CN104190896B - 非晶合金的电弧熔融压铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非晶材料的压铸技术领域，特别是涉及非晶合金的电弧熔融压铸方法，其包括以下步骤：步骤一，放入原材料；步骤二，抽气并灌入惰性气氛；步骤三，电弧熔融；步骤四，冷却；步骤五，抽气；步骤六，倒汤；步骤七，压铸；本发明的非晶合金的电弧熔融压铸方法，由于省去了制作母合金和制作合金锭的工序，而将用于制备非晶合金的所有金属原材料直接放置于压铸机的熔融室中直接熔融后用于压铸，使得该压铸方法具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及非晶材料的压铸技术领域，特别是涉及非晶合金的电弧熔融压铸方法。
背景技术
现有技术对非晶合金的压铸方式为：先制作Nb金属和Ni金属的母合金，再利用母合金和其它金属原材料制作合金锭，然后，压铸机熔汤供给系统在熔融室内部通过供给系统接收到已定型的合金锭，然后把合金锭熔融后再通过熔汤移送装置送到模具浇口套(射出口)，进而进行压铸为非晶合金。现有技术的这种压铸方式由于需要先制作母合金和合金锭，因此，存在工序繁琐，生产时间长的缺点，从而使得生产效率低，且设备投资成本高。
另外，现有技术对合金锭的熔融方式为利用石墨坩埚进行高频熔融的方式，由于熔融合金锭时使用的是石墨坩埚，而石墨坩埚本身的碳元素在高温下极易与非晶合金中的金属元素结合形成碳化物，如果碳化物大量形成，会影响材料性能，另外，混有碳化物的熔汤在射出时对产品成形会造成恶劣影响，即碳化物会混入到合金产品内部或者合金产品表面，如果碳化物混入到合金产品内部或者合金产品表面，不但影响合金产品的质量，而且在对合金产品进行加工或者后处理时存在难加工难处理的问题。而且，由于石墨坩埚在使用的过程中会被耗损和变形，使得需要经常更换石墨坩埚，从而造成生产成本的提高。再则，由于与石墨坩埚配套使用的还有耐火材料和石灰泥，需额外增加成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供一种工序简单、生产效果高且能够提高产品质量和降低生产成本的非晶合金的电弧熔融压铸方法。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
提供非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚中；
步骤二，抽气并灌入惰性气氛：用抽气泵将所述熔融室抽气至一定的真空度，然后往所述熔融室灌入一定体积的惰性气氛；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪产生的电弧将放置于所述铜坩埚中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用所述铜坩埚的冷却系统将所述熔汤冷却到一定温度；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至一定的真空度；
步骤六，倒汤：将所述熔汤倒入压铸机的模具中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；
其中，所述倒汤过程中，熔汤倒入压铸机的模具时，所述电弧喷枪随着所述铜坩埚的倾倒而移动，并产生电弧使得所述熔汤保持一定的温度。
上述技术方案中，所述步骤一和所述步骤五，用抽气泵将熔融室抽气至10-1torr~10-6torr的真空度。
上述技术方案中，所述步骤一中，往所述熔融室灌入占所述熔融室体积的30%~40%的惰性气氛。
上述技术方案中，所述步骤三中，所述电弧喷枪产生的电弧的温度为3000℃~5000℃。
上述技术方案中，所述步骤四中，利用所述铜坩埚的冷却系统将所述熔汤冷却到900℃~950℃。
上述技术方案中，所述步骤六中，所述倒汤过程中，关闭所述铜坩埚的冷却系统，开启所述电弧喷枪并使所述电弧喷枪以所述铜坩埚为中心做圆弧运动。
上述技术方案中，所述步骤六中，所述电弧喷枪产生电弧使得所述熔汤保持900℃~950℃。
上述技术方案中，所述步骤一中，所述惰性气氛为氮气或者惰性气体。
上述技术方案中，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
上述技术方案中，所述步骤六中，所述压铸机为立式压铸机或者卧式压铸机。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，在压铸非晶合金的过程中，由于省去了制作母合金和制作合金锭的工序，而将用于制备非晶合金的所有金属原材料直接放置于压铸机的熔融室中直接熔融后用于压铸，从而使得本发明的压铸方法的工序简单，极大地缩短了生产工时，提高了生产效率，而且节省了制作母合金和制作合金锭的设备投资成本。
（2）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，由于在熔融用于制备非晶合金的金属材料时，采用铜坩埚替代现有技术中的石墨坩埚，从而能够避免现有技术中石墨坩埚中的碳元素与金属材料中的金属元素发生碳化反应生成碳化物，进而避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量。
（3）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，由于采用铜坩埚替代现有技术中的石墨坩埚，从而避免了现有技术中因石墨坩埚在使用过程中的损耗和变形而要经常更换石墨坩埚，同时避免使用与石墨坩埚配套使用的耐火材料和石灰泥，从而大大地降低了生产成本。
（4）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，由于避免了需要耗费相当长的时间用于拆卸和安装与石墨坩埚配套使用的耐火材料和石灰泥，从而大大地提高了生产效率，并提高了设备稼动率。
（5）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，由于所有金属原材料直接放置于压铸机的熔融室中直接熔融后用于压铸，按照熔融200公斤的金属原材料来计算，熔融时间为45分钟~60分钟，而现有技术利用石墨坩埚通过高频熔融的方式熔融合金锭所需要的熔融时间为90分钟以上，因此，本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，在熔融时间上就能够缩短30%以上，从而大大提高了生产效率。
（6）本发明提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有方法简单，能够适用于大规模生产的特点。
附图说明
图1是本发明的非晶合金的电弧熔融压铸方法的实施例1至实施例3使用立式压铸机的压铸过程的结构示意图。
图2是本发明的非晶合金的电弧熔融压铸方法的实施例4至实施例7使用卧式压铸机的压铸过程的结构示意图。
在图1和图2中包括有：
1——铜坩埚、
2——电弧喷枪、
3——熔汤、
4——立式压铸机的模具、
5——卧式压铸机的模具。
具体实施方式
实施例1。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氩气：用抽气泵将熔融室抽气至10-2torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的30%的氩气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生3000℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到900℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-2torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入立式压铸机的模具4中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为锆基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入立式压铸机的模具4时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持900℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例1提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例2。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氮气：用抽气泵将熔融室抽气至10-3torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的40%的氮气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生5000℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到950℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-3torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入立式压铸机的模具4中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为铜基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入立式压铸机的模具4时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持950℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例2提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例3。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氦气：用抽气泵将熔融室抽气至10-4torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的35%的氦气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生3500℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到910℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-4torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入立式压铸机的模具4中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为镍基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入立式压铸机的模具4时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持910℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例3提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例4。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氩气：用抽气泵将熔融室抽气至10-1torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的30%的氩气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生4000℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到920℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-1torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入卧式压铸机的模具5中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为铁基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入卧式压的模具5时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持920℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例4提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例5。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氖气：用抽气泵将熔融室抽气至10-5torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的33%的氖气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生4500℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到930℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-5torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入卧式压铸机的模具5中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为钛基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入卧式压铸机的模具5时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持930℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例5提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例6。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氪气：用抽气泵将熔融室抽气至10-6torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的38%的氪气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生3700℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到940℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-6torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入卧式压铸机的模具5中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为锆基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入卧式压铸机的模具5时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持940℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例6提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
实施例7。
本实施例的非晶合金的电弧熔融压铸方法，包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚1中；
步骤二，抽气并灌入氙气：用抽气泵将熔融室抽气至10-2torr的真空度，然后往熔融室灌入占熔融室体积的47%的氙气；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪2产生4800℃的电弧将放置于铜坩埚1中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用铜坩埚1的冷却系统将熔汤冷却到925℃；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至10-2torr的真空度；
步骤六，倒汤：将熔汤3倒入卧式压铸机的模具5中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；其中，本实施例制得的非晶合金为铜基非晶合金。其中，倒汤过程中，关闭铜坩埚1的冷却系统，熔汤3倒入卧式压铸机的模具5时，开启电弧喷枪2并使电弧喷枪2随着铜坩埚1的倾倒而移动，即，如图1所示，电弧喷枪2以铜坩埚1为中心做圆弧运动，并且在倒汤过程，电弧喷枪2产生电弧使得熔汤保持925℃，从而能够很好地避免熔汤冷却。
本实施例7提供的非晶合金的电弧熔融压铸方法，具有工序简单，生产工时短，生产效率高的优点；且该非晶合金的电弧熔融压铸方法能够避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了非晶合金产品的质量，并能够降低生产成本。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，放入原材料：将用于制备非晶合金的金属原材料放置于熔融室中具有冷却系统的铜坩埚中；
步骤二，抽气并灌入惰性气氛：用抽气泵将所述熔融室抽气至一定的真空度，然后往所述熔融室灌入一定体积的惰性气氛；
步骤三，电弧熔融：然后利用电弧喷枪产生的电弧将放置于所述铜坩埚中的金属原材料熔融，得到熔汤；
步骤四，冷却：利用所述铜坩埚的冷却系统将所述熔汤冷却到一定温度；
步骤五，抽气：用抽气泵将熔融室再次抽气至一定的真空度；
步骤六，倒汤：将所述熔汤倒入压铸机的模具中准备进行压铸；
步骤七，压铸：利用压铸机进行压铸，得到非晶合金产品；
其中，所述倒汤过程中，熔汤倒入压铸机的模具时，所述电弧喷枪随着所述铜坩埚的倾倒而移动，并产生电弧使得所述熔汤保持一定的温度。
2.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤一和所述步骤五，用抽气泵将熔融室抽气至10-1torr~10-6torr的真空度。
3.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤一中，往所述熔融室灌入占所述熔融室体积的30%~40%的惰性气氛。
4.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤三中，所述电弧喷枪产生的电弧的温度为3000℃~5000℃。
5.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤四中，利用所述铜坩埚的冷却系统将所述熔汤冷却到900℃~950℃。
6.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤六中，所述倒汤过程中，关闭所述铜坩埚的冷却系统，开启所述电弧喷枪并使所述电弧喷枪以所述铜坩埚为中心做圆弧运动。
7.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤六中，所述电弧喷枪产生电弧使得所述熔汤保持900℃~950℃。
8.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤一中，所述惰性气氛为氮气或者惰性气体。
9.根据权利要求8所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
10.根据权利要求1所述的非晶合金的电弧熔融压铸方法，其特征在于：所述步骤六中，所述压铸机为立式压铸机或者卧式压铸机。
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