[实用新型]一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具

说明书

本实用新型公开了一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具，包括成型铜模和带锥度冷却器，所述成型铜模的内腔用于浇铸细直径棒材，所述带锥度冷却器为圆锥台形，所述带锥度冷却器的顶部端面直径小于底部端面直径，所述带锥度冷却器上由顶部端面朝向底部端面还开设有一安装槽，所述成型铜模安装于所述安装槽内；本实用新型提供的带锥度的细直径棒材铸造铜模具，其中的锥度冷却器能够自然形成温度梯度，使所制备的铁镓合金晶粒能定向生长，成分均匀且铸造性能显著提高，显著提高合金的综合性能。

技术领域

本实用新型涉及模具制造技术领域，特别是涉及一种带锥度的细直径棒材铸造铜模具。

背景技术

超磁致伸缩铁镓合金的磁致伸缩系数很小，磁致伸缩量很微小，多数都用于制造微型器件，实现精密控制。熔炼成母合金后，铁镓合金一般都要再定向结晶成有取向的棒材才能加工成器件使用。因而这种棒材铸造时一般直径都很小，而长度较大，即长径比较大。这些传统紫铜模具结构简单，内腔直径小而长度长，因此浇铸时合金液由于金属模具快速吸热造成流动性快速降低，不利于定向结晶棒材。

经查阅文献，兰州理工大学丁玉田等人(丁雨田，周质光，胡勇，刘妍妍，王国斌.定向凝固Fe₈₃Ga₁₅Al₂合金的结构及磁致伸缩性能[J].兰州理工大学学报.2013.Vol.39(1):1-5)采用定向凝固设备系统研究了不同定向凝固速率Fe₈₃Ga₁₅Al₂合金的相组成和磁致伸缩性能.结果表明，经过区熔定向凝固后，Fe₈₃Ga₁₅Al₂合金的晶粒尺寸与铸态相比要大得多。当凝固速率较高时，晶粒没有明显的取向性，而当速率较低时，显示出沿轴向的取向性。该方法需要购置昂贵的定向凝固设备，造价较高。

进一步检索文献发现，兰州理工大学张艳龙等人采用水冷铜模具制备了Fe₈₂Ga₁₈合金，采用真空感应熔炼惰性气体吹铸方法,制备出了晶粒组织沿径向择优生长的Φ3mmFe₈₂Ga₁₈合金合金棒材,沿轴向饱和磁致伸缩值达到92×10^-6.(张艳龙，丁雨田，胡勇，刘芬霞，王球.Fe₈₂Ga₁₈合金合金的磁致伸缩效应及显微组织研究，铸造技术，2008,12:1703-1707)。该技术由于采用水冷铜模具，结构复杂，容易水泄漏，真空熔炼使用效果不佳。

申请人曾公布一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具(实用新型专利，专利号ZL201310102130.1)由冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆组成。该模具冷却铜模装配在大底座铜模内，圆柱形导热杆装配在大底座的两侧面。金属液进入冷却铜模中，由于冷却铜模与大底座铜模的强烈吸热效果，存在较大的径向温度梯度，因此金属液迅速得到冷却，而分布在大底座铜模两侧边的圆柱形导热杆进一步将大底座铜模中的热量引入杆中，最终热量得到均匀的散发，不仅细化了晶粒，而且得到的晶粒尺寸更加均匀。

但是，该模具上下直径相同，模具上、下部吸热速度相同，没有纵向温度梯度，可以达到细化晶粒效果，只适用于直径较大的合金棒铸造制备。对长径比比较大的棒状合金，如果采用该种结构模具，由于模具内腔直径小，深度却较大，合金液也难以完全充填模具下部型腔，容易造成下端合金棒铸造缺陷，而且没有定向生长效果。

综合分析已经公布的制备超磁致伸缩合金技术得知，现有的技术存在以下难以克服的缺点：

对于具有较大长径比的棒状合金铸造时，由于模具孔径较小，长度较大，浇铸深度大，已有模具不能对合金液冷却提供纵向温度梯度，合金棒下部容易有铸造缺陷，而且上下组织不均匀，难以显著提高磁致伸缩系数。

已有技术需要金属冷却液才能提供温度梯度，达到定向结晶目的，其成本较高，模具结构复杂，不利于大量生产。

发明内容