一种铜钢复合模具的制作方法

1.本实用新型涉及浇铸成型设备技术领域，特别涉及一种铜钢复合模具。


背景技术：

2.铁合金是指除碳（c）以外的非金属或金属元素与铁组成的合金。铁合金的种类很多，包括硅铁、硅锰、锰铁、铝铁、铬铁、镍铁等系列铁合金。铁合金约90%比例直接用于炼钢，作为炼钢过程中的脱氧脱硫剂和合金添加剂，另约10%用于其他铁合金生产原料、有色金属冶炼、化学工业等。
3.目前铁合金浇铸成型方式主要有地坑浇铸、铸铁锭模浇铸和浇铸机浇铸。随着铁合金矿热炉大型化、浇铸和破碎一体化等趋势，浇铸机浇铸的方式会成为未来的主流。
4.浇铸机上设有大量的模具，用于铁合金液体的凝固和成型，各种铁合金熔化后的温度都在1000℃以上，高温液体需流入到浇铸机的模具中，靠模具自身材料的吸热能力与高温液体之间发生热交换。
5.目前浇铸机上的模具，普遍采用铸铁模具。铸铁模具冷却效果差，采用导热系数高的铜质模具是比较理想的选择。然而，因为自然铜的储存量很少,铜的成本较贵，整体材质均为铜的模具在加工制造过程中，需要消耗大量的铜材，增加模具的生产成本。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的问题是提供一种铜钢复合模具，这种铜钢复合模具能够减少铜材的消耗，有利于降低模具的生产成本，并且能够增加模具的机械强度。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
8.一种铜钢复合模具，包括模具本体，模具本体的上表面上设有浇铸成型槽，其特征在于：所述模具本体包括铜板和钢板，钢板复合在铜板的下表面上，所述浇铸成型槽处于铜板的上表面上。
9.将钢板复合在铜板的下表面上，能够增加模具本体的机械强度。这种铜钢复合模具在加工制造过程中，利用钢板来代替一部分铜板的用量，而且钢材的成本小于铜材的成本，能够减少铜材的消耗，降低模具的生产成本。
10.作为本实用新型的优选方案，所述钢板与铜板之间的复合方式采用爆炸焊接、钎焊接或者氩弧焊接。
11.作为本实用新型的优选方案，所述钢板的上表面与铜板的下表面连接在一起，钢板将铜板的整个下表面覆盖。通过这种设置，钢板的下表面构成模具本体的下表面。
12.作为本实用新型的优选方案，所述铜板的下表面上设有能够容纳所述钢板的板槽，钢板固定设置在板槽中。上述钢板固定在铜板下表面的板槽中，进而形成模具本体，钢板的下表面构成模具本体下表面的一部分，铜板下表面上没有设置板槽的区域构成模具本体下表面的另一部分。
13.作为本实用新型的优选方案，所述模具本体内设有冷却通道，冷却通道两端分别
设有进水口和出水口；冷却通道的内壁至少有一部分设在铜板上。冷却通道中流动的冷却水直接与铜板接触，带走铜板上的热量，有利于快速对铜板及浇铸成型槽中的铁合金液体进行冷却。
14.一种具体方案中，所述钢板的上表面设有开口朝上的水槽，当钢板复合在所述铜板的下表面上时，水槽的内壁与铜板的下表面之间构成所述冷却通道，所述进水口与出水口设置在钢板上。加工时，先在钢板上表面上加工（如铣削加工）出开口朝上的水槽，再将钢板复合在铜板的下表面上，水槽内壁与铜板的下表面围成冷却通道。
15.一种更优选方案中，所述钢板与铜板之间还设有密封圈，铜板上设有多个第一通孔，密封圈上设有多个第二通孔，钢板上设有多个第一螺孔，第一通孔、第二通孔分别与第一螺孔数量相同且一一对应，第一螺孔安装有第一螺钉，第一螺钉的杆部依次穿过对应的第一通孔、第二通孔，第一螺钉的头部与钢板共同将铜板、密封圈锁紧。密封圈的形状及尺寸通常与钢板上表面上没有开设水槽的部分相匹配，锁紧第一螺钉后，钢板的上表面和铜板的下表面共同将密封圈夹紧，以消除钢板的上表面与铜板的下表面之间的间隙。
16.另一种具体方案中，所述铜板的下表面设有开口朝下的水槽，当所述钢板复合在铜板的下表面上时，水槽的内壁与钢板的上表面之间构成所述冷却通道，所述进水口与出水口设置在铜板上。加工时，先在铜板的下表面上加工（如铣削加工）出开口朝下的水槽，再将钢板复合在铜板的下表面上，水槽内壁与钢板的上表面围成冷却通道。
17.一种更优选方案中，所述钢板与铜板之间还设有密封圈，铜板上设有多个第一通孔，密封圈上设有多个第二通孔，钢板上设有多个第一螺孔，第一通孔、第二通孔分别与第一螺孔数量相同且一一对应，第一螺孔安装有第一螺钉，第一螺钉的杆部依次穿过对应的第一通孔、第二通孔，第一螺钉的头部与钢板共同将铜板、密封圈锁紧。密封圈的形状及尺寸通常与铜板下表面上没有开设水槽的部分相匹配，锁紧第一螺钉后，钢板的上表面和铜板的下表面共同将密封圈夹紧，以消除钢板的上表面与铜板的下表面之间的间隙。
18.另一种具体方案中，所述冷却通道设于铜板内部。
19.上述模具本体任意需要加强冷却的位置都可以加工出水槽，水槽的路线和横截面形状可根据需要灵活设置，从而形成所需路线和横截面形状的冷却通道。
20.一种具体方案中，所述冷却通道的内壁上设有螺旋凸纹，螺旋凸纹与冷却通道的内壁一体加工而成。
21.另一种具体方案中，所述冷却通道内设有螺旋片，螺旋片的外端与冷却通道的内壁连接。
22.上述冷却通道内设置的螺旋凸纹或螺旋片，使得冷却通道的通流截面出现突变，冷却流体的流速（流速包含冷却流体运动速度的大小及方向）发生改变，起到扰流的作用，从而减小热阻，提高冷却通道的壁面的冷却强度。
23.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
24.这种铜钢复合模具能够减少铜材的消耗，有利于降低模具的生产成本，并且能够增加模具的机械强度。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
26.图2是图1中a-a的剖面图；
27.图3是图2中b-b的剖面图；
28.图4是本实用新型实施例2的结构示意图；
29.图5是图4中c-c的剖面图；
30.图6是本实用新型实施例3中密封圈一种安装位置的结构示意图；
31.图7是本实用新型实施例3中密封圈另一种安装位置的结构示意图；
32.图8是本实用新型实施例7中一种水槽的路线示意图；
33.图9是本实用新型实施例7中另一种水槽的路线示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行具体描述。
35.实施例1
36.如图1-3所示，本实施例中的铜钢复合模具，包括模具本体1，模具本体1的上表面上设有浇铸成型槽2，模具本体1包括铜板11和钢板12，钢板12复合在铜板11的下表面上，浇铸成型槽2处于铜板11的上表面上。钢板12与铜板11之间的复合方式采用爆炸焊接。
37.钢板12的上表面与铜板11的下表面连接在一起，钢板12将铜板11的整个下表面覆盖。通过这种设置，钢板12的下表面构成模具本体1的下表面。
38.将钢板12复合在铜板11的下表面上，能够增加模具本体1的机械强度。这种铜钢复合模具在加工制造过程中，利用钢板12来代替一部分铜板11的用量，而且钢材的成本小于铜材的成本，能够减少铜材的消耗，降低模具的生产成本。
39.模具本体1内设有冷却通道13，冷却通道13两端分别设有进水口131和出水口132；冷却通道13的内壁至少有一部分设在铜板11上。冷却通道13中流动的冷却水直接与铜板11接触，带走铜板11上的热量，有利于快速对铜板11及浇铸成型槽2中的铁合金液体进行冷却。
40.钢板12的上表面设有开口朝上的水槽14，当钢板12复合在所述铜板11的下表面上时，水槽14的内壁与铜板11的下表面之间构成所述冷却通道13，所述进水口131与出水口132设置在钢板12上。加工时，先在钢板12上表面上加工（如铣削加工）出开口朝上的水槽14，再将钢板12复合在铜板11的下表面上，水槽14内壁与铜板11的下表面围成冷却通道13。
41.实施例2
42.如图4-5所示，本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
43.铜板11的下表面上设有能够容纳所述钢板12的板槽111，钢板12固定设置在板槽111中。上述钢板12固定在铜板11下表面的板槽111中，进而形成模具本体1，钢板12的下表面构成模具本体1下表面的一部分，铜板11下表面上没有设置板槽111的区域构成模具本体1下表面的另一部分。
44.铜板11的下表面设有开口朝下的水槽14，当所述钢板12复合在铜板11的下表面上时，水槽14的内壁与钢板12的上表面之间构成所述冷却通道13，所述进水口131与出水口132设置在铜板11上。加工时，先在铜板11的下表面上加工（如铣削加工）出开口朝下的水槽14，再将钢板12复合在铜板11的下表面上，水槽14内壁与钢板12的上表面围成冷却通道13。
45.实施例3
46.如图6-7所示，本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
47.钢板12与铜板11之间还设有密封圈3，钢板12上设有多个第一通孔121，密封圈3上设有多个第二通孔31，铜板11上设有多个第一螺孔112，第一通孔121、第二通孔31分别与第一螺孔112数量相同且一一对应，第一螺孔112安装有第一螺钉113，第一螺钉113的杆部依次穿过对应的第一通孔121、第二通孔31，第一螺钉113的头部与钢板12共同将铜板11、密封圈3锁紧。密封圈3的形状及尺寸通常与钢板12上表面上没有开设水槽14的部分相匹配，锁紧第一螺钉113后，钢板12的上表面和铜板11的下表面共同将密封圈3夹紧，以消除钢板12的上表面与铜板11的下表面之间的间隙。
48.实施例4
49.本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
50.冷却通道13设于铜板11内部。
51.实施例5
52.本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
53.冷却通道13的内壁上设有螺旋凸纹，螺旋凸纹与冷却通道13的内壁一体加工而成。上述冷却通道13内设置的螺旋凸纹，使得冷却通道13的通流截面出现突变，冷却流体的流速（流速包含冷却流体运动速度的大小及方向）发生改变，起到扰流的作用，从而减小热阻，提高冷却通道13的壁面的冷却强度。
54.实施例6
55.本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
56.冷却通道13内设有螺旋片，螺旋片的外端与冷却通道13的内壁连接。上述冷却通道13内设置的螺旋片，使得冷却通道13的通流截面出现突变，冷却流体的流速（流速包含冷却流体运动速度的大小及方向）发生改变，起到扰流的作用，从而减小热阻，提高冷却通道13的壁面的冷却强度。
57.实施例7
58.如图8-9所示，本实施例中的铜钢复合模具与实施例1的区别在于：
59.上述模具本体1任意需要加强冷却的位置都可以加工出水槽14，水槽14的路线和横截面形状可根据需要灵活设置，从而形成所需路线和横截面形状的冷却通道13。
60.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。