CN102581245B - 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉 - Google Patents

多功能真空离心振荡细晶熔铸炉 Download PDF

Info

Publication number
CN102581245B
CN102581245B CN201110004318.3A CN201110004318A CN102581245B CN 102581245 B CN102581245 B CN 102581245B CN 201110004318 A CN201110004318 A CN 201110004318A CN 102581245 B CN102581245 B CN 102581245B
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
casting
water
melting
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110004318.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102581245A (zh
Inventor
董加胜
楼琅洪
张健
白清举
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN201110004318.3A priority Critical patent/CN102581245B/zh
Publication of CN102581245A publication Critical patent/CN102581245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102581245B publication Critical patent/CN102581245B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及铸造高温合金整体精铸领域,具体为一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,它是在真空下采用感应熔炼、浇注、旋转振荡、快速冷却凝固制备多种精密细晶铸件的熔铸设备,解决现有技术中存在的不能依靠动力学法制备大型复杂薄壁细晶铸件的难题。该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环,熔炼炉位于保温炉的上方;壳型置于保温炉中的水冷转盘上,水冷转盘底部连接转动机构,水冷转盘下方设置气冷环,熔炼炉、保温炉与真空系统连接。本发明设备能够用于生产航空、航天、燃机等发动机机匣类细晶结构件以及盘片一体化细晶铸造的涡轮,以及其它用于细晶铸造的精密铸件。

