一种成型模具、拉铸成型设备及使用方法

技术领域

本发明涉及铜棒拉铸领域，更具体的，涉及一种成型模具、拉铸成型设备及使用方法。

背景技术

目前，锡黄铜产品在力学性能上与同等状态的锡磷青铜相当，且生产效率较高，生产成本较低，锡黄铜产品已在市场上作为锡磷青铜材料的替代品广泛应用于高强高弹连接器领域；

而锡黄铜产品在生产过程中，通过配料——熔化——拉铸几个步骤形成初始的柱条状的坯件，尤其是其拉铸环节决定了坯件的质量，坯件的质量则会影响后期加工的难度及成品质量；

目前的坯件用的拉铸模具设备中主要包括成型模具及冷却装置；其成型模具大多仅是简单的管条状结构，为一体成型的结构，若出现损坏，需要整个更换，使用成本较高；

并且，其采用在外部绕设盘管，通过送入冷却液的方式进行水冷降温；但是，该种结构会使得冷却液与成型腔内间隔了盘管管壁、成型模具侧壁双重的厚度，影响导热；并且，盘管的管体间具有较大的间距，且圆管靠近成型模具外壁的面积较小，散热范围较小；故此有待改进。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种成型模具、拉铸成型设备及使用方法，其成型模具结构新颖，采用组装式的结构，方便对各结构部件的加工生产，也便于进行单一的替换，降低成本；且可有效提高换热的效率，配合分段式的降温，可充分利用制冷后的冷却液，也可提高冷却成型质量。

为达此目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种成型模具，包括第一结晶器、第二结晶器、对接件、引流件、封堵件；第一结晶器与第二结晶器通过对接件相接，第二结晶器位于第一结晶器的下方，封堵件通过对接件安装在第二结晶器的底端，形成顶部敞开的成型腔；引流件通过对接件安装在第一结晶器的顶部、用于将金属液往成型腔内部引流；第一结晶器及第二结晶器上设有包覆成型腔外壁的水腔。

在本发明较佳的技术方案中，第一结晶器包括管体、第一套筒，管体为方管结构，管体的外壁固定设有多个凸块，多个凸块矩形阵列分布；第一套筒套设在管体的外侧，凸块远离管体的端面抵持在第一套筒的内壁，第一套筒及管体的两端通过螺栓固定连接，第一套筒与管体之间形成水腔，水腔的两端侧壁设有进水孔及排水孔；第二结晶器的结构与第一结晶器的结构相同；对接件的内壁与第一套筒的外壁形状适配，对接件可套设安装在第一套筒的端部，用于第一结晶器与第二结晶器之间、第一结晶器与引流件之间、第二结晶器与封堵件之间的连接；两条拼接的管体及封堵件之间围挡形成所述成型腔。

在本发明较佳的技术方案中，管体的端部外壁设有限位环，限位环的外壁面与凸块的壁面平齐，限位环的外壁抵持在第一套筒的外壁，使管体外壁与第一套筒内壁之间形成所述水腔。

在本发明较佳的技术方案中，对接件包括第二套筒，第二套筒的两端外壁固定设有第二对接环，第二对接环绕第二套筒的轴线呈闭环状结构；第一套筒的两端外壁固定设有第一对接环，第一对接环绕第一套筒的轴线呈闭环状结构；对接件套设在第一套筒的端部、且通过贯穿第一对接环与第二对接环的螺栓固定连接。

在本发明较佳的技术方案中，引流件包括第一支撑块，第一支撑块的顶部侧壁设有第三对接环；第一支撑块的中部设有引流孔，引流孔的孔径小于管体的内径；第一支撑块的外壁形状与第二套筒的内壁形状适配，第一支撑块伸入第二套筒的顶部，第三对接环与第二对接环通过螺栓固定，第一支撑块的底面抵持压在顶端位置的第一套筒与限位环的顶面。

在本发明较佳的技术方案中，封堵件包括第二支撑块，第二支撑块的底部侧壁设有第四对接环；第二支撑块的外壁形状与第二套筒的内壁形状适配，第二支撑块伸入第二套筒的底部，第四对接环与第二对接环通过螺栓固定，第二支撑块的底面抵持压在底端位置的第一套筒与第一限位环的底面。

在本发明较佳的技术方案中，第二套筒的外壁设有两个穿孔，穿孔的位置与进水孔及排水孔的位置对应，且孔径一致；穿孔、进水孔、排水孔均为螺纹孔结构。

在本发明较佳的技术方案中，凸块为棱台状结构，凸块朝远离管体的方向收窄；多个凸块紧密矩形分布设置，相邻两个凸块的底面棱边相接。

在本发明较佳的技术方案中，凸块的内部设有空腔，空腔延伸至管体的外壁；空腔于管体长度方向的两侧壁处设有流水孔，流水孔紧贴管体的内壁设置。

本发明还提供了一种拉铸成型设备及使用方法，包括第一供液装置、第二供液装置、及所述的成型模具；第二供液装置具有制冷功能，第二供液装置将制冷降温后的冷却液b1送入第二结晶器内，换热后排出冷却液b2；第一供液装置对第一结晶器的冷却液a进行循环供给，从第二结晶器处送出的冷却液b2与冷却液a汇流混合后送入第一结晶器内；冷却液b2与冷却液a以1:1的比例进行汇流混合。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种成型模具、拉铸成型设备及使用方法，成型模具包括第一结晶器、第二结晶器、对接件、引流件、封堵件；第一结晶器与第二结晶器通过对接件相接，第二结晶器位于第一结晶器的下方，封堵件通过对接件安装在第二结晶器的底端，形成顶部敞开的成型腔；引流件通过对接件安装在第一结晶器的顶部、用于将金属液往成型腔内部引流，采用组装式的结构，方便对各结构部件的加工生产，也便于进行单一的替换，降低成本；

其中，第一结晶器及第二结晶器上设有包覆成型腔外壁的水腔，可提高冷却液与成型腔之间的传热面积，有效提高换热的效率，加速内部铸件的冷却成型；

拉铸成型设备包括第一供液装置、第二供液装置、及上述的成型模具；其中，第二供液装置具有制冷功能，第二供液装置将制冷降温后的冷却液b1送入第二结晶器内，换热后排出冷却液b2；第一供液装置对第一结晶器的冷却液a进行循环供给，从第二结晶器处送出的冷却液b2与冷却液a汇流混合后送入第一结晶器内；冷却液b2与冷却液a以1:1的比例进行汇流混合；整体采用分段式的降温，其中第一结晶器的温度相对较高，先对流下的铜水进行初步的降温，防止第一结晶器的内壁温度较适宜温度更低，防止顶部刚流下的铜水急速降温而产生颗粒结块，避免影响整体的成型质量；初步降温后的铜水进入第二结晶器内，与管体内壁接触的铜水进行相对快速的冷却成型；途径第二结晶器的冷却液b2与冷却液a汇流混合后送入第一结晶器，满足第一结晶器的初步降温的温度要求，实现对冷却液b2的进一步的利用，实现整体的协调配合，充分利用制冷后的冷却液，也可提高冷却成型质量。

附图说明

图1是本发明的具体实施例中提供的一种成型模具的立体结构示意图；

图2是本发明的具体实施例中提供的一种成型模具的立体展开结构示意图；

图3是本发明的具体实施例中提供的第一结晶器的剖视图；

图4是本发明的具体实施例中提供的管体的立体结构示意图；

图5是本发明的具体实施例中提供的管体的剖视图；

图6是本发明的具体实施例中提供的第一套筒的立体结构示意图；

图7是本发明的具体实施例中提供的对接件的立体结构示意图；

图8是本发明的具体实施例中提供的拉铸成型设备的结构示意图。

100、第一结晶器；110、第一套筒；120、管体；130、凸块；131、空腔；132、流水孔；140、水腔；151、进水孔；152、排水孔；160、限位环；170、第一对接环；200、第二结晶器；300、对接件；310、第二套筒；320、第二对接环；330、穿孔；400、引流件；410、第一支撑块；420、第三对接环；430、引流孔；500、封堵件；510、第二支撑块；520、第四对接环；600、第一供液装置；610、第一泵体；620、回流罐；621、第一暂存区；622、第二暂存区；623、第三暂存区；630、汇流接头；700、第二供液装置；710、第二泵体；720、储液罐。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1至图3所示，本发明的具体实施例中公开了一种成型模具，包括第一结晶器100、第二结晶器200、对接件300、引流件400、封堵件500；第一结晶器100与第二结晶器200通过对接件300相接，第二结晶器200位于第一结晶器100的下方，封堵件500通过对接件300安装在第二结晶器200的底端，形成顶部敞开的成型腔；引流件400通过对接件300安装在第一结晶器100的顶部、用于将金属液往成型腔内部引流；第一结晶器及第二结晶器上设有包覆成型腔外壁的水腔140。

上述的成型模具包括第一结晶器、第二结晶器、对接件、引流件、封堵件；第一结晶器与第二结晶器通过对接件相接，第二结晶器位于第一结晶器的下方，封堵件通过对接件安装在第二结晶器的底端，形成顶部敞开的成型腔；引流件通过对接件安装在第一结晶器的顶部、用于将金属液往成型腔内部引流，采用组装式的结构，方便对各结构部件的加工生产，也便于进行单一的替换，降低成本；其中，第一结晶器及第二结晶器上设有包覆成型腔外壁的水腔，可提高冷却液与成型腔之间的传热面积，有效提高换热的效率，加速内部铸件的冷却成型。

进一步地，如图3、图4所示，第一结晶器100包括管体120、第一套筒110，管体为方管结构，管体120的外壁固定设有多个凸块130，多个凸块矩形阵列分布；第一套筒110套设在管体120的外侧，凸块130远离管体120的端面抵持在第一套筒110的内壁，第一套筒及管体的两端通过螺栓固定连接，第一套筒110与管体120之间形成水腔140，水腔140的两端侧壁设有进水孔151及排水孔152；通过设置多个矩形阵列分布的凸块，可进一步扩大与水腔内部冷却液的接触面积，进一步提高换热的效率；并且，凸块抵持在第一套筒的内壁，可方便第一套筒与管体之间的对位，也可加强第一套筒与管体之间的配合支撑，防止第一套筒受外部撞击后出现轻易的变形或损坏，防止影响整体的结构；

第二结晶器200的结构与第一结晶器100的结构相同；对接件的内壁与第一套筒的外壁形状适配，对接件可套设安装在第一套筒的端部，用于第一结晶器与第二结晶器之间、第一结晶器与引流件之间、第二结晶器与封堵件之间的连接；两条拼接的管体及封堵件之间围挡形成所述成型腔；对接件作为各结构部件的连接部件，可作为共用结构，方便加工生产以及组装。

进一步地，管体120的端部外壁设有限位环160，限位环160的外壁面与凸块130的壁面平齐，限位环160的外壁抵持在第一套筒110的外壁，使管体120外壁与第一套筒110内壁之间形成所述水腔140；限位环的外壁设有第一螺纹孔，第一套筒的外壁对应设有沉头孔，第一套筒通过沉头螺栓固定在限位环上；设置限位环一方面可进一步方便进行对位及支撑，另一方面则可作为第一套筒与管体之间的连接部位，使得第一套筒可通过沉头螺栓固定安装在管体的外部；并且，限位环位于管体的两端外侧，形成阻挡的效果，当第一套筒完成安装后，形成相对封闭的水腔；需要说明的是，限位环的外壁设有密封垫，可通过密封垫对水腔的边缘进行密封加强，防止冷却液渗出、漏出。

进一步地，如图7所示，对接件300包括第二套筒310，第二套筒310的两端外壁固定设有第二对接环320，第二对接环绕第二套筒的轴线呈闭环状结构；如图6所示，第一套筒110的两端外壁固定设有第一对接环170，第一对接环绕第一套筒的轴线呈闭环状结构；对接件300套设在第一套筒110的端部、且通过贯穿第一对接环170与第二对接环320的螺栓固定连接；通过对接件套设在第一结晶器及第二结晶器的两个第一套筒的端部，进行有效的连接，并使其内部的管体进行对接，形成长条状的成型腔；采用组装式的结构，可方便第一套筒、管体的生产，也便于两个结晶器之间的安装配合。

进一步地，如图2所示，引流件400包括第一支撑块410，第一支撑块410的顶部侧壁设有第三对接环420；第一支撑块410的中部设有引流孔430，引流孔430的孔径小于管体120的内径；引流孔的上端开口大于下端开口，用于扩大承接的范围，以便铜水的浇铸；

第一支撑块410的外壁形状与第二套筒310的内壁形状适配，第一支撑块410伸入第二套筒310的顶部，第三对接环420与第二对接环320通过螺栓固定，实现对接件的共用，使引流件可通过对接件安装在第一结晶器的顶部，完成所需的配合状态；并且，第一支撑块的底面抵持压在顶端位置的第一套筒与限位环的顶面，一方面可方便对位安装，另一方面则与限位环之间形成抵持密封的效果，防止铜水从连接缝隙处流出。

进一步地，如图2所示，封堵件500包括第二支撑块510，第二支撑块510的底部侧壁设有第四对接环520；第二支撑块510的外壁形状与第二套筒310的内壁形状适配，第二支撑块510伸入第二套筒310的底部，第四对接环520与第二对接环320通过螺栓固定，实现对接件的共用，使封堵件可通过对接件安装在第二结晶器的底部，完成所需的配合状态；第二支撑块的底面抵持压在底端位置的第一套筒与第一限位环的底面；一方面可方便对位安装，另一方面则与限位环之间形成抵持密封的效果，防止铜水从连接缝隙处流出。

进一步地，如图7所示，第二套筒310的外壁设有两个穿孔330，穿孔330的位置与进水孔151及排水孔152的位置对应，且孔径一致；由于第二套筒及第一套筒之间通过第二对接环与第一对接环进行对接，当第一对接环与第二对接环相互抵持时，穿孔则可与进水孔或排水孔对齐，方便对位；穿孔330、进水孔151、排水孔152均为螺纹孔结构，方便后续输水管道通过螺纹接头与孔位进行连接导通，完成所需的输液配合关系。

进一步地，如图4所示，凸块130为棱台状结构，凸块130朝远离管体120的方向收窄，使得凸块与凸块之间留有间距，作为冷却液流过的通道；并且，棱台的多个壁面可进一步扩大与冷却液的接触面积，从而可进行快速的换热，对铸件进行有效的降温及冷却；多个凸块紧密矩形分布设置，相邻两个凸块的底面棱边相接，实现凸块与凸块之间的连接，可增大与管体外壁的接触面积，更好的进行导热，也加强整体的支撑强度。

进一步地，如图5所示，凸块130的内部设有空腔131，空腔131延伸至管体120的外壁；空腔内壁也额外增加了散热的面积，进一步加速热量的传递，从而加速冷却及降温；

空腔131于管体长度方向的两侧壁处设有流水孔132，流水孔132紧贴管体120的内壁设置，冷却液可进入空腔的内部，从而进一步增大冷却液与导热面的接触，实现有效的换热及降温。

本发明还公开了一种拉铸成型设备及使用方法，如图8所示，包括第一供液装置600、第二供液装置700、及上述的成型模具；第二供液装置700具有制冷功能，第二供液装置700将制冷降温后的冷却液b1送入第二结晶器200内，换热后排出冷却液b2；第一供液装置600对第一结晶器100的冷却液a进行循环供给，从第二结晶器200处送出的冷却液b2与冷却液a汇流混合后送入第一结晶器100内；冷却液b2与冷却液a以1:1的比例进行汇流混合；

其整体采用分段式的降温，其中第一结晶器的温度相对较高，先对流下的铜水进行初步的降温，防止第一结晶器的内壁温度较适宜温度更低，防止顶部刚流下的铜水急速降温而产生颗粒结块，避免影响整体的成型质量；初步降温后的铜水进入第二结晶器内，与管体内壁接触的铜水进行相对快速的冷却成型；途径第二结晶器的冷却液b2与冷却液a汇流混合后送入第一结晶器，满足第一结晶器的初步降温的温度要求，实现对冷却液b2的进一步的利用，实现整体的协调配合，充分利用制冷后的冷却液，也可提高冷却成型质量。

进一步地，第一供液装置600包括第一泵体610、回流罐620、第一管道、第二管道、汇流接头630；第二供液装置700包括第二泵体710、储液罐720、第三管道、第四管道、第五管道；第一结晶器的排水孔与回流罐通过第一管道连通，回流罐与第一泵体通过第二管道连通，第一泵体的排出口与汇流接头的第一进口连通，汇流接头的排出口与第一结晶器的进水孔连通；储液罐与第二泵体通过第三管道连通，第二泵体与第二结晶器的进水孔通过第四管道连通，第二结晶器的排水孔与汇流接头的第二进口通过第五管道连通；

汇流接头的第一进口及第二进口流量之和与汇流接头的流量相同，协调控制第一泵体及第二泵体的运作，在维持泵送的情况下实现冷却液b2与冷却液a以1:1的比例进行汇流、并供入第一结晶器内，此限定，一方面可对第二结晶器的排水速度进行限定，使得冷却液b1得到较好的换热，进行有效的降温冷却；另一方面则可对相对较低温度的冷却液b2进一步的利用，混合冷却液a得到完全填充第一结晶器的水腔的效果，从而对第一结晶器内的铸件进行降温；并且，此结构还可使得第一进口及第二进口维持相同的供给力量，防止冷却液a从汇流接头进入第二结晶器内，当然，可在第五管道上安装单向阀，进一步防止逆流；

储液罐上安装有换热器，换热器并与制冷机组连接，用于对储液罐内部的冷却液进行主动的制冷降温，为第二结晶器内部的铸件提供更快速的降温；换热器及制冷机组是市面上常见的制冷设备，具体结构不做赘述；

进一步地，回流罐620内部分为至少三个暂存区，由上至下依次为第一暂存区621、第二暂存区622、第三暂存区623；第一暂存区、第二暂存区、第三暂存区通过外接的第六管道依次连通，第六管道上设有电磁阀；第一暂存区用于接收从第一结晶器内排出的冷却液；第二暂存区用于存放前一个铸件时第一结晶器内排出的冷却液；第三暂存区用于存放再前一个铸件时第一结晶器内排出的冷却液；通过分区暂存的方式，使得冷却液得到自然的降温，当在拉铸成型过程中，第一泵体是将第三暂存区内的冷却液往第一结晶器内泵送即可；并且，第三暂存区还通过第七管道与储液罐连通，第七管道通过三通管外接第八管道，第七管道及第八管道上设有电磁阀，当回流罐内部的冷却液存储量达到上限值时，需要通过外排或者转移到储液罐的方式进行排出。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。