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一种冷却环及其使用方法

阅读：782发布：2023-03-05

专利汇可以提供一种冷却环及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种冷却环及其使用方法，在将相同材质的不同铸件合并在同一型箱中进行浇注时使用，用于对其中一种铸件冷却，以在凝固过程中将一种铸件构造为另一种铸件的热节部位的工艺冷却部，包括冷却管、分液管、支管，冷却管紧贴被构造为工艺冷却部的铸件位以施加强冷，分液管延伸出型箱的进液口和出液口与外部循环冷却液导通，除了对热节冷却，也与整个铸件的冷却进程相适应，促进整个铸件散热，缩短冷却周期。，下面是一种冷却环及其使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种冷却环，其特征在于，所述冷却环包括冷却管、分液管和支管，所述分液管位于所述冷却管的上方，所述分液管通过所述支管和所述冷却管导通，所述分液管上具有进液口和出液口。
2.根据权利要求1所述的冷却环，其特征在于，所述冷却环用在共箱铸造装置中，所述共箱铸造装置包括型箱，所述型箱内至少包括铸件A位和铸件B位，所述铸件A位和所述铸件B位相接处为铸件A的热节位置，所述铸件B位在所述铸件A位与铸件A热节对应的位置布置以将铸件B构造为铸件A的工艺冷却部，所述冷却环用于对铸件B进行冷却以及对铸件A热节周边区域进行冷却。
3.根据权利要求2所述的冷却环，其特征在于，所述冷却管是一圈以上圆形环。
4.根据权利要求3所述的冷却环，其特征在于，所述冷却管是两个直径不同的同心圆形环，二者之间导通以共享冷却液，支管与所述两个直径不同的同心圆形环中的其中一个导通以形成共享冷却液的结构。
5.根据权利要求2所述的冷却环，其特征在于，所述支管为弧形结构。
6.根据权利要求5所述的冷却环，其特征在于，所述支管的数量为2个、3个或4个。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的冷却环的使用方法，其特征在于，将所述冷却环的所述冷却管紧贴所述铸件B位设置，将所述分液管上延伸出型箱的进液口和出液口与外部循环冷却液导通。
8.根据权利要求7所述的冷却环的使用方法，其特征在于，将所述分液管上延伸出型箱的进液口和出液口分别通过管接头连接冷却液循环系统的进液软管和回液软管，将所述进液软管的另一端连接泵，将所述回液软管的另一端连接循环液体箱，将所述泵和所述循环液体箱之间通过管道相连。

说明书全文

一种冷却环及其使用方法

[0001]

技术领域

[0002] 本申请涉及铸造技术领域，具体涉及一种冷却环及其使用方法，更具体的，该冷却环及其使用方法是用于共箱铸造的冷却环及其使用方法。

[0003]

背景技术

[0004] 铸造是一种比较常用的金属工件成型方法，能够快速制造结构复杂的金属工件，产品尺寸精度高，表面光滑。铸造的造型方法很多，包括整体模造型、挖砂造型、假箱造型、多箱造型、劈箱造型、叠箱造型等。叠箱造型将若干砂型上下或左右叠加，从浇注口倒入铁水，利用叠箱造型可一次浇注同时完成若干件铸件的制造，一般小型零件比较适合叠箱造型方法，可以节省模具、简化工艺、提高效率和产量，而大型铸件则不适用叠箱造型方法，这是由于浇注系统以及模具系统相应较大，工艺不确定因素也较多，从成本和成品率上均不适合。

[0005] 在风力发电领域，一些大型产品多为铸造产品例如行星轮、轮毂、轮轴等，也有一些小型产品为铸造产品例如一些辅助齿轮、连杆、支架等，在风电产品铸造几十年的发展中，其各自遵循了自己的传统铸造方式，例如申请号为200910101188.8中国专利申请提及一种风力发电机轮毂铸件的铸造方法，包括：模具制造；砂型制造；浇注成型。砂型制造时，将内浇道设为圆盘状且设在铸件型腔下端底面中央，采用底注式浇注系统，直浇口采用定量包拔塞浇注口，在设定了各个浇道的面积之比（∑直∶∑横∶∑内∶∑过）以及出铁温度、爆镁时间、浇注温度、浇注时间等参数条件下进行浇注成型。采用以上方法，由于浇注位置、浇注系统、出气口位置、冒口位置、冷铁摆放位置及浇注成型的控制这些工艺参数均是针对风力发电机轮毂铸件的特点进行设计，能使大型铸件不易变形、不易产生缩孔、不易产生缩松、不易产生夹渣及成品率较高。

[0006] 上述风力发电机轮毂铸件吨位较大，本领域技术人员不可能想到对其采用一模多件的方式生产，更不会想到将该铸件与完全不同类的小型铸件一起生产，而实际上，在铸造领域，也没有任何一种铸造方式提及可以将不同类的铸件一起生产。

[0007] 另外，铸造中预防缺陷的主要技术在于冷却，而冷却的关键在于对热节的冷却，同样在上述200910101188.8中国专利申请中，只是通过传统的设置冒口位置和冷铁的方式来引导顺序凝固，通过设置冒口补充收缩产生的缺失部分，通过冷铁摆放防止产生缩松和缩孔，使得大型铸件不易变形、不易产生缩孔、不易产生缩松、不易产生夹渣及成品率较高。

[0008] 另外，申请号为201110221821.4涉及一种风电球墨铸铁件的强化冷却工艺，用直径为0.5mm～3mm的铁丝编制丝网，将制作好的铁丝网按照铸件热节部位的形状，裁剪成合适的大小，固定在热节部位的型腔中，将球化孕育处理后的球墨铸铁铁液浇入铸型中，该方法的巧妙之处在于铁丝网起到弥散分布的微小内冷铁的作用，从而强化铸件冷却，使风电铸件凝固时间大大缩短，但该方法着眼点在于防止石墨球畸变，提高石墨球圆整度和球数，进而提高机械性能，并没有给造型、浇注环节以及产能方面带来突破。

[0009]发明内容

[0010] 为解决上述问题，本发明基于一种共箱铸造方法而提出一种用于该共箱铸造方法的冷却环，并具体提出该冷却环的使用方法，当将相同材质的不同铸件（例如大型铸件和小型铸件）合并在同一型箱中进行浇注时，在凝固过程中通过冷却环使一种铸件对另一种铸件的热节部位进行速冷，消除铸件的缩孔、缩松缺陷。

[0011] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

[0012] 一种冷却环，其特征在于，所述冷却环包括冷却管、分液管和支管，所述分液管位于所述冷却管的上方，所述分液管通过所述支管和所述冷却管导通，所述分液管上具有进液口和出液口。

[0013] 如上所述的冷却环，其特征在于，所述冷却环用在共箱铸造装置中，所述共箱铸造装置包括型箱，所述型箱内至少包括铸件A位和铸件B位，所述铸件A位和所述铸件B位相接处为铸件A的热节位置，所述铸件B位在所述铸件A位与铸件A热节对应的位置布置以将铸件B构造为铸件A的工艺冷却部，所述冷却环用于对铸件B进行冷却以及对铸件A热节周边区域进行冷却。

[0014] 如上所述的冷却环，其特征在于，所述冷却管是一圈以上圆形环。

[0015] 如上所述的冷却环，其特征在于，所述冷却管是两个直径不同的同心圆形环，二者之间导通以共享冷却液，支管与所述两个直径不同的同心圆形环中的其中一个导通以形成共享冷却液的结构。

[0016] 如上所述的冷却环，其特征在于，所述支管为弧形结构。

[0017] 如上所述的冷却环，其特征在于，所述支管的数量为2个、3个或4个。

[0018] 一种根据上述冷却环的使用方法，其特征在于，将所述冷却环的所述冷却管紧贴所述铸件B位设置，将所述分液管上延伸出型箱的进液口和出液口与外部循环冷却液导通。

