《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》是青海國鑫鋁業股份有限公司於2013年1月10日申請的發明專利，該專利的申請號為2013200111861，公告號為CN203030847U，公告日為2013年7月3日，發明人是張科志，該專利屬於鋁合金鑄造技術領域。
《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》技術特徵是它芯頭的材質為紫銅，高度為25～40毫米，錐度為1:6～12。芯頭適用於同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備上使用。該芯頭在高溫下有較好的耐高溫性和較好的導熱性能，並且與鋁合金的親和力不強，使用壽命長、造價低，易操作控制，生產效率高，保證鑄錠形成具有良好的內表面並不引起附加內應力，鑄錠能夠順利脫模，鑄錠也不會將芯子抱住，提高了鑄錠的質量，有較好的經濟和社會效益。
2014年11月6日，《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭
- 公告號：CN203030847U
- 公告日：2013年7月3日
- 申請號：2013200111861
- 申請日：2013年1月10日
- 專利權人：青海國鑫鋁業股份有限公司
- 地址：青海省西寧市城東區崑崙東路55號
- 發明人：張科志
- 分類號：B22D11/041（2006.01）I
- 代理機構：西寧工道智慧財產權代理事務所
- 類別：實用新型專利
- 代理人：全宏毅
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2013年1月，鋁合金空心熱頂鑄造是一種新技術，以前的空心鑄造都採用普通鑄造方法，普通鑄造工具沒有熱帽，結晶器從上到下的材質完全一致，結晶器高度一般為150～200毫米，熱頂鑄造工具要在結晶器的上面安裝一個保溫帽（也稱熱頂），不允許在保溫帽範圍內結晶，在保溫帽下面安裝高度一般為20～50毫米的結晶器。普通空心鑄造工具為單根鑄造，熱頂空心鑄造工具是在一個鑄造盤上同時安裝幾個到幾十個結晶器同時鑄造，2013年1月前是鋁合金鑄造技術中最先進的技術，鋁合金空心熱頂鑄造技術中的鑄造工具的關鍵技術是芯子系統，芯子系統的結晶器即芯頭，是技術的關鍵的關鍵，芯頭設計的合理與否，是決定空心鑄錠內孔成型質量及能否鑄造成功的關鍵因素，所以芯頭的設計成了極為重要的關鍵技術。芯頭的材料為黃銅，芯頭外部錐度為階梯式，由於芯頭的材質、錐度、高度都不合理，使用該設計的芯頭，確無法鑄造出完全合格的空心鑄錠。
發明內容
專利目的
《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》的目的是針對2013年1月前已有技術存在的上述不足，而研製一種新型的同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭，該同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭可有效克服上述專利背景中技術的不足。
技術方案
《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》的技術關鍵是芯頭的材質、錐度、高度，由於它的設計不合理，才帶來了2013年1月前已有技術存在的上述不足，經過該申請的發明人近三年的多次反覆的研究和實驗，終於得到了該芯頭的最佳設計數據。
這種同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的技術特徵是它的芯頭材質為紫銅，高度為25～40毫米，錐度為1:6～12。鋁合金空心熱頂鑄造技術的最終目的是要用該技術成功的鑄造出鋁合金空心鑄錠，設計芯頭必須滿足鋁合金空心熱頂鑄造的鑄造條件，即選擇好它的材質、高度、錐度及冷卻水的出水分布等，因為冷卻水的出水分布與普通工具大同小異基本成熟，所以主要從材質、高度、錐度三個方面考慮。材質方面，鋁合金空心熱頂鑄造是在鋁液700℃左右進行鑄造成型的，所以所選的材質必須是在高溫下有比較好的耐高溫和較好的導熱性能，並且與鋁合金的親和力不能太強，還必須考慮使用壽命、造價等因素，通過試驗對比等最佳化措施，最後選定為紫銅材質。高度方面，若芯頭高度太小，則開頭時結晶凝殼伸進熱帽內，凝固金屬會把保溫帽拉壞，鑄造過程中也很難保證液體金屬在芯頭部分進行結晶，給操作控制帶來極大困難；若芯頭高度過長，就會失去熱頂鑄造的意義，在這種情況下，若要保持熱頂鑄造的效果，就勢必要增大鑄造水壓和降低鑄造速度，這對提高生產效率顯然是不利的，通常，可按鑄錠規格大小確定芯頭的高度，規格小的偏下限選取，規格大的偏上限選取。根據試驗對比，最佳化芯頭的設計高度以25～40毫米為宜。錐度方面，芯頭的錐度按下式計算：
，式中：i—芯頭的錐度；D—芯頭上部直徑（毫米）；d—芯頭下部直徑（毫米）；h—芯頭高度（毫米）。若芯頭的錐度過小，鑄錠不能順利脫模，易使鑄錠產生內孔拉裂或放射狀裂紋，嚴重時，鑄錠會將芯子抱住，使鑄造無法進行；若芯頭錐度過大時，使鑄錠內表面冷卻強度降低，鑄錠內表面形成更多的偏析浮出物，增加鏜孔量，嚴重時，鑄錠內孔無法成型，產生漏鋁，使鑄造無法進行。試驗表明，芯頭錐度的選擇應根據鋁合金的性質和空心鑄錠規格而定。該實用新型的設計基本原則是，保證鑄錠形成具有良好的內表面並不引起附加內應力。根據試驗對比及最佳化，芯頭的錐度應根據芯頭上部直徑的大小而選擇，芯頭上部直徑小於200毫米，芯頭錐度應選為1:9～12，芯頭上部直徑大於200毫米，芯頭錐度應選為1:6～9。
改善效果
該實用新型的芯頭適用於同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備上使用。該芯頭在高溫下有較好的耐高溫性和較好的導熱性能，並且與鋁合金的親和力不強，使用壽命長、造價低，易操作控制，生產效率高，保證鑄錠形成具有良好的內表面並不引起附加內應力，鑄錠能夠順利脫模，鑄錠也不會將芯子抱住，大大提高了鑄錠的質量，有較好的經濟和社會效益。
附圖說明
圖1為同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的主視結構示意圖。
圖1中：i—芯頭的錐度；D—芯頭上部直徑（毫米）；d—芯頭下部直徑（毫米）；h—芯頭高度（毫米）。下面結合實施例進行詳細描述。
圖1
權利要求
1.《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》其特徵是它芯頭的材質為紫銅，高度為25～40毫米，錐度為1:6～12。
2.根據權利要求1所述的同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭，其特徵是芯頭的錐度應根據芯頭上部直徑的大小而選擇，芯頭上部直徑小於200毫米，芯頭錐度應選為1:9～12，芯頭上部直徑大於200毫米，芯頭錐度應選為1:6～9。
實施方式
實施例1
圖1可作為該實用新型的具體實施例結構示意圖。同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的特徵是它芯頭的材質為紫銅，芯頭上部直徑D小於200毫米，高度為25毫米，錐度為1:12。
實施例2
同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的特徵是它芯頭的材質為紫銅，芯頭上部直徑D小於200毫米，高度為30毫米，錐度為1:9。
實施例3
同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的特徵是它芯頭的材質為紫銅，芯頭上部直徑D大於200毫米，高度為35毫米，錐度為1:8.5。
實施例4
同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭的特徵是它芯頭的材質為紫銅，芯頭上部直徑D大於200毫米，高度為40毫米，錐度為1:6。
榮譽表彰
2014年11月6日，《同水平多根鋁合金空心熱頂鑄造設備的芯頭》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