Description

多功能真空离心振荡细晶熔铸炉
技术领域
本发明涉及铸造高温合金整体精铸领域,具体为一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,它是在真空下采用感应熔炼、浇注、旋转振荡、快速冷却凝固制备多种精密细晶铸件的熔铸设备。
背景技术
铸造高温合金整体精铸技术是航空、航天铸造行业的一个重大发展,应用越来越广,从整体的涡轮转子、导向器叶轮、喷嘴环到结构复杂的扩压机匣、扩散机匣、燃烧室机匣、涡轮壳及风扇框架等都均可通过精密铸造成型.越来越多的整体精密铸件用于代替锻件、锻铸组合件及机械加工组合件,不仅可以改善部件的使用性能,有效减少发动机的重量,提高发动机的使用性能和可靠性,而且可以大大提高生产效率,降低制造成本,带来十分明显的经济效益。
从上世纪八十年代,国外有关高温合金整体精铸技术的发展和应用极为迅速,相继出现了镍基、钴基、钛基等高温合金的大型薄壁整体精铸件,这类精铸件的外形尺寸一般都大于300mm,典型的最小壁厚可达到1.25mm,浇注的最大重量可达到720kg,而且对晶粒尺寸进行了控制,获得了细晶组织,辅以热等静压技术,使铸件的低周疲劳寿命得到大幅度的改善。
细晶精密铸造技术的发展进一步改善了整体铸造大型薄壁结构件的使用性能,其中,对高温合金铸件的中低温(≤760℃)使用性能的改善尤为明显,一方面可使铸件的低周疲劳寿命提高一倍以上,而且可有效改善合金组织和成分的均匀性,减少铸件力学性能数据的分散度,从而提高铸件的设计容限和使用的可靠性。
如图1所示,现有的机械振荡细晶铸造炉主要包括:熔炼感应线圈11、熔炼坩埚12、金属液13、盖板14、壳型15、加热坩埚16、液压振动单元17、绝热层18、加热感应线圈19等,壳型15设置于加热坩埚16中,加热坩埚16设有绝热层18、加热感应线圈19,绝热层18在加热感应线圈19内侧,加热坩埚16顶部设置盖板14,加热坩埚16底部设置液压振动单元17;加热坩埚16的上方设置熔炼坩埚12,熔炼坩埚12设有熔炼感应线圈11,熔炼坩埚12中的金属液13与壳型15相对应。
为细化高温合金晶粒,国外先后开发了热控法、化学法和动力学法(机械法)等细化方法。热控法的特点是降低精炼温度和时间,保留碳化物,同时降低浇注温度,加速冷却,限制晶粒生长;化学法是向熔体中加入固体形核剂,形成大量非均质晶核;动力学法则是通过旋转铸型、机械振动来搅拌熔体,细化晶粒。但是上述工艺方法在应用上都存在着一定的局限性和缺陷,如热控法其缺点是不易排除气泡和夹杂,使铸件纯净度降低,铸造大件困难,由于极低的过热温度和严格的温度控制限制了它的应用。机械法应用中,利用机械力难以使熔体运动均匀而且受部件形状限制。化学法缺点是难于控制化学成份,且形核剂易形成氧化物造成疲劳源。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,解决现有技术中存在的不能依靠动力学法制备大型复杂薄壁细晶铸件的难题。
本发明的技术方案:
一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环,熔炼炉位于保温炉的上方,壳型置于保温炉中的水冷转盘上,水冷转盘底部连接转动机构,水冷转盘下方设置气冷环,熔炼炉、保温炉与真空系统连接。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,真空系统、保温炉、气冷环升降机构、熔炼炉、保温炉设置于炉体内。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,炉体上方设置转塔加料测温系统。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,水冷转盘与水冷系统连通,水冷系统通过水冷转盘对壳型水冷。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,气冷环与气冷系统连接,气冷系统通过气冷环对壳型气冷。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,保温炉、气冷环分别与保温炉、气冷环升降机构连接,保温炉、气冷环升降机构对保温炉和气冷环升降控制。
所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,水冷转盘底部连接的转动机构为旋转振荡机构,实现水冷底盘速度可调正反旋转并能够急停反向旋转。
本发明的有益效果是:
1、本发明多功能真空离心振荡细晶熔铸炉设有水冷底盘和石墨感应加热可升降的保温炉、气冷环、用于熔炼的感应线圈等核心部件,属于动力学法和热力学发相结合的细晶制备方法,可用于制备航空、航天发动机、燃机等的机匣类细晶精密铸件,还可以用于发动机的盘片一体化的细晶精密铸造涡轮,以及其它一些细晶精密铸件的制备。
2、本发明水冷底盘旋转时速度可调并可以正反转旋转,而且能够在旋转中急停,再反向旋转,从而在离心振荡下细化高温合金晶粒。
附图说明
图1为现有的机械振荡细晶铸造炉结构示意图。图中,11熔炼感应线圈;12熔炼坩埚;13金属液;14盖板;15壳型;16加热坩埚;17液压振动单元;18绝热层;19加热感应线圈。
图2为本发明离心振荡细晶熔铸炉结构示意图。图中,1炉体;2真空系统;3保温炉、气冷环升降机构;4熔炼炉;5转塔加料测温系统;6保温炉;7气冷系统;8转动机构(旋转振荡机构);9水冷转盘;10气冷环。
图3为细晶铸造的桶形薄壁件(φ120×h150×壁厚δ4mm)图。
图4为普通熔铸设备浇注的桶形薄壁件(φ120×h150×壁厚δ4mm)图。
具体实施方式
如图2所示,本发明多功能真空离心振荡细晶熔铸炉主要包括:炉体1、真空系统2、保温炉、气冷环升降机构3、熔炼炉4、转塔加料测温系统5、保温炉6、气冷系统7、转动机构8、水冷转盘9、气冷环10等,具体结构如下:
炉体1内设置真空系统2、保温炉、气冷环升降机构3、熔炼炉4、保温炉6,炉体1上方设置转塔加料测温系统5,熔炼炉4位于保温炉6的上方;壳型置于保温炉6中的水冷转盘9上,水冷转盘9与水冷系统连通,水冷系统通过水冷转盘9对壳型实现水冷;水冷转盘9下方设置气冷环10,气冷环10与气冷系统7连接,气冷系统7通过气冷环10对壳型实现气冷;保温炉6、气冷环10分别与保温炉、气冷环升降机构3连接,保温炉、气冷环升降机构3实现对保温炉6和气冷环10升降控制。水冷转盘9底部连接转动机构8,实现水冷底盘速度可调正反旋转并能够急停反向旋转。熔炼炉4、保温炉6与真空系统2连接,实现在真空下感应熔炼。
本发明成套设备由工作台、炉体、熔炼炉、保温炉、转盘拖动机构、线圈升降机构、真空系统、加料装置、测温装置、液压系统、熔炼电源、保温电源及控制柜等部分组成。其中,
熔铸炉采用立式结构,炉体1放在地面上,炉体1下部拖动机构伸在地坑中,真空系统2中的油增压泵也装在地坑中,真空系统2中的旋片泵及罗茨泵置于地面上。
炉体1(即真空室)采用U型结构,水套式冷却,内壁外壁均为不锈钢板,为加强刚度外壳加蜂窝及T型筋,顶部装有合金加料装置、测温装置。熔炼炉和保温炉的进电均由侧面引入,保温炉的升降机构和转盘的拖动机构均由底部引入。侧面还备有2个备用孔及6对热电偶引入手座,可同时测六点温度。炉体顶部有二个观察窗,可观察熔炼及浇铸情况。
熔炼炉4采用石墨感应加热式保温炉,通过炉体侧壁的转轴及炉外的水冷电缆与熔炼炉电源相连。操纵手柄安装在炉门近处的左上方,用链传动完成线圈倾转动作。转浇铸是靠转轴上的手柄或液压缸来实现的。
保温炉6采用石墨感应加热式保温炉,安装在保温炉升降机构上,由水冷电缆及炉体外的导电排与保温炉电源相连接。用它可以实现保温离心浇铸,当需快速冷却时,保温炉可以上升,远离铸件。保温炉底部连接有气冷环,随保温炉一起升降,可对壳型快速冷却。
合金加料、测温装置(转塔加料测温系统5)均安装在炉顶部,转臂用手动液压千斤顶升降,手动直插测温升降靠齿轮齿条传动。
熔炼炉熔化的高温合金可直接浇铸到保温炉的模壳中,模壳固定在水冷转盘上。水冷转盘直径为Φ390mm,主轴转速为0-300r/min可调,并能快速正反转换向,以阻止铸件晶粒的长大,主轴为空心水冷结构。
液压系统是保温炉转盘拖动机构的动力源,各油缸及液压马达的高压油是由它来提供的。
真空系统2的主泵为Z-400油增压泵,前级串联一台ZJ-300罗茨泵和一台2X-70旋片泵,还配备一台2X-15旋片泵作辅助泵由真空管道和阀门相联接,并配有真空计,真空压力表等配套件。
炉体均采用水套式冷却方法用钢管集中供水,集中回水,系统中装有压力继电器,以实现停水报警。
气动系统设有气源、气动件、管路、阀门等组成,气源规格为0.4~0.6MPa。
熔炼炉的电源及电控部分采用100KW、400HZ可控硅中频电源,保温炉的电源及电控部分采用100KW、2500HZ可控硅中频电源。控制柜上可以装有智能型测温表及控温仪表,可对熔炼炉测温及对保温炉实现自动控温。控制柜上还可以设有大型模拟板,可显示炉子的工作状况,并通过有关按纽对真空系统排气、保温炉升降、锭模旋转、熔炼炉及保温炉加温等进行手动控制,炉前还设有操作箱。电源及电控部分还可以具有断水、欠压、超温、过流等声光报警功能。
实施例1
首先,使桶形薄壁型壳放入本发明多功能真空离心振荡细晶熔铸炉的保温炉中,升温至1200℃保温0.5小时,然后在熔炼感应线圈中(内置坩锅)熔炼高温合金K18C合金,合金熔化后经1500℃精炼10分钟,测温在1480℃下浇注,浇注后钢液静置20秒,启动多功能真空离心振荡细晶熔铸炉的旋转振荡机构,以60转/分钟的转速正转3秒后急停再反向转动,然后再反向转动如此往复运动,直至保温炉温度降至1000℃以下停止转动,等待凝固,当保温炉降至200℃以下时,开启放气阀,打开炉门取出铸件。图3为利用本发明的细晶熔铸设备浇注的精密铸件,经测量晶粒平均直径在1mm,而图4为普通熔铸设备浇注的桶形铸件,其晶粒平均直径在5mm,可见本发明设备实现的动力学细晶法效果还是很明显的。