[0019] 如上所述的冷却环的使用方法，其特征在于，将所述分液管上延伸出型箱的进液口和出液口分别通过管接头连接冷却液循环系统的进液软管和回液软管，将所述进液软管的另一端连接泵，将所述回液软管的另一端连接循环液体箱，将所述泵和所述循环液体箱之间通过管道相连。

[0020] 本发明的有益效果在于：1、本发明的冷却环，用于共箱铸造中，在金属液填充满型腔前打开循环系统向冷却管中注入冷却液，当金属液填充满铸件A位并后续填充满铸件B位后，冷却液对铸件B位的金属液实施强冷，铸件B位的金属液在冷却过程中吸收铸件A位的热节位置的热量，从而加速铸件A位的热节位置的冷却，铸造出无缺陷的铸件A，还形成了一定成品率的铸件B，开箱后二者经过简单切割即可分选；
2、本发明的冷却环及其使用，与整个铸件的冷却进程相适应，不但可以由冷却管对铸件进行直接冷却，还可以通过分液管、支管和冷却管的共同作用间接冷却造型材料以促进铸件散热，在冷却初期，分液管、支管的冷却作用有效的配合了冷却管从而提高了热节部位的冷却均匀性，在冷却后期，分液管、支管和冷却管的共同作用又为缩短整个铸件冷却周期提供了有利条件。

[0021]附图说明

[0022] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例1的一种冷却环结构示意图。

[0023] 图2为本发明实施例1的冷却环在共箱铸造中的作用示意图。

[0024] 图中各附图标记所代表的组件为：1、铸件A位，2、铸件B位，3、冷却环， 3-1冷却管，3-2分液管，3-3支管，4、管接头，5、进液软管，6、回液软管，7、泵，8、循环液体箱。

[0025]

具体实施方式

[0026] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0027] 实施例1首先，参见图1，图1为本发明实施例1的一种冷却环结构示意图，该冷却环3包括冷却管
3-1、分液管3-2和支管3-3，所述分液管3-2位于所述冷却管3-1的上方，所述分液管3-2通过所述支管3-3和所述冷却管3-1导通，所述分液管3-2上具有进液口和出液口。

[0028] 下面首先结合图2所示的本发明冷却环在共箱铸造中的具体结构来阐述其工作原理及使用方法，图2所示的共箱铸造装置用于生产行星架和丁字连杆，行星架是风电或核电领域用到的一种重要的大型球墨铸铁件，结构复杂，产品要求极高，热节位置的冷却是技术难点，本领域常采用布置冷铁、冒口等方式促进顺序凝固，但工艺复杂，设计难度大，本发明采用一种将行星架与另一种球墨铸铁件丁字连杆共箱造型的方式，巧妙地在对行星架热节部位设置工艺冷却部的同时将该工艺冷却部设计成另一种所需产品丁字连杆，在保证行星架成品率的同时，实现一型多件。

[0029] 具体的，该共箱铸造装置包括型箱、本发明的冷却环和冷却液循环系统，型箱内设置铸件A位1（铸件A为行星架）和铸件B位2（铸件B为丁字连杆），铸件A位1和铸件B位2相接处为铸件A的热节位置，铸件A位1为一个，铸件B位2为多个，多个铸件B位2在铸件A位1上方与铸件A热节对应的局部位置均匀分布，以在浇注后获得铸件A和多个铸件B。

[0030] 如前所述，本发明的冷却环3包括冷却管3-1、分液管3-2和支管3-3，所述分液管3-2位于所述冷却管3-1的上方，所述分液管3-2通过所述支管3-3和所述冷却管3-1导通，所述分液管3-2上具有进液口和出液口，冷却管3-1紧贴铸件B位2设置，进液口和出液口在分液管3-2上延伸出型箱以与外部循环冷却液导通，冷却管3-1、分液管3-2和支管3-3中至少冷却管3-1的材质的熔点高于铸件A和铸件B，优选的，三者材质相同，本实施例中，具体的，冷却管3-1是一个圆形环，铸件B位2在铸件A的热节对应位置紧贴冷却管3-1均匀围成一圈。

[0031] 循环系统是冷却液循环系统，包括管接头4、进液软管5、回液软管6、泵7、循环液体箱8，进液软管5和回液软管6分别通过管接头4与分液管3-2延伸出型箱的进液口和出液口相连，进液软管5的另一端连接泵7，回液软管6的另一端连接循环液体箱8，泵7和循环液体箱8之间通过管道相连。冷却液循环系统的回路中也不限于上述组件，根据需要，还可以包含例如流速/流量计、调节阀，以调整冷却液的流速/流量，例如温度指示和报警器，以确保冷却液温度被保持在趋于稳定或恒定的范围内。

[0032] 图2所示的上述装置的工作原理为：采用底注式浇注方式（浇注系统为公知的浇注系统，图中未示出）向型箱中浇注金属液，在金属液填充满型腔前打开循环系统向冷却环3中注入冷却液，当金属液填充满铸件A位1并后续填充满铸件B位2后，冷却液对铸件B位2的金属液实施强冷，铸件B位2的金属液在冷却过程中吸收铸件A位1的热节位置的热量，从而加速铸件A位1的热节位置的冷却，整个铸造冷却过程结束后，在铸件A位1形成无缺陷的铸件A，在铸件B位2形成铸件B。

[0033] 上述分液管3-2和支管3-3设置的目的是与整个铸件的冷却进程相适应，加快铸件A热节部位周边的冷却速度，并使铸件A热节部位的冷却更均匀，具体的，在冷却开始时或冷却后期，为了缩短铸件的冷却周期，本领域会通过向诸如明冒口部位或暗冒口周边造型材料直接或间接导入冷却介质的方式加快整个铸件的冷却，铸件A热节部位周边同样需要这种冷却，此时，分液管3-2、支管3-3位于冷却管3-1的上方，不但可以由冷却管3-1对铸件进行直接冷却，还可以通过分液管3-2、支管3-3和冷却管3-1的共同作用间接冷却造型材料以促进铸件散热。

[0034] 明晰了上述原理，可以根据铸件不同的热节部位来灵活设置冷却环3的形状结构，例如，冷却管3-1不一定是圆形环，也可能是其它形状，例如方形或不规则形状，即使是圆环，也不一定是一圈，也可能是二圈以上，二圈是另一较佳的实施例，因为二圈的设置基本上能经济地覆盖多数热节部位且尚不至于使冷却环结构过于复杂，当圆环是二圈时，可以设置两个直径不同的同心圆环并把二者之间导通以共享冷却液，并将支管3-3与两个直径不同的同心圆环中的其中一个导通以形成共享冷却液的结构，当圆环为这样的两圈时，相应的铸件B位2也紧贴两个圆环呈两圈分布。

[0035] 另外，在本实施例中，支管3-3为弧形结构，该弧形结构增大了与造型材料的接触面积，分液管3-2和支管3-3上尤其的适合加工出小孔（图中未示出），这样部分冷却液可以直接渗入造型材料，由于分液管3-2和支管3-3离铸件较远，这种渗入并不会对铸件直接产生影响，如此，在冷却初期，分液管3-2、支管3-3的冷却作用有效的配合了冷却管3-1从而提高了热节部位的冷却均匀性，在冷却后期，分液管3-2、支管3-3和冷却管3-1的共同作用又为缩短整个铸件冷却周期提供了有利条件。

[0036] 本发明用于生产球磨铸铁行星架和丁字连杆，经过生产验证，采用本发明后，行星架产品的合格率由原来的不到95%提高到98%以上，在提高行星架合格率的同时，还收得了75%以上合格率的丁字连杆，获得了意想不到的经济效益。本实施例的冷却管3-1在使用前在外表面先浸涂一层耐高温涂料后烘干，易于回收再利用，根据需要，分液管3-2、支管3-3也可以进行该处理，不再详述。

[0037] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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