專利名稱：一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備及其冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在噴射成形工藝過程中的沉積設(shè)備及其冷卻方法，具體 指一種水冷沉積設(shè)備及其冷卻方法。背景技術(shù)：
噴射成形是利用快速凝固方法獲得金屬坯件的一種先進(jìn)特種鑄造 技術(shù)。而沉積過程是噴射成形工藝的一個(gè)重要過程，能影響坯件的組織形態(tài)。對于噴射成 形坯件的沉積有兩方面的基本要求，一方面要求沉積器有合適的運(yùn)動(dòng)方式，以獲得一定的 幾何形狀；另一方面要求金屬液能夠迅速冷卻，以獲得具有一定性能和快速凝固特點(diǎn)的組 織結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的無水冷沉積能具有合適的運(yùn)動(dòng)方式，但是其冷卻效果較水冷沉積差，由于缺 少冷卻水，而直接向空氣中散熱，其速度緩慢。而且散熱過程為非穩(wěn)定導(dǎo)熱過程噴射成形 開始時(shí)，由于接收器溫度低，接收的熔滴少，散熱迅速；但隨著噴射成形的進(jìn)行，熔滴迅速增 多，而由于沉積器向外界散熱的緩慢，導(dǎo)致沉積器的溫度會(huì)有所升高，最終導(dǎo)致熔滴的總散 熱速度變的越來越緩慢。這會(huì)影響坯件的晶粒生長情況。以前天津理工學(xué)院曾經(jīng)設(shè)計(jì)過一 種內(nèi)水冷式噴射成形接收器，該設(shè)備可以通過水冷而改善沉積器散熱的穩(wěn)定性，從而大大 改善了無水冷沉積器的不足。但是根據(jù)其設(shè)計(jì)，冷卻水呈管道式路線流淌，這導(dǎo)致了沉積器 表面各處的散熱還達(dá)不到絕對的均勻。同時(shí)由于接收盤、水冷芯和分水器的緊密連接，所以 必須使用動(dòng)密封，這樣結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，且會(huì)形成巨大的摩擦，而且摩擦力會(huì)隨著坯件質(zhì)量的增 大而增大，并且冷卻水的管狀水道也不是很好加工。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明提供一種應(yīng)用在噴射成形工藝中的低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè) 備及其冷卻方法，目的在于改善傳統(tǒng)工藝摩擦大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工等缺陷，同時(shí)提高接 收盤表面散熱的均勻度。
2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)施的 —種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括接收盤、外殼、水冷芯、
齒輪、軸承、U形托板、排水缸，其中接收盤固定在外殼上，外殼通過軸承固定在U形托板的
上板上，軸承與電動(dòng)機(jī)通過齒輪連接；水冷芯的上端邊緣插入接收盤的環(huán)狀凹槽內(nèi)，并與環(huán)
狀凹槽的內(nèi)壁留有空隙；水冷芯的下端穿過外殼、U形托板的上板以及排水缸，與排水缸一
起固定在U形托板的下板上；水冷芯最下端帶有進(jìn)水口 ，排水缸側(cè)面帶有排水口 。 接收盤為M形，邊緣區(qū)較中央?yún)^(qū)厚，在邊緣區(qū)下端面加工有環(huán)狀凹槽，中央較薄區(qū)
為有效沉積區(qū)。 水冷芯下端的進(jìn)水口帶有螺紋。 所述設(shè)備在安裝時(shí)要保證進(jìn)水口、排水缸水冷芯、外殼、軸承、齒輪、接收盤的同軸性。 外殼與接收盤之間要采用靜密封方式進(jìn)行密封。 —種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備的冷卻方法，其特征在于將接收盤與外殼之間 進(jìn)行密封，密封后接收盤和外殼與水冷芯之間留余的空隙就構(gòu)成了冷卻水的循環(huán)路線；冷 卻水由進(jìn)水口進(jìn)入，到達(dá)水冷芯，在水冷芯上部蓄積，將接收盤的下表面完全浸沒，并由水冷芯與收盤的環(huán)狀凹槽之間的空隙處排出，將接收盤傳出的熱量帶走，然后冷卻水沿著外 殼流入排水缸，最后從排水口排出。 3、優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明所述技術(shù)方案擁有比傳統(tǒng)工藝散熱更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，而與天 津理工學(xué)院的發(fā)明相比，其結(jié)構(gòu)更簡單，摩擦阻力小，更容易加工，且接收盤表面的散熱更 均勻。
四

圖1為傳統(tǒng)噴射成形工藝設(shè)備示意圖；
圖2為本發(fā)明所述水冷沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明所述水冷沉積設(shè)備總體安裝示意圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體說明 圖1為傳統(tǒng)噴射成形工藝設(shè)備示意圖，圖2為本發(fā)明所述水冷沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意 圖，圖3為本發(fā)明所述水冷沉積設(shè)備總體安裝示意圖，其中1為坩堝，2為噴嘴，3為沉積設(shè) 備，4為沉積室，5為電動(dòng)機(jī)，6為噴射成形毛坯，7為接受盤，7-1為有效沉積區(qū)，7-2為環(huán)狀 凹槽，8為外殼，9為水冷芯，10為齒輪，11為軸承，12為U形托板，12-1為上板，12-2為下 板，13為排水缸，14為進(jìn)水口 ， 15為排水口 。 