Claims (6)

1.一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环,熔炼炉位于保温炉的上方,壳型置于保温炉中的水冷转盘上,水冷转盘底部连接转动机构,水冷转盘下方设置气冷环,熔炼炉、保温炉与真空系统连接;水冷转盘底部连接的转动机构为旋转振荡机构,实现水冷底盘速度可调正反旋转并能够急停反向旋转。
2.按照权利要求1所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:真空系统、保温炉、气冷环升降机构、熔炼炉、保温炉设置于炉体内。
3.按照权利要求2所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:炉体上方设置转塔加料测温系统。
4.按照权利要求1所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:水冷转盘与水冷系统连通,水冷系统通过水冷转盘对壳型水冷。
5.按照权利要求1所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:气冷环与气冷系统连接,气冷系统通过气冷环对壳型气冷。
6.按照权利要求1所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉,其特征在于:保温炉、气冷环分别与保温炉、气冷环升降机构连接,保温炉、气冷环升降机构对保温炉和气冷环升降控制。
CN201110004318.3A 2011-01-11 2011-01-11 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉 Active CN102581245B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110004318.3A CN102581245B (zh) 2011-01-11 2011-01-11 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110004318.3A CN102581245B (zh) 2011-01-11 2011-01-11 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102581245A CN102581245A (zh) 2012-07-18
CN102581245B true CN102581245B (zh) 2014-05-14

