jìn)速度相對(duì)較慢，此時(shí)需將冷卻介質(zhì)液面的上升速度減慢或靜止等待。綜上所述，鑄造復(fù)雜筒狀鑄件時(shí)，如遇到型腔底部或底部一定高程內(nèi)非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用時(shí)，調(diào)整冷卻介質(zhì)液面的運(yùn)動(dòng)速度或加快或放慢，令冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用和非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用協(xié)調(diào)整合，形成統(tǒng)一、圓滑、自下而上快速推進(jìn)的結(jié)晶界面。
如圖15，如上所述，型腔底部或底部一定高程內(nèi)非冷卻介質(zhì)的強(qiáng)吸熱作用是自下而上快速、順序熱擴(kuò)散的一部份，所以，本發(fā)明的工藝將型腔底部的型芯66、67、68、69、70和底型2的溫度作低位控制，型芯和底型各部的平均溫度控制在170℃以下，表面瞬間溫度不超過(guò)320℃。相反，頂芯71的溫度保持在鑄造合金的液相點(diǎn)溫度以上。
如圖21，鑄件完成結(jié)晶后，配水盒72斷流并吸走余水，液面控制器降到最低位置，放盡介質(zhì)槽內(nèi)的冷卻介質(zhì)后接續(xù)一個(gè)空冷時(shí)段。中大型筒狀鑄件的空冷時(shí)段一般在10～90秒之間。設(shè)置空冷時(shí)段的目的是利用鑄件的余熱烘干半薄模型8、9的背面、綱環(huán)25、合型副53、55、57、59表面附著的毛管水和薄膜水。防止殘余的毛管水和薄膜水在兩個(gè)鑄次間歇期向薄模型內(nèi)壁蔓延。
如圖11、21，按照自下而上的方向順序結(jié)晶，鑄件最后的液穴43或縮陷83存在于鑄件的最上部，最后的液穴深淺，直接影響鑄造金屬的收成率，本發(fā)明的工藝對(duì)最后的液穴進(jìn)行收口處理。收口處理是調(diào)小R值用以引導(dǎo)結(jié)晶界面44的坡度趨緩，既引導(dǎo)α角趨小變化。必要時(shí)R值可為0或?yàn)樨?fù)數(shù)。收口處理只在鑄件頂部具有大面積敞露液面42時(shí)才是必要的。
工藝流程合型→澆杯注管伸到型腔底部，澆包含熔體就位與澆杯形成澆注組合→開(kāi)始澆注→待型腔內(nèi)鋁液面淹沒(méi)澆杯10～30mm后，澆包、澆杯開(kāi)始同步提升→配水盒供水，冷卻水進(jìn)入介質(zhì)槽→液面控制器按各段有限元速度上升→結(jié)晶完畢→配水盒斷水，吸走配水盒內(nèi)余水→液面控制器降到最低點(diǎn)，介質(zhì)槽內(nèi)余水放盡→接續(xù)空冷時(shí)段→啟模脫型。
參照?qǐng)D19、20、21、24，根據(jù)鋁活塞99的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，運(yùn)用(式二)計(jì)算出鋁活塞橫截面形狀發(fā)生變化處的R值，經(jīng)過(guò)規(guī)并整理，可將活塞沿軸向劃分為A、B、C三段。
A段處在活塞的裙部，全部都是薄壁結(jié)構(gòu)，溶體的熱容量小，加之內(nèi)有金屬型芯，下有底型，外有冷卻介質(zhì)，三個(gè)方向均是強(qiáng)吸熱介質(zhì)，根本不存在熱擴(kuò)散的可控條件，也就是不存在前序狀態(tài)；又由于強(qiáng)吸熱作用下薄壁結(jié)構(gòu)呈快速體積結(jié)晶，不需要補(bǔ)縮通道，所以，在A段里應(yīng)實(shí)施快速充型，熔體液面以30～40mm/s的速度升至A段頂點(diǎn)，冷卻水液面滯后1秒以同樣速度升至A段頂點(diǎn)。
B段處在活塞裙部以上、燃燒室以下部位，該段的縱截面形狀呈拱橋形，此時(shí)金屬型芯的劇烈吸熱不但無(wú)害，反而需要借助其形成“山”形結(jié)晶界面82，“山”形界面82是冷卻介質(zhì)和金屬型芯的強(qiáng)吸熱作用共同形成的。此時(shí)的山形結(jié)晶界面82不宜太陡，α角取值35～45°，如果太陡，這種形狀將延續(xù)到活塞頂部縮陷83，致使收口整理困難，縮陷太深，增加頂冒的切除量，嚴(yán)重影響金屬利用率。為了形成較平緩的“山”形界面，當(dāng)熔體液面淹沒(méi)金屬型芯后，澆注速度立即減慢下來(lái)，等待型芯頂面的吸熱過(guò)程。在此同時(shí)，冷卻介質(zhì)液面34停留在型芯頂面稍高一些的位置上，等待“山”形結(jié)晶界面82的形成，此時(shí)的R值實(shí)際上是“山”形結(jié)晶界面在垂向的推進(jìn)速度，相應(yīng)的GTS表示金屬型芯上部固相垂向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度，GTL表示金屬型芯上部液相垂向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度，得出R值為3～4mm/s。冷卻介質(zhì)液面在停留6～7秒后繼續(xù)上升進(jìn)入C段。
進(jìn)入C段后，由于上芯自身的溫度高于或等于熔體的液相點(diǎn)溫度，熔體的熱擴(kuò)散條件突然簡(jiǎn)化為單一要素，完全由冷卻介質(zhì)控制。因此，C段的鑄速范圍較寬，可不與冷卻介質(zhì)液面的上升速度關(guān)聯(lián)，一般以10～15mm/s的速度鑄完全段。冷卻介質(zhì)液面的上升速度卻不可帶有任意性，仍按R值行走，得出R值為7～9mm/s。
當(dāng)結(jié)晶界面接近鑄件頂端時(shí)，冷卻介質(zhì)液面停留在結(jié)晶界面的高度上，收口整理最后的液穴。
本實(shí)施例的空冷時(shí)段為12～15秒。
這里對(duì)本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例其變形和改變是可能的。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，實(shí)施例中可替換和等效的各種要素是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)意或?qū)嵸|(zhì)性特征的前提下，本發(fā)明還可以用其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例以及更多樣性的元件、材料、部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)意和實(shí)質(zhì)性特征的前提下，可以對(duì)這里披露的實(shí)施例進(jìn)行變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶器，用于鋁、鎂、銅、錫等中、低熔點(diǎn)金屬及其合金的鑄造，包括基座(1)、底型(2)、半型座(6、7)、半薄膜型(8、9)、規(guī)板(16)、介質(zhì)槽(17)、給水口(5)、排水管(12)等部件，其特征在于，半型座(6、7)位于底型(2)上，多個(gè)垂向規(guī)板(16)呈放射狀固定在半型座(6、7)的內(nèi)側(cè)或一體形成在半型座(6、7)的內(nèi)側(cè)，規(guī)板向心一側(cè)是被一圓柱體(22)切割所形成的緣(21)，圓柱體(22)的圓柱面與半薄膜型型壁(8-1、9-1)的外圓相吻合，型壁(8-1、9-1)的內(nèi)圓則是筒狀鑄件的外周形狀，相鄰的規(guī)板之間具有一定的垂向間隙即空槽(17-1)，半薄膜型通過(guò)定位件固定在半型座上以后，使空槽(17-1)閉合成為冷卻介質(zhì)的循環(huán)通道即介質(zhì)槽(17)；介質(zhì)槽(17)的上端有至少一個(gè)給水口(5)，介質(zhì)槽(17)的下端與排水管(12)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于，所述規(guī)板向心一側(cè)的緣(21)其橫截面形狀是用圓柱體(22)截頂?shù)娜切危仨敾￠L(zhǎng)為0.5～6mm，相鄰兩條緣在圓柱體(22)上截得的弧長(zhǎng)為2～50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶器，其特征在于，所述半型座(6、7)沿分型面布有至少兩個(gè)合型副(53、55、57、59)，所述半薄膜型(8、9)由型壁(8-1、9-1)和型耳(8-2、8-3、9-2、9-3)構(gòu)成，型耳(8-2、8-3、9-2、9-3)是由型壁(8-1、9-1)沿分型面延伸一個(gè)寬度形成的，所述型耳(8-2、8-3、9-2、9-3)被壓緊在半型座的合型副之間；所述定位件包括合型副上的多個(gè)插槽(23)和型耳上的多個(gè)插腳(8-4、9-4)，所述半薄膜型的厚度與筒狀鑄件直徑的比值在0.002～0.006之間，半薄膜型用馬氏體耐熱鋼制作，。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)晶器，其特征在于，所述底型(2)上有外副(26)，外副(26)與型壁(8-1、9-1)的內(nèi)圓相吻合，底型(2)固定在基座(1)上，半型座(6、7)可在底型(2)上滑動(dòng)；圓柱體(22)切割半型座(6、7)的內(nèi)側(cè)下部形成綱環(huán)(25)，半薄膜型(8、9)的下部被夾緊在外副(26)與綱環(huán)(25)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)晶器，其特征在于，排水管(12)通過(guò)軟管(14)與泄水口(11)連通，泄水口(11)固定在液面控制器(10)之中，液面控制器(10)可在設(shè)定的高度停留或以設(shè)定的速度升降。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的結(jié)晶器，其特征在于，在所述結(jié)晶器的頂部還設(shè)有頂芯(71)以及用于置放、脫出頂芯(71)的操作機(jī)構(gòu)(74)，和加熱頂芯的加熱器(73)，所述的頂芯是用氮化硅材料制成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶器，其特征在于，還包括金屬型(52、62)，金屬型(52、62)是鑲嵌在沿分型面割除半型座(6、7)的一部分(49、50)后形成的空缺中，金屬型(52、62)沿分型面布有至少兩個(gè)合型副(54、56、58、60)，金屬型(52、62)的內(nèi)側(cè)形狀與型壁(8-1、9-1)的內(nèi)圓共同組合成筒狀鑄件的外周形狀。