如圖2所示，接收盤7的邊緣區(qū)較中央?yún)^(qū)厚，在邊緣區(qū)下端面加工有環(huán)狀凹槽7-2， 中央較薄區(qū)為有效沉積區(qū)7-1 ;水冷芯9上端為盤狀，下端為管狀，盤狀端邊緣呈環(huán)狀凸出 狀，管狀端口為帶有螺紋的進(jìn)水口 14 ;U形托板12有上下兩層，上板12-1用于固定外殼8， 下板12-2用于固定排水缸13及水冷芯9，整個(gè)設(shè)備可以通過U形托板12的豎直鋼板固定 在支架上。 上述部件的連接方式如下接收盤7固定在外殼8的上端，并采用靜密封方式進(jìn) 行密封，外殼8通過軸承11固定在U形托板12的上板12-1上，水冷芯9的下端穿過外殼 8、上板12-1、排水缸13，并與排水缸13 —起固定在下板12-2上，水冷芯9的上端邊緣插入 到接收盤7的環(huán)狀凹槽7-2內(nèi)，并與環(huán)狀凹槽7-2的內(nèi)壁留有空隙，水冷芯9的下端穿過外 殼8、U形托板12的上板12-1以及排水缸13，與排水缸13 —起固定在U形托板12的下板 12-2上，出水口 15在排水缸13的側(cè)面。 上述部件在安裝時(shí)要保證進(jìn)水口 14、排水缸13、水冷芯9、外殼8、軸承11、齒輪 10、接收盤7的同軸性。 具體冷卻方式如下將接收盤7與外殼8之間進(jìn)行密封，密封后接收盤7和外殼8 與水冷芯9之間留余的空隙就構(gòu)成了冷卻水的循環(huán)路線；冷卻水由進(jìn)水口 14進(jìn)入，到達(dá)水 冷芯9，在水冷芯9上部蓄積，將接收盤7的下表面完全浸沒，并由水冷芯9與收盤7的環(huán)狀 凹槽7-2之間的空隙處排出，將接收盤7傳出的熱量帶走；然后冷卻水沿著外殼8流入排水 缸13，最后從排水口 15排出。 本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際情況需要變換接收盤7的尺寸，和有效沉積區(qū)7-1的厚度。
如圖3所示，電動(dòng)機(jī)5與軸承11之間通過齒輪10連接，由電動(dòng)機(jī)5作為動(dòng)力源帶 動(dòng)齒輪10旋轉(zhuǎn)，使外殼8與接收盤7 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，在此期間水冷芯9與排水缸13處于靜止不動(dòng)狀態(tài)，由于水冷芯9與外殼8、接收盤7沒有直接接觸，所以它們之間不會(huì)產(chǎn)生大量摩擦c
權(quán)利要求
一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括接收盤(7)、外殼(8)、水冷芯(9)、齒輪(10)、軸承(11)、U形托板(12)、排水缸(13)，其中接收盤(7)固定在外殼(8)上，外殼(8)通過軸承(11)固定在U形托板(12)的上板(12-1)上，軸承(11)與電動(dòng)機(jī)(5)通過齒輪(10)連接；水冷芯(9)的上端邊緣插入接收盤(7)的環(huán)狀凹槽(7-2)內(nèi)，并與環(huán)狀凹槽(7-2)的內(nèi)壁留有空隙；水冷芯(9)的下端穿過外殼(8)、U形托板(12)的上板(12-1)以及排水缸(13)，與排水缸(13)一起固定在U形托板(12)的下板(12-2)上；水冷芯(9)最下端帶有進(jìn)水口(14)，排水缸(13)側(cè)面帶有排水口(15)。
2. 如權(quán)利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于接收盤(7)為M 形，邊緣區(qū)較中央?yún)^(qū)厚，在邊緣區(qū)下端面加工有環(huán)狀凹槽(7-2)，中央較薄區(qū)為有效沉積區(qū) (7-1)。
3. 如權(quán)利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于水冷芯(9)下端 的進(jìn)水口 (14)帶有螺紋。
4. 如權(quán)利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備在安裝 時(shí)要保證進(jìn)水口 (14)、排水缸(13)水冷芯(9)、外殼(S)、軸承(1D、齒輪(10)、接收盤(7) 的同軸性。
5. 如權(quán)利要求1所述一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備，其特征在于外殼(8)與接收 盤(7)之間要采用靜密封方式進(jìn)行密封。
6. —種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備的冷卻方法，其特征在于將接收盤(7)與外殼(8) 之間進(jìn)行密封，密封后接收盤(7)和外殼(8)與水冷芯(9)之間留余的空隙就構(gòu)成了冷卻 水的循環(huán)路線；冷卻水由進(jìn)水口 (14)進(jìn)入，到達(dá)水冷芯(9)，在水冷芯(9)上部蓄積，將接 收盤(7)的下表面完全浸沒，并由水冷芯(9)與收盤(7)的環(huán)狀凹槽(7-2)之間的空隙處 排出，將接收盤(7)傳出的熱量帶走，然后冷卻水沿著外殼(8)流入排水缸(13)，最后從排 水口 (15)排出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低摩擦浸沒式水冷沉積設(shè)備及其冷卻方法，該設(shè)備包括由接收盤、外殼、水冷芯構(gòu)成的冷卻水的循環(huán)路線，具體的說就是在噴射成形工藝中，水冷芯與外殼不直接接觸，并且冷卻水能將接收盤的下表面浸沒的沉積設(shè)備。在沉積過程中由外部傳動(dòng)裝置帶動(dòng)外殼與接收盤轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)與靜止的水冷芯產(chǎn)生摩擦。這樣的設(shè)計(jì)可以有較好的散熱效果，更有利于沉積坯件的快速成型。
文檔編號B22F3/115GK101722307SQ20091022016
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉佳, 曲迎東, 李榮德, 白彥華, 馬廣輝 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)