[发明专利]一种可调式辊轴铸造成型模具及制造工艺

权利要求书

1.一种可调式辊轴铸造成型模具，其特征在于：由在圆周上均匀分布的2 或3 整数倍的弧形水冷箱体组件和在每两个弧形水冷箱体组件之间夹持的调节水冷组块和夹持的绝缘垫组成；

成型模具的弧形水冷箱体组件由外层材料、与钢液接触的内层材料、上法兰，下法兰以及在外层材料和内层材料两侧的侧立板，通过焊接成独立的密闭水冷箱体；在箱体外层底部设有进水管，顶部设有出水管，形成水循环系统；在侧立板凸出水冷箱体的外部沿垂直面上均匀分布联接孔，在弧形水冷箱体组件和调节水冷组块之间通过绝缘垫隔开，通过螺栓将弧形水冷箱体组件、调节水冷组块和绝缘垫进行联接，弧形水冷箱体组件的内层材料的制备材料为紫铜或铜合金或铝或铝合金或奥氏体不锈钢；外层材料的制备材料为紫铜或铜合金或奥氏体不锈钢；所述弧形水冷箱体组件的上法兰、下法兰以及侧立板的制备材料为奥氏体不锈钢。

2.根据权利要求1 所述的一种可调式辊轴铸造成型模具的制造工艺，其特征在于：其制备工艺包括以下步骤：

（一）制作上法兰、下法兰和侧立板：先将奥氏体不锈钢制成上、下法兰、侧立板形状，或者先将导磁体钢质材料制成上法兰、下法兰和侧立板形状，再依据所需制备的成型模具内层材料的外径尺寸，车削上法兰内圆和下法兰内圆使两者成滑动配合，并将上法兰内圆和下法兰内圆的一侧均加工成V型坡口，角度为40～60°；

（二）制作弧形水冷箱体组件：

(1) 制作内筒体：

先根据所需制备的成型模具的内筒体直径尺寸将内层材料的制备材料紫铜、铜合金、铝、铝合金、奥氏体不锈钢的其中一种材料进行下料，将材料搭接处两边加工成角度为40～60°的V型坡口，然后卷成圆筒状，材料搭接处间隙1～3mm；采用CO₂气体保护焊或氩弧焊、埋弧焊、TIG焊、电子束焊、手工电弧焊中的其中一种焊接工艺进行焊接，在每层焊完后要及时清理焊药渣，力争干净，预防夹渣，并用小锤锤击焊缝，防止出现裂纹，焊接完毕后进行整圆，再通过车床将圆筒两头加工成角度为40～60°的V型坡口，然后将加工好V型坡口的上、下法兰采用相同焊接工艺与内筒体焊接成一体；

(2) 制作外筒体：

制作外筒体：先将外层材料的制备材料紫铜、铜合金、奥氏体不锈钢，导磁体钢质材料的其中一种材料进行下料，将材料搭接处两边加工成角度为40～60°的V型坡口，然后卷成圆筒状，材料搭接处间隙1～3mm；采用CO₂气体保护焊或氩弧焊、埋弧焊、TIG焊、手工电弧焊中的其中一种焊接工艺进行焊接，在每层焊完后要及时清理焊条药渣，预防夹渣，并用小锤锤击焊缝，防止出现裂纹，焊接完毕后进行整圆，再通过车床将圆筒两头加工成角度为40～60°的V型坡口；

(3)弧形水冷箱体组件制作：

①去应力处理

将焊接好的内筒体和外筒体立即装入热处理炉内，加温至300～750保温1～2h，然后随炉冷却，进行消除应力热处理；

②内筒体和外筒体切割

根据可调式辊轴铸造成型模具所需分瓣数量，将焊接好的并经去应力热处理后的内筒体和外筒体采用线切割、水流切割、激光切割、机械切割工艺中的其中一种进行分别切割成所需的弧形块尺寸，然后将所有切割好的内筒体弧形块和外筒体弧形块的外面两侧边加工成角度为40～60°的V型坡口；

③模具成型

先将加工好V型坡口的侧立板和内筒体弧形块采用CO₂气体保护焊或氩弧焊、埋弧焊、TIG焊、手工电弧焊中的其中一种焊接工艺进行焊接成一体，然后再将切割好的外筒体弧形块根据所设计的弧形水冷箱体的水腔尺寸采用相同焊接工艺将其焊接到内筒体弧形块和侧立板之间，使上法兰、下法兰、内筒体弧形块、外筒体弧形块和侧立板焊接成一体，形成密闭的弧形水冷箱体组件；在每层焊完后要及时清理焊接药渣，预防夹渣，并用小锤锤击焊缝，防止出现裂纹，将焊接好的弧形水冷箱体立即装入热处理炉内，加温至300～750℃保温1～2h，然后随炉冷却，进行消除应力热处理；

④钻削联接孔

根据所设计的弧形水冷箱体组件联接螺栓尺寸和数量，在焊接好的弧形水冷箱体组件侧立板上钻削相应尺寸和数量的联接孔；

⑤焊接进出水管

在焊接好的弧形水冷箱体组件的下部和上部根据进出水管直径的尺寸分别切割出相同尺寸的圆孔，然后将进出水管焊接到弧形水冷箱体组件上，制作成弧形水冷箱体组件；

⑥检验和水压试验

采用超声波对所有焊缝进行100%无损探伤，检验合格后将弧形水冷箱体上的进出水管联接到压力为0.5～1MPa的强制循环冷却水，进行0.5～1小时的水压试验，弧形水冷箱体组件无泄漏为合格；

（三）辊轴铸造成型模具精加工和组装

将制作好并经检验合格的弧形水冷箱体组件和在每两个弧形水冷箱体组件之间夹持的1个调节水冷组块和绝缘垫，通过螺栓进行联接后采用车床或镗床对内筒体的内圆进行精加工，制作成所需尺寸的可调式辊轴铸造成型模具。