Family

ID=46470788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110004318.3A Active CN102581245B (zh) 2011-01-11 2011-01-11 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102581245B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103273010A (zh) * 2013-05-06 2013-09-04 无锡山发精铸科技有限公司 轻型燃气轮机用细晶整铸涡轮的近净形铸造方法
CN103752789A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 吴江亿泰真空设备科技有限公司 一种离心式熔炼浇铸炉
CN104690249A (zh) * 2015-03-16 2015-06-10 河南科技大学 一种铜合金真空差压铸造机
CN104942256A (zh) * 2015-06-05 2015-09-30 上海蓝铸特种合金材料有限公司 一种真空离心铸造装置
CN107042298B (zh) * 2017-04-17 2019-03-29 涿州新卓立航空精密科技有限公司 静磁致深过冷高充型能力细晶铸造炉及使用方法
CN107999719A (zh) * 2017-12-25 2018-05-08 海南大学 一种离心铸造试验机
CN108389660B (zh) * 2018-03-06 2019-06-25 扬州飞翎合金科技有限公司 电缆用铜包铝复合棒材的制备方法
CN108878063A (zh) * 2018-07-02 2018-11-23 孟静 铜包铝线缆的制备方法
CN109482847A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 江苏奇纳新材料科技有限公司 磁-动复合精密复杂细晶铸件的成型装置及方法
CN109570468B (zh) * 2019-01-08 2023-08-04 广州市瑞晖铸造机械有限公司 一种红外温度检测的离心旋转铸造机
CN109989102A (zh) * 2019-04-24 2019-07-09 赵京晨 一种铸型室、铸造炉及单晶、细晶、非晶铸造方法
CN112059151A (zh) * 2020-08-12 2020-12-11 西北工业大学 一种在真空熔铸设备内实现型壳加热与保温的方法与装置
CN113369453A (zh) * 2021-05-31 2021-09-10 东北大学 一种基于真空离心铸造的铝合金板带材制备方法及真空离心铸造装置
CN114309550A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 基于局域区域温度可调系统整体细晶铸造的装置及其方法
CN115090850B (zh) * 2022-08-26 2022-11-15 北京航空航天大学 一种高温合金铸件离心铸造全自动生产线及生产方法
CN115921806A (zh) * 2022-11-08 2023-04-07 沈阳恒润真空科技有限公司 一种真空连铸炉

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2239757C1 (ru) * 2003-06-17 2004-11-10 "МАТИ"-Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского Вакуумная дуговая плавильно-заливочная установка
CN2706730Y (zh) * 2004-06-16 2005-06-29 锦州电炉有限责任公司 三室半连续真空感应细晶炉
CN2808362Y (zh) * 2005-04-29 2006-08-23 中国科学院金属研究所 一种生产定向凝固铸件用的设备
CN1995419A (zh) * 2006-12-21 2007-07-11 上海交通大学 制备超细晶变形铝合金的方法
CN201969858U (zh) * 2011-01-11 2011-09-14 中国科学院金属研究所 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2239757C1 (ru) * 2003-06-17 2004-11-10 "МАТИ"-Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского Вакуумная дуговая плавильно-заливочная установка
CN2706730Y (zh) * 2004-06-16 2005-06-29 锦州电炉有限责任公司 三室半连续真空感应细晶炉
CN2808362Y (zh) * 2005-04-29 2006-08-23 中国科学院金属研究所 一种生产定向凝固铸件用的设备
CN1995419A (zh) * 2006-12-21 2007-07-11 上海交通大学 制备超细晶变形铝合金的方法
CN201969858U (zh) * 2011-01-11 2011-09-14 中国科学院金属研究所 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉

Also Published As

Publication number Publication date
CN102581245A (zh) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102581245B (zh) 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉
CN201969858U (zh) 多功能真空离心振荡细晶熔铸炉
CN101480696B (zh) 一种高温合金薄壁铸件的制备方法
CN102212766B (zh) 一种细化Ti2AlNb基合金晶粒的热加工方法
JPWO2006090702A1 (ja) コンプレッサ羽根車およびその製造方法
CN101564763A (zh) 钛铝基合金飞机发动机叶片的熔模精密铸造方法
CN101733395A (zh) 一种高温度梯度定向凝固设备
CN115055659B (zh) 一种高温合金铸件的离心铸造制备方法
CN102528002A (zh) 一种施加复合电磁场的高温合金细晶铸造工艺方法和装置
CN103817313B (zh) 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法
CN101391295B (zh) 用于金属材料熔铸成型的系统及其方法
CN102009164B (zh) 一种zl205铝合金熔模铸件的铸造方法
CN109759570B (zh) 双模壳室的四室定向/单晶真空感应炉设备
CN104511570A (zh) 具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法
CN220329938U (zh) 一种震动加压细晶铸造设备
CN108889903A (zh) 一种预防钛铝基合金铸造裂纹的方法
CN216705914U (zh) 一种改善固液界面前沿温度梯度的装置
CN209867337U (zh) 双模壳室的四室定向/单晶真空感应炉设备
CN201291297Y (zh) 用于金属材料熔铸成型的设备
CN103553621B (zh) 碳化硅质氢收集器的制备方法
CN114309550A (zh) 基于局域区域温度可调系统整体细晶铸造的装置及其方法
CN202398799U (zh) 一种施加复合电磁场的高温合金细晶的铸造装置
US11597005B2 (en) Controlled grain microstructures in cast alloys
CN104209488A (zh) 真空离心铸造方法及其装置
CN115070005B (zh) 一种真空感应熔炼离心铸造设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant