一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统

技术领域

本发明涉及的一种循环冷却系统，特别是涉及应用于金属浇注冷却领域的一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统。

背景技术

纳米晶合金是指在非晶合金的基础上通过热处理获得的纳米晶结构的软磁合金，具有更加优异的软磁性能。因此非晶合金材料的制造过程和使用过程都将是节能的，新世纪重点发展的绿色节能产品。

纳米晶合金在生产用的浇铸模具上一般自带循环的水冷系统，水冷系统通常是固定的过水管道，通过水循环带走浇铸时模具上的热量，然而现有技术中，浇铸模具上的过水管道固定，自流速固定的情况下，冷却液与模具之间的接触面积有限，对于冷却效果的调控，一般就只有调整循环速度以及冷却液的初始温度，然而对于调速的方式，速度过快易出现冷却水利用率低，速度过慢易发生进出水端温差过大，导致前后热量分布不均匀，影响合金成品的质量，对于降低初始温度的方式，需要投入较高的冷源成本，并在在具体实施是同样存在因速度导致的上述问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是现有循环冷却系统的冷却通道固定，对冷却效果的调控性较差。

为解决上述问题，本发明提供了一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统，包括两对分别设置在浇铸凸模和浇铸凹模内的循环通道，浇铸凸模和浇铸凹模内均开凿有两个相互对称的冷却腔，两个冷却腔分别与两个循环通道对应，循环通道包括两个扩展通道板、由两个扩展通道板围成的冷却腔以及两个分别固定连接在浇铸凸模或浇铸凹模上的水管，水管的外端均安装有，两个水管的端部均延伸至冷却腔内，扩展通道板内开凿有两个关于冷却腔对称的双向扩展槽，其中一个双向扩展槽靠近冷却腔的口部固定连接有限位封条，冷却腔的左右内壁均安装有两个电磁板，两个电磁板分别与两个扩展通道板对应。

在上述纳米晶合金浇铸用循环冷却系统中，通过扩展通道板的设置，在冷却液对纳米晶合金浇铸时的冷却过程中，可根据实际的冷却情况对冷却通道的横向跨度进行适应性调整，相较于现有技术中固定的循环通道，可在有效保证冷却液利用率的情况下，大幅度提高冷却效果。

作为本申请的进一步改进，冷却腔的高度与两个扩展通道板的总厚度保持一致，冷却腔的横向宽度大于扩展通道板的横向宽度，限位封条的高度为双向扩展槽深度的二倍，且两个扩展通道板上的两个限位封条相互对称分布。

作为本申请的进一步改进，横向相邻的两个循环通道以及纵向相邻的两个循环通道的进水方向均相反。

作为本申请的进一步改进，与同一个扩展通道板对应的两个电磁板在通电时均对扩展通道板产生磁吸力，且与同一个扩展通道板对应的两个电磁板不同时通电。

作为本申请的又一种改进，限位封条上设置有内温监测组件，扩展通道板内设置有温度补偿单元，温度补偿单元包括多个沿冷却腔分布的制冷片，内温监测组件包括开凿在限位封条上端部并呈线形阵列分布的多个取样槽，通过多个取样槽的分隔，使限位封条上形成多个显温齿，显温齿中部固定镶嵌有感温隔片，靠近限位封条两个端部的两个取样槽内壁分别安装有激光发射器和激光发射器，且二者分别安装在两个取样槽相互远离的内壁上。

作为本申请的又一种改进的补充，激光发射器靠近循环通道的排水侧，激光发射器靠近循环通道的进水侧，限位封条为透明材料制成。

作为本申请的又一种改进的补充，限位封条上端内部固定镶嵌有荧光条，荧光条与多个显温齿相互对应。

作为本申请的又一种改进的补充，感温隔片由硬质透明材料和感温变色材料按照2-5:1的体积比混合制备而成，且多个感温隔片的感温变色临界温度以及感温变色材料的颜色均保持一致。