8.一種利用權(quán)利要求1～7之一所述的結(jié)晶器鑄造鑄件的方法，包括步驟(a)將金屬熔體(30)以設(shè)定速度注入上述結(jié)晶器的型腔中，所述的設(shè)定速度必須使型腔中的金屬熔體液面(35、38、76)能夠高于介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)液面(34)；(b)當(dāng)金屬熔體(35、38、76)充滿型腔底部并淹沒(méi)注管(28-1)底端10～30mm之后，開(kāi)通配水盒(72)，通過(guò)多個(gè)給水口(5)將冷卻介質(zhì)(33)注入介質(zhì)槽(17)中；(c)以筒狀鑄件縱向各段的R值分段控制冷卻介質(zhì)液面(34)的上升速度，R為鑄件結(jié)晶界面的垂向移動(dòng)速度；(d)結(jié)晶界面接近筒狀鑄件的頂部時(shí)，對(duì)鑄件最后的液穴(43)進(jìn)行收口，所述的收口是減小冷卻介質(zhì)液面(34)的上升速度或令上升速度為零；(e)待收口結(jié)束、鑄件全部完成結(jié)晶后，停止給水，通過(guò)液面控制器(10)將泄水口(11)降至介質(zhì)槽(17)的底端以下，排盡介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)；(f)排盡介質(zhì)槽中的冷卻介質(zhì)后，結(jié)晶器的所有部分均保持即時(shí)狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)空冷時(shí)段，空冷時(shí)段在10～90秒之間，隨后脫型，取出鑄件，開(kāi)始進(jìn)入下一個(gè)鑄次。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，運(yùn)用下述公式計(jì)算出筒狀鑄件縱向各段結(jié)晶界面的垂向移動(dòng)速度RR=cosα(λSGTS-λLGTL)σsΔh]]>式中λS-固相熱導(dǎo)率；λL-液相熱導(dǎo)率；GTS-固相水平方向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度；GTL-液相水平方向單位長(zhǎng)度上的溫度梯度；σS-固相密度；Δh-凝固潛熱；α-結(jié)晶界面與水平面的夾角；其特征在于，以筒狀鑄件縱向各段的R值作冷卻介質(zhì)液面(34)的設(shè)定速度值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果結(jié)晶器型腔的頂部有頂芯(71)時(shí)，還包括步驟(g)利用加熱器(73)加熱頂芯(71)，使頂芯溫度始終保持在鑄造金屬的液相點(diǎn)溫度以上；(h)利用機(jī)構(gòu)(74)在澆注開(kāi)始前將頂芯(71)放入型腔，待鑄件完成結(jié)晶后用機(jī)構(gòu)(74)脫取頂芯(71)并將其放入加熱器(73)中保溫。
11.根據(jù)權(quán)利要求8～10之一所述的方法，其特征在于，如果是通過(guò)帶有注管(28-1)的澆杯(28)將金屬熔體注入型腔，還包括步驟(i)在澆注開(kāi)始前將澆杯(28)的注管(28-1)伸到結(jié)晶器型腔的底部；(j)澆注開(kāi)始后，在(b)步驟中的型腔內(nèi)金屬熔體液面(35、38、76)淹沒(méi)注管(28-1)底端10～30mm時(shí)，澆杯(28)和澆包(31)同步提升，其提升速度與金屬熔體液面(34)的上升速度保持一致；在一個(gè)鑄次的金屬溶體全部鑄完之前，注管(28-1)的底端始終位于金屬熔體液面(35、38、76)以下10～30mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，澆包(31)的徑向截面形狀是以澆包翻轉(zhuǎn)中心(29)為圓心的扇形，澆包翻轉(zhuǎn)單位角度對(duì)應(yīng)一定的倒出熔體重量，金屬熔體液面(35、38、76)的上升速度是通過(guò)控制澆包的翻轉(zhuǎn)角速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)晶器和利用該結(jié)晶器鑄造鑄件的方法。結(jié)晶器包括底型、半薄膜型、半型座、規(guī)板、給水口、泄水口、液面控制器，型芯等部件。多個(gè)垂向規(guī)板16呈放射狀固定在半型座6的內(nèi)側(cè)或一體形成在半型座6的內(nèi)側(cè)；規(guī)板向心一側(cè)是一條成形的緣21，緣的橫截面形狀是一個(gè)被圓柱體22截頂?shù)娜切?，半薄膜?附著在半型座6上，相鄰的規(guī)板之間有介質(zhì)槽17，每一個(gè)介質(zhì)槽的上端有一個(gè)給水口5。所有的介質(zhì)槽底部均通向排水管。本發(fā)明的結(jié)晶器使金屬熔體注入型腔后有足夠一段時(shí)間處在液相點(diǎn)溫度以上，然后以冷卻介質(zhì)對(duì)鑄件施以自下而上的快速、順序熱擴(kuò)散，所得鑄件具有優(yōu)秀的組織結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B22D15/00GK1565776SQ03137670
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者孫金根 申請(qǐng)人:孫金根