CN105458207A - 一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统，包括感应加热系统、模具系统、冷却水系统、真空系统、离心驱动系统和电控系统；所述感应加热系统包括外壳和感应线圈，所述感应线圈设于所述外壳内，且所述外壳内形成有水冷真空腔体；所述模具系统包括铸造模具、模具筒和模具固定砂，所述铸造模具设于所述感应线圈的正下方；所述真空系统包括抽真空装置和真空管道；所述离心驱动系统支撑所述感应加热系统的外壳，并包括驱动电机组、高速旋转密封件和离心转盘，所述模具系统的模具筒放置在所述离心转盘上。本发明的有益效果是：所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统减少复杂成分对铸件的影响，大大提高了铸件性能。

Description

一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统

技术领域

本发明涉及快速铸造技术领域，具体为一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统。

背景技术

目前，常用的金属铸造工艺按照铸造的产品类别可分为铸锭和铸件。而且，所述金属铸造工艺的原理主要是是指利用燃料加热、电阻加热、电弧加热、感应加热或电子束加热等方法加热熔炼金属并在铸型内浇注成型，经冷却凝固清理后得到预定形状、尺寸和性能的铸件。由金属铸造工艺得到的铸造毛坯因近乎成形，因而可以达到免加工或少量加工的目的，从而降低成本并在一定程度上减少生产时间。

但是，现有的金属铸造工艺还存在如下缺点：

一、随着铸件铸造模具工艺的发展，其铸造效率提升空间以比较有限；

二、熔炼调配材料成分耗时且成分不稳定，稍有疏忽就会造成产品问题；

三、熔炼需要在坩埚内进行，坩埚和高温金属液长时间接触造成金属液杂质量增加，而且坩埚及坩埚保温材料费用较高，会增加生产成本。

因此，有必要提供一种解决上述技术问题的无坩埚快速感应熔炼铸造系统。

发明内容

本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统，包括:所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统包括感应加热系统、模具系统、冷却水系统、真空系统、离心驱动系统和电控系统，所述感应加热系统、所述冷却水系统、所述真空系统和所述离心驱动系统分别与所述电控系统电连接；所述感应加热系统包括提供熔铸密闭空间的外壳和用于提供高温熔融原料的感应线圈，所述感应线圈设于所述外壳内，且所述外壳内形成有用于流通所述冷却水的水冷真空腔体，并设有打开或关闭所述外壳提供的熔铸密闭空间的外壳门，所述外壳内的水冷真空腔体与所述冷却水系统连通；所述模具系统包括铸造模具、收容所述铸造模具的模具筒和填充于所述铸造模具和所述模具筒之间的模具固定砂，所述铸造模具设于所述感应线圈的正下方；所述真空系统包括用于控制真空度的抽真空装置以及连接所述抽真空装置和所述外壳的真空管道；所述离心驱动系统支撑所述感应加热系统的外壳，并包括提供驱动力的驱动电机组、密封所述离心驱动系统和所述外壳的高速旋转密封件和被所述驱动电机组驱动旋转的离心转盘，所述模具系统的模具筒放置在所述离心转盘上。

优选地，所述外壳还包括用于观察熔铸状况的观察窗和用于检测温度的温度监测视窗，所述观察外窗设于所述外壳的侧面，所述温度监测视窗设于所述外壳的顶部，且正对所述感应线圈。

优选地，所述铸造模具可以采用水玻璃、硅溶胶或工业石膏铸造模具。

优选地，所述离心驱动系统通过所述电控系统控制所述离心转盘的转速。

优选地，所述电控系统是PLC自动化程序控制的电控系统。

优选地，所述电控系统包括控制器、人机界面和报警装置，所述人机界面和所述报警装置分别与所述控制器电连接。

优选地，所述控制器是数字式可编程控制器。

本发明的有益效果是：所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统采用感应加热系统的感应线圈对所述原料进行加热熔融，具有熔炼快速和避免坩埚带来的杂质污染的优势，而且采用稳定合格的成品圆柱形棒料，避免了熔炼配料，从而减少复杂成分对铸件的影响，大大提高了铸件性能。

而且，所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统的离心驱动系统可以增加离心旋转功能，所述真空系统可以快速实现真空操作从而优化所述铸件的浇注条件，不仅降低了熔融铸造的难度，还减少了后续清理工序。

