一种合金铸锭及其制备装置的制作方法

1.本实用新型属于铸造技术领域，具体涉及一种合金铸锭以及制造该合金铸锭的装置。


背景技术：

2.在铸造加工领域，许多合金在进行深加工之前需要把原料熔炼、加工成型制成具有一定形状的母合金锭以便于深加工进料。以非晶态合金的熔炼为例，非晶态合金的铸造加工是在真空环境下的进行的深加工。现有技术中，与非晶态合金相配套制备母合金的装置为水冷浇铸模具制造装置，即普通的容纳熔液、冷却成型的方形模具，利用浇铸的工艺，将母合金熔液浇注至模具内，使整个模具型腔充满后冷却，形成板状的铸锭。上述母合金铸锭及其制备方法存在以下几个问题：
3.1、板状模具浇铸成型后的铸锭块大且铸锭表面往往被氧化呈乌黑状，无法直接使用，还需要进一步破碎成小型的颗粒、清洗、烘干后才能够投入后续深加工的工艺流程。增加了破碎、清洗、烘干的处理过程不仅增加了工作量，而且增加了母合金被污染的可能性，而且破碎过程若处理不当，碎颗粒粒度分布不均匀，对深加工进料后的熔炼过程会造成加工困难(熔炼时间延长、每次熔炼时间不统一、熔液难以混合均匀)。
4.2、现有技术中的板状模具的降温过程需要使用模具内部的水冷系统，采用普通模板材料，多次升降温的过程会使模板寿命断崖式降低，同时产生变形、热蚀、接缝处老化渗水等现象，进一步导致影响母合金铸锭的质量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种无需后加工处理即可投入深加工进料使用的母合金铸锭，并提供了所述母合金铸锭的制备装置，旨在解决现有技术中母合金锭加工流程长、破碎不均匀、模具寿命短的问题。
6.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.本实用新型中提供了一种合金铸锭，包括：
8.顺序相连的第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面、第六侧面，且所述第一侧面与所述第六侧面相接，上述六侧面合围构成铸锭的侧边；
9.还包括相对设立的第一顶面和第二顶面，所述第一顶面与所述第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面、第六侧面的顶边相连接，所述第二顶面与所述第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面、第六侧面的底边相连接，上述两顶面分别构成铸锭的顶部和底部；
10.所述第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面、第六侧面、第一顶面和第二顶面合围构成所述合金铸锭的外围表面；
11.从上述各侧面与第一顶面或第二顶面相接处至顶部或底部，所述铸锭的横截面面积逐渐减小。
12.本实用新型中的铸锭的结构采用“中间大、两头小”的设计，一方面浇注时熔液由于尺寸变化有利于在加工过程中对模具型腔的填充，另一方面，单颗铸锭的顶部和底部由于尺寸小形成受力薄弱处，一旦施加少量外力，连续生产出的铸锭组均在顶部和底部断裂，则能够得到单颗完整的铸锭，无需破碎即可使用。
13.进一步地，所述铸锭的横截面为正六边形；所述第一顶面和/或第二顶面为平面、斜平面、斜圆弧面中的一种，且所述第一顶面和第二顶面沿所述铸锭的中截面镜像对称。铸锭中间基体为正六面体、第一顶面和/或第二顶面为平面、斜平面、斜圆弧面中的一种的结构是综合考量铸锭生产工艺可行性以及模腔容积利用率最佳的设计方案。
14.进一步地，所述铸锭顶部和底部的横截面积小于等于所述铸锭中截面的50％。铸锭顶部和底部也被称为“缩口”，设定其与基体中截面的差异程度，既可以保证熔液在加工过程中流动顺畅，也能使铸锭出模后易断裂分离。
15.进一步地，可设计更能保证铸锭出模后断裂分离的顶部或者底部结构，即在所述第一顶面的端部设有第一接头部，所述第二顶面的端部设有第二接头部；所述第一接头部和第二接头部为侧边为弧面的圆台状结构，且所述第一接头部与第二接头部沿所述铸锭的中截面镜相对称。
16.进一步地，所述合金铸锭各向尺寸小于等于30mm。母合金铸锭尺寸不宜过大，否则不满足深加工铸造进料的颗粒大小(过大还需要进一步破碎)。其尺寸也不宜过小，否则单次模具加工的容积利用率太低，不利于提升效率，设定合金铸锭各向尺寸小于等于30mm为宜，进一步地，可在15～30mm的尺寸单位内择优加工。
17.本实用新型还提供了一种合金铸锭的制备装置，包括浇铸模具，所述浇铸模具包括成型组件，所述成型组件包括相适配的第一模板和第二模板，所述第一模板和第二模板合模后构成铸造模腔；合模后模腔的形状为合金铸锭，或者合模后模腔的形状为由上述合金铸锭首尾相连形成的合金铸锭组，或者合模后模腔的形状为分离的多个上述合金铸锭组。
18.进一步地，所述成型组件的数量大于等于1、小于等于15。
19.进一步地，所述成型组件还包括进料端和底端；所述浇铸模具还包括底座和上框，所述底座固定连接所述成型组件的底端，所述上框固定连接所述成型组件的进料端。
20.进一步地，所述成型组件的进料端设有浇料分流块，所述浇料分流块包括相连的导流区及分流道，所述导流区被配置为承接倒入的熔体，所述分流道与所述进料端相连，将导流区流入的熔体分流至各成型组件的模腔内。
21.进一步地，所述成型组件的底端还设有排气通道。
22.本实用新型制备装置中的成型组件使用无需循环水冷却的模具，通过设计模腔形状以及配置导流区，可以起到保护模板、减少进料的熔液对模具模板冲蚀，提升模具的使用寿命。采用上框和底座的锁紧机构，不仅使得模具吊装便利，而且利于模具的拆卸和维修。
23.本实用新型中的合金铸锭尤其适用于非晶态合金的母合金铸锭的设计及制备，通过采用类似球体的多面体结构，既保证了单颗铸锭的完整性，又能保证制造装置中模具的容积率。本实用新型中制备得到的母合金铸锭组沿着顶面和底面断裂均匀，成型后的铸锭表面光亮、粒度大小均匀且适合深加工铸造进料，无需破碎、清洗即可直接投入生产，既提升了母合金铸锭的质量，又节省了工序成本。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例中合金铸锭俯视视角的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中合金铸锭侧面视角的结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例中合金铸锭立体视角的结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例中制备装置中成型组件的立体结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例中制备装置中成型组件的俯视视角示意图；
29.图6为本实用新型实施例中制备装置中成型组件的侧面视角示意图；
30.图7为图6中虚线处模腔的放大结构示意图；
31.附图标号说明：
32.11、上框；12、底座；13、浇料分流块；14、15、上框锁紧螺栓；16、17、底座锁紧螺栓；18、模腔；
33.101、第一侧面；102、第二侧面；103、第三侧面；104、第四侧面；105、第五侧面；106、第六侧面；
34.111、第一顶面；112、第二顶面；113、第一接头部；114、第二接头部；
35.131、导流区；132、分流道；
36.181、第一模板；182、第二模板；183、排气通道。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
38.在本实用新型的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
39.在本实用新型的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c, 或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
40.需要理解的是，本实用新型实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本实用新型实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本实用新型公开的范围之内。具体地，本实用新型实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg 等化工领域公知的质量单位。
41.另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部
分或者其组合。
42.本实用新型实施例中提供的合金铸锭结构示意图如附图1～3所示。
43.具体结构如下：
44.合金铸锭包括顺序相连的第一侧面101、第二侧面102、第三侧面103、第四侧面104、第五侧面105、第六侧面106，且第一侧面101与第六侧面106相接，上述六侧面合围构成铸锭的侧边。还包括相对设立的第一顶面111和第二顶面112，第一顶面111与第一侧面101、第二侧面102、第三侧面103、第四侧面104、第五侧面105、第六侧面106的顶边相连接，第二顶面112与第一侧面101、第二侧面102、第三侧面103、第四侧面104、第五侧面105、第六侧面 106的底边相连接，上述两顶面分别构成铸锭的顶部和底部。
45.第一侧面101、第二侧面102、第三侧面103、第四侧面104、第五侧面105、第六侧面106、第一顶面111和第二顶面112合围构成合金铸锭的外围表面。从上述各侧面与第一顶面或第二顶面相接处至顶部或底部，铸锭的横截面面积逐渐减小。在本实施例中，铸锭的横截面为正六边形，即各侧面与其相对的侧面相平行。第一顶面111和第二顶面112为斜圆弧面中，且第一顶面111和第二顶面112沿所述铸锭的中截面镜像对称。本实施例中的铸锭的结构采用“中间大、两头小”的设计，一方面浇注时熔液由于尺寸变化有利于在加工过程中对模具型腔的填充，另一方面，单颗铸锭的顶部和底部由于尺寸小形成受力薄弱处，一旦施加少量外力，连续生产出的铸锭组均在顶部和底部断裂，则能够得到单颗完整的铸锭，无需破碎即可使用。
46.为了进一步保证铸锭出模后断裂分离的顶部或者底部结构，在第一顶面111 的端部设有第一接头部113，在第二顶面112的端部设有第二接头部114。铸锭顶部和底部的横截面积小于等于所述铸锭中截面的50％。铸锭顶部和底部也被称为“缩口”，设定其与基体中截面的差异程度，既可以保证熔液在加工过程中流动顺畅，也能使铸锭出模后易断裂分离。
47.进一步地，实施例中合金铸锭各向尺寸在15～30mm的尺寸单位内选择。母合金铸锭尺寸不宜过大，否则不满足深加工铸造进料的颗粒大小(过大还需要进一步破碎)。其尺寸也不宜过小，否则单次模具加工的容积利用率太低，不利于提升效率。
48.本实用新型实施例中提供的制备装置如附图4～7所示。制备装置中的进料装置等其他配件使用现有技术中的即可，由于与本实用新型技术方案无技术关联性，故在此处不加赘述。
49.本实用新型实施例的制备装置，包括浇铸模具，浇铸模具包括成型组件，如附图7所示，成型组件包括相适配的第一模板181和第二模板182，第一模板 181和第二模板182合模后构成铸造模腔18。合模后模腔18的形状为本实用新型中的合金铸锭，或者合模后模腔的形状为本实用新型中合金铸锭首尾相连形成的合金铸锭组，或者合模后模腔的形状为分离的多个上述合金铸锭组(从附图中可以看出，附图7中的就是多颗合金铸锭首尾相连构成的单条合金铸锭组，附图5、6中模腔结构可以看出由数个单条合金铸锭组构成的多个合金铸锭组)。
50.成型组件还包括进料端和底端。浇铸模具还包括底座12和上框11，底座 12通过底座锁紧螺栓16、17固定连接成型组件的底端，上框11通过上框锁紧螺栓14、15固定连接所述成型组件的进料端。进一步地，成型组件的进料端还设有浇料分流块13，浇料分流块13上设有相连的导流区131及分流道132，导流区131被配置为承接倒入的熔体，漏斗形的分流道
132与各进料端相连，将导流区131流入的熔体分流至各成型组件的模腔内。成型组件的底端还设有排气通道183用于排出浇料过程中的气体，保证浇料过程顺畅进行、减少母合金铸锭内部气孔。
51.进一步地，成型组件的数量设置在大于等于1、小于等于15为宜，实际生产中采用8～15为较佳的选择。从附图5、附图6中可以看出，本实用新型的实施例中综合考虑单次模具加工的容积利用率和加工制造的可行性，采用了9组成型组件的技术方案，本实用新型制备装置中的成型组件使用无需循环水冷却的模具，通过设计模腔形状以及配置导流区，可以起到保护模板、减少进料的熔液对模具模板冲蚀，提升模具的使用寿命。采用上框和底座的锁紧机构，不仅使得模具吊装便利，而且利于模具的拆卸和维修。
52.由上述实施例可以看出，本实用新型中的合金铸锭尤其适用于非晶态合金的母合金铸锭的设计及制备，通过采用类似球体的多面体结构，既保证了单颗铸锭的完整性，又能保证制造装置中模具的容积率。本实用新型中制备得到的母合金铸锭组沿着顶面和底面断裂均匀，成型后的铸锭表面光亮、粒度大小均匀且适合深加工铸造进料，无需破碎、清洗即可直接投入生产，既提升了母合金铸锭的质量，又节省了工序成本。
53.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。