一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置及其加工方法

摘要

本发明公开一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置及其加工方法，装置包括盖板、底板和隔板，盖板为一端开口具有内腔的空心圆柱，盖板未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽，盖板开口端的端部与底板密封连接，底板上开设有进水口和出水口；隔板设置在盖板的内腔，隔板的一侧与底板相抵且进水口和出水口分别位于隔板的两侧，隔板的两端均与盖板的内壁连接并将盖板的开口端的内腔分隔为两个腔室。通过本发明的这种水冷铜盘装置能够提高循环水对模壳和金属液的冷却效果，从而提高炉内温度梯度，提高定向单晶铸件晶粒度合格率。

说明书

技术领域

本发明属于熔模精密铸造领域，涉及生产定向单晶铸件所用设备定向凝固炉炉内水冷铜盘，具体是一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置及其加工方法。

背景技术

定向凝固炉炉内温度梯度是该类设备的关键参数，直接影响到定向单晶铸件的晶粒度质量。温度梯度是指等温面线方向上的温度变化率。在定向凝固铸造中，炉内温度梯度越大对晶粒度的生长越有利。增大温度梯度的方法有两个：一是提高最高温度，这样会大大增加设备的制造成本，也要求铸造模壳和陶瓷型芯的承温能力大大提高，有些已超出了材料的高温极限。所以继续提高炉内最高温度是不容易办到的。第二个办法是降低最低温度。常见的冷却办法是在底部水冷铜盘通循环水冷却，但是受条件限制，最低的水温也只能控制到0°以，且在工作过程中需要不断带走模壳和金属液的热量，其冷却效果也是有限的。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置及其加工方法，通过本发明的这种水冷铜盘装置能够提高循环水对模壳和金属液的冷却效果，从而提高炉内温度梯度，提高定向单晶铸件晶粒度合格率。

本发明采用的技术方案如下：

一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置，包括盖板、底板和隔板，盖板为一端开口具有内腔的空心圆柱，盖板未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽，盖板开口端的端部与底板密封连接，底板上开设有进水口和出水口；隔板设置在盖板的内腔，隔板的一侧与底板相抵且进水口和出水口分别位于隔板的两侧，隔板的两端均与盖板的内壁连接并将盖板的开口端的内腔分隔为两个腔室。

散热凹槽横截面的形状为半圆形、半椭圆形或V形。

散热凹槽横截面的形状为V形时，散热凹槽的深度h＝0.3～0.5mm，边长l＝0.3～0.5mm，两边的夹角为60°±5°。

盖板未开口端的端面设置若干圈同心分布的散热凹槽，散热凹槽与盖板未开口端的端面同心。

隔板为S形，隔板将盖板的开口端的内腔分隔为相同的两个腔室。

隔板的两端均与盖板的内壁焊接。

盖板开口端的端部与底板通过紧固螺钉固定连接。

一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置的加工方法，加工过程如下：

将隔板的两端分别与盖板的内壁连接，隔板将盖板的开口端的内腔分隔为两个腔室，隔板的一侧与盖板开口端的端部平齐；在盖板未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽；将底板与盖板开口端的端部密封连接，底板与盖板连接后，底板上开设的进水口和出水口分别处于隔板的两侧。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果

本发水冷铜盘装置与传统水冷铜盘装置相比，由于在盖板未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽，因此本发明的水冷铜盘装置具有更大的表面积，散热效果更好，能够增强同样温度下循环水对模壳和金属液的冷却效果，从而提高炉内温度梯度，提高定向单晶铸件晶粒度合格率。本发明提供的水冷铜盘结构简单，简便易行，但创造的经济效益巨大。

进一步的，散热凹槽横截面的形状为V形时，散热凹槽的深度h＝0.3～0.5mm，边长l＝0.3～0.5mm，两边的夹角为60°±5°，因此能够保证液态金属与盖板表面不润湿，能够防止液态金属进入散热凹槽内。

附图说明

图1为本发明的水冷铜盘装置的仰视示意图(从底板向盖板方向)；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本发明的盖板的俯视图；

图4是沿图3中B-B线的剖视图。

其中，1-盖板，2-隔板，3-底板，4-紧固螺钉，5-进水口，6-出水口，7-散热凹槽。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置，包括盖板1、底板3和隔板2，盖板1为一端开口具有内腔的空心圆柱，盖板1的外径为Φ130mm～500mm，盖板1未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽7，散热凹槽7用于增大散热面积，盖板1开口端的端部与底板3密封连接，底板3上开设有进水口5和出水口6；隔板2设置在盖板1的内腔，隔板2的一侧与底板3相抵且进水口5和出水口6分别位于隔板2的两侧，隔板2的两端均与盖板1的内壁连接并将盖板1的开口端的内腔分隔为两个腔室，隔板2将盖板1的凹腔划分为进水和出水两个区域，冷却水从进水口5进入进水区域并充满盖板1的凹腔，再从出水口6处流出，达到冷却效果。

如图3和图4所示，盖板1未开口端的端面设置若干圈同心分布的散热凹槽7，散热凹槽7与盖板1未开口端的端面同心，散热凹槽7的截面形状为半圆形、半椭圆形或V形；当散热凹槽7的截面形状为V形时，散热凹槽7的深度h＝0.3～0.5mm，边长l＝0.3～0.5mm，两边的夹角为60°±5°，能够使水冷铜盘装置的冷却散热表面积增大2倍以上。

如图1所示，隔板2为S形薄板，隔板2将盖板1的开口端的内腔分隔为相同的两个腔室；隔板2的两端均与盖板1的内壁焊接。

如图2和图4所示，盖板1开口端的端部与底板3通过紧固螺钉4固定连接，底板3是一个薄圆板，直径与盖板1的外径相同。

本发明的水冷铜盘装置的加工过程如下：

将隔板2的两端分别与盖板1的内壁连接，隔板2将盖板1的开口端的内腔分隔为两个腔室，隔板2的一侧与盖板1开口端的端部平齐；在盖板1未开口端的端面上开设有用于散热的散热凹槽7；将底板3与盖板1开口端的端部密封连接，底板3与盖板1连接后，底板3上开设的进水口5和出水口6分别处于隔板2的两侧。

在使用时，将进水管和出水管分别安装在底板3上的进水口5和出水口6上；再将水冷铜盘装入定向炉内；装配好后再进行铸件的熔化浇注。