一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统，其冷却方法包括以下步骤：

S1、当纳米晶合金液浇铸到浇铸凸模和浇铸凹模合模形成的模腔内的同时，控制多个循环通道进开始进行冷却液的循环进出移动；

S2、通过同一个循环通道上的两个对比进水和出水侧的温差，预先对两个之间的温差设置一个阈值范围范围，当温差大于阈值范围时，加快冷却液的循环速度，当温差小于阈值范围时，减缓冷却液的循环速度，同时控制两个扩展通道板相互背向错位分离，扩大冷却液在扩展通道板的横向分布跨度，加快吸热提高冷却液的利用率；

S3、当两个的温差仍然小于阈值范围时，先控制两个扩展通道板相互对向错位分离，使冷却腔与冷却腔连通，进一步扩大冷却液在扩展通道板的横向分布跨度，加快吸热。

综上，通过扩展通道板的设置，在冷却液对纳米晶合金浇铸时的冷却过程中，可根据实际的冷却情况对冷却通道的横向跨度进行适应性调整，相较于现有技术中固定的循环通道，可在有效保证冷却液利用率的情况下，大幅度提高冷却效果，另外，配合内温监测组件的设置，可实施对循环通道内的冷却液进行取样并检测温度，可及时了解循环通道内热量分布情况，工作人员便于根据其热量分布特点进行相应措施，对循环通道内进行温度补偿，使循环通道内冷却液不同位置的温差处于一定范围内，从而有效保证冷却效果，降低因温差过大对纳米晶合金成品的影响。

附图说明

图1为本申请第一种实施方式中带有循环通道的浇铸模具立体示意图；

图2为本申请第一种实施方式中带有循环通道的浇铸模具的截面示意图；

图3为本申请第一种实施方式中循环通道内冷却液对浇铸模具进行循环冷却的示意图；

图4为本申请第一种实施方式的循环通道的爆炸立体图；

图5为本申请第一种实施方式扩展通道板的立体图；

图6为本申请第一种实施方式的循环通道部分截面的示意图；

图7为本申请第一种实施方式的两个扩展通道板相互背向错位移动后的示意图；

图8为本申请第一种实施方式的两个扩展通道板相互对向错位移动后的示意图；

图9为本申请第二种实施方式的扩展通道板的立体图；

图10为本申请第二种实施方式的限位封条的立体图。

图中标号说明：

1水管、2扩展通道板、201冷却腔、3冷却腔、4限位封条、401双向扩展槽、5电磁板、41取样槽、42感温隔片、43激光发射器、44激光发射器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-2示出，图中a表示浇铸凸模、b表示浇铸凹模，一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统，包括两对分别设置在浇铸凸模和浇铸凹模内的循环通道，浇铸凸模和浇铸凹模内均开凿有两个相互对称的冷却腔3，两个冷却腔3分别与两个循环通道对应，循环通道包括两个扩展通道板2、由两个扩展通道板2围成的冷却腔201以及两个分别固定连接在浇铸凸模或浇铸凹模上的水管1。

如图3，水管1的外端均安装有6，如图4-5，两个水管1的端部均延伸至冷却腔201内，扩展通道板2内开凿有两个关于冷却腔201对称的双向扩展槽401，其中一个双向扩展槽401靠近冷却腔201的口部固定连接有限位封条4，冷却腔3的左右内壁均安装有两个电磁板5，两个电磁板5分别与两个扩展通道板2对应，冷却腔3的高度与两个扩展通道板2的总厚度保持一致，冷却腔3的横向宽度大于扩展通道板2的横向宽度，使扩展通道板2在冷却腔3内位置不固定，可左右移动，进而实现对有效冷却的横向截面跨度可增大，便于加快冷却，提高冷却液的利用率，同时提高冷却效果。

值得注意的是，水管1与浇铸凸模或浇铸凹模固定的部分为硬质，其伸入冷却腔201内的部分为弹性，且水管1弹性部分与冷却腔201内壁固定，有效保证两个扩展通道板2在移动时，水管1端部能随之发生适应性形变。

限位封条4的高度为双向扩展槽401深度的二倍，且两个扩展通道板2上的两个限位封条4相互对称分布，如图6，当两个扩展通道板2上的冷却腔201相互对应时，限位封条4可封堵两个相对的双向扩展槽401的口部，使在循环冷却过程中，冷却液可经过的部分仅为截面为圆形的冷却腔201。

横向相邻的两个循环通道以及纵向相邻的两个循环通道的进水方向均相反，通过相反的进水和排水方向，可在一定程度上缓解进水端和排水端的温度差异，使浇铸模上热量分布不易发生较大的温差。

与同一个扩展通道板2对应的两个电磁板5在通电时均对扩展通道板2产生磁吸力，且与同一个扩展通道板2对应的两个电磁板5不同时通电，使两侧电磁板5在分别通电时，既能控制扩展通道板2在磁吸力作用下移动，同时也可控制扩展通道板2不同的移动方向，当每次冷却操作结束后，可同时控制竖直方向上两个电磁板5同步通电，使两个扩展通道板2朝向同一侧移动并与冷却腔3内壁抵触，使两个扩展通道板2端部相平齐，而后集体断电，此时在水管1弹性部分恢复形变作用下，其可超中部移动，实现对其位置的修正，使每次开始冷却时，两个扩展通道板2均相对且尽量靠近中部。

一种纳米晶合金浇铸用循环冷却系统，其冷却方法包括以下步骤：

S1、当纳米晶合金液浇铸到浇铸凸模和浇铸凹模合模形成的模腔内的同时，控制多个循环通道进开始进行冷却液的循环进出移动；

S2、通过同一个循环通道上的两个6对比进水和出水侧的温差，预先对两个6之间的温差设置一个阈值范围范围，当温差大于阈值范围时，说明冷却液吸热过多，可加快冷却液的循环速度，以缩小温差，如图7，当温差小于阈值范围时，说明冷却液吸热较少就被排出，其利用率交底，此时可减缓冷却液的循环速度，同时控制两个扩展通道板2相互背向错位分离，扩大冷却液在扩展通道板2的横向分布跨度，加快吸热，同时提高冷却液的利用率；

S3、如图8，当两个6的温差仍然小于阈值范围时，先控制两个扩展通道板2相互对向错位分离，使冷却腔201与冷却腔3连通，进一步扩大冷却液在扩展通道板2的横向分布跨度，加快吸热，提高冷却液的吸热面积，进而提高冷却效率。

值得注意的是，上述的“背向错位分离”以及“对向错位分离”，是以两个限位封条4的移动作为基准。

在上述纳米晶合金浇铸用循环冷却系统中，通过扩展通道板2的设置，在冷却液对纳米晶合金浇铸时的冷却过程中，可根据实际的冷却情况对冷却通道的横向跨度进行适应性调整，相较于现有技术中固定的循环通道，可大幅度提高冷却效果，同时有效提高冷却液的冷却效率。

第二种实施方式：

本实施方式在第一种实施方式的基础上，新增内温监测组件，其余部分与第一种实施方式保持一致。

图9-10示出，限位封条4上设置有内温监测组件，扩展通道板2内设置有温度补偿单元，温度补偿单元包括多个沿冷却腔201分布的制冷片，内温监测组件包括开凿在限位封条4上端部并呈线形阵列分布的多个取样槽41，通过多个取样槽41的分隔，使限位封条4上形成多个显温齿，显温齿中部固定镶嵌有感温隔片42，靠近限位封条4两个端部的两个取样槽41内壁分别安装有激光发射器43和激光发射器44，且二者分别安装在两个取样槽41相互远离的内壁上，在本实施方式中，当两个6监测到进水、排出的温差过大时，一方面，可通过加快冷却液在循环通道内的流通速度，进而起到缩小循环通道进、出水侧的温差，同时，可搭配温度补偿单元，对排水一侧进行低温补偿，进一步缩减温差，有效保证循环通道两侧温差较小，处于阈值范围内，使对纳米晶合金的铸件冷却更加均匀效果更好，不易因冷却温差对其成品质量造成影响。

值得注意的是，同一个冷却腔3内的两个扩展通道板2中，仅远离模腔一侧的扩展通道板2上安装有温度补偿单元，且温度补偿单元中制冷片的制冷端朝向模腔一侧。

激光发射器43靠近循环通道的排水侧，激光发射器44靠近循环通道的进水侧，限位封条4为透明材料制成，感温隔片42由硬质透明材料和感温变色材料按照2-5:1的体积比混合制备而成，且多个感温隔片42的感温变色临界温度以及感温变色材料的颜色均保持一致。

感温变色材料一般在临界温度以上呈无色，在临界温度以下且逐渐靠近临界温度时，颜色越来越浅，在此种性质下，在最初浇铸模具未使用时，多个感温隔片42处于颜色最深的状态，其透光性最差，使此时激光发射器44接收到的激光信号数据最小，此时，循环通道内前后温度趋于一致，此时激光发射器44上的数据可作为基准。

当温度越高激光发射器44上激光信号数据越大，由此可知，在浇铸模具在生产纳米晶合金时，其温度较高，而在循环通道的降温下，浇铸模具温度有所降低，当其两端温差越大时，高温处的感温隔片42的颜色较浅，透光性越强，使激光发射器44可接收到的光信号越强，由此可知，循环通道两端的温差越大激光发射器44上获取的信号数据越大，与基准数据之间的差距越大，基于数据的变化，可有效判断循环通道内的热量分布情况，便于根据温度补偿单元对排水一侧进行低温补偿，使循环通道内热量分布较为均匀，冷却效果更好。

通过扩展通道板2的设置，在冷却液对纳米晶合金浇铸时的冷却过程中，可根据实际的冷却情况对冷却通道的横向跨度进行适应性调整，相较于现有技术中固定的循环通道，可大幅度提高冷却效果，同时有效提高冷却液的冷却效率，另外，配合内温监测组件的设置，可实施对循环通道内的冷却液进行取样并检测温度，可及时了解循环通道内热量分布情况，工作人员便于根据其热量分布特点进行相应措施，对循环通道内进行温度补偿，使循环通道内冷却液不同位置的温差处于一定范围内，从而有效保证冷却效果，降低因温差过大对纳米晶合金成品的影响。

第三种实施方式：

本实施方式在第一种实施方式的基础上，改变内温监测组件的设置方式，其余部分与第一种实施方式保持一致。

在本实施方式中，不设置激光发射器43和激光发射器44，可在多个取样槽41内均设置温度传感器或者颜色传感器，进而可实施监测多个取样槽41处的温度，多点温度数据可组成循环通道内的热量分布，相较于第二种实施方式，其对局部温度数据以及变化的监测更加准确清晰，便于工作人员根据该热量分布情况，对靠近循环通道排出一侧进行低温补偿，具体的低温补偿方式可以通过制冷片实现，也可通过其他方式，通过低温补偿可使循环通道两侧温差维持在一定范围内，不易出现两侧温差过大的情况发生，进而有效保证纳米晶合金浇铸模具相对均匀的冷却，不易对内部的纳米晶合金成品造成影响。

当直接选用温度传感器时，限位封条4可直接检测各个取样槽41处的温度，此时无需设置感温隔片42，这种方式成本更低，但是与第一种实施方式的兼容性较差。

当选用颜色传感器时，限位封条4上端内部固定镶嵌有荧光条，荧光条与多个显温齿相互对应，荧光条主要作为光源，使循环通道内感温隔片42由于温度导致的颜色变化能被颜色传感器进行捕捉，有效保证对循环通道内局部温度数据的获取更加准确，这种实施方式与第一种实施方式兼容性较高，只需拆除激光发射器43和激光发射器44，再加装颜色传感器即可，还可利用到感温隔片42。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。