附图说明

图1是本发明提供的无坩埚快速感应熔炼铸造系统的结构示意图；

图2是图1所示无坩埚快速感应熔炼铸造系统另一角度的结构示意图；

其中：100、无坩埚快速感应熔炼铸造系统，200、原料，10、感应加热系统，20、模具系统，30、冷却水系统，40、真空系统，50、离心驱动系统，60、电控系统，11、外壳，12、感应线圈，21、铸造模具，22、模具筒，23、模具固定砂，41、抽真空装置，42、真空管道，51、驱动电机组，52、高速旋转密封件，53、离心转盘，61、人机界面，111、水冷真空腔体，112、观察窗，113、温度监测视窗，114、外壳门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请同时参阅图1和图2，图1是本发明提供的无坩埚快速感应熔炼铸造系统的结构示意图；图2是图1所示无坩埚快速感应熔炼铸造系统另一角度的结构示意图。所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统100采用快速重熔铸造技术，其主要用于高要求的随船维修铸件制造和多元合金铸件快速批量生产等领域，例如：高温合金零件、功能合金部件、钛合金铸件、锆合金铸件等的快速制造。

所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统100包括用于提供热能的感应加热系统10、用于进行铸件成型的模具系统20、用于提供循环冷却水的冷却水系统30、用于提供真空环境的真空系统40、用于在熔炼铸造过程中提供旋转功能的离心驱动系统50和控制进行快速感应熔炼铸造操作的电控系统60。所述感应加热系统10、所述冷却水系统30、所述真空系统40和所述离心驱动系统50分别与所述电控系统60电连接。

所述感应加热系统10包括提供熔铸密闭空间的外壳11和用于提供高温的感应线圈12，所述感应线圈12设于所述外壳11内。而且，所述感应加热系统10还包括感应所述感应线圈12温度的多个感应器(图未示)、用于给所述感应线圈12提供电能的高频变频电源(图未示)和移动所述感应线圈12的感应线圈移动装置(图未示)。在本实施例中，所述感应线圈12通过连接电缆与所述高频变频电源电连接。而且，所述多个感应器与所述电控系统60电连接以控制所述感应线圈12的温度。其中，熔铸的原料200设于所述感应线圈12中间，被所述感应线圈12产生的热量熔融。

其中，所述外壳11内形成有用于流通所述冷却水的水冷真空腔体111。而且，所述外壳11包括用于观察熔铸状况的观察窗112和用于检测温度的温度监测视窗113。其中，所述观察外窗112设于所述外壳11的侧面，所述温度监测视窗113设于所述外壳11的顶部，且正对所述感应线圈12。

应当理解，所述外壳11设有用于放取铸件的外壳门114。所述外壳门114活动连接，可以打开或关闭所述外壳11提供的熔铸密闭空间。而且，当所述外壳门114关闭时，所述外壳门114应当具有足够的密封性能。

所述模具系统20包括铸造模具21、收容所述铸造模具21的模具筒22和填充于所述铸造模具21和所述模具筒22之间的模具固定砂23。所述铸造模具21设于所述感应线圈12的正下方，并正对所述原料200。而且，被所述感应线圈12熔融后的原料200直接进入所述铸造模具21内。而且，所述铸造模具21可以采用水玻璃、硅溶胶或工业石膏铸造模具，本发明对此不做限定。

所述冷却水系统30与所述外壳11内的水冷真空腔体111连通，并采用闭式循环水冷却方式向所述水冷真空腔体111提供冷却水，从而在一定程度上控制所述感应加热系统10的外壳11的温度。在本实施例中，所述冷却水系统30通过所述电控系统60控制所述外壳11内冷却水的流量和流速。

所述真空系统40包括用于控制真空度的抽真空装置41以及连接所述抽真空装置41和所述外壳11的真空管道42。其中，所述真空系统40通过所述电控系统60控制所述外壳11内的真空度。

所述离心驱动系统50支撑所述感应加热系统10的外壳11，并包括提供驱动力的驱动电机组51、密封所述离心驱动系统50和所述外壳11的高速旋转密封件52和被所述驱动电机组51驱动旋转的离心转盘53。而且，所述模具系统20的模具筒22放置在所述离心转盘53上。在本实施例中，所述驱动电机组51驱动所述离心转盘53带动所述模具筒22旋转，进而使得所述铸造模具21带动所述熔融后的原料200离心旋转。其中，所述离心驱动系统50通过所述电控系统60控制所述离心转盘53的转速。

所述电控系统60是PLC自动化程序控制的电控系统，包括控制器(图未示)、人机界面61和报警装置(图未示)，所述人机界面61和所述报警装置分别与所述控制器电连接。在本实施例中，所述电控系统60可以通过所述控制器实现关联互锁和报警参数处理功能，而且，所述感应加热系统10、所述冷却水系统30、所述真空系统40和所述离心驱动系统50分别与所述控制器电连接。优选地，所述控制器是数字式可编程控制器。

当所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统100进行铸件加工时，将所述原料200放在所述感应加热系统10的感应线圈12中间进行熔融，然后以液态的形式进入所述模具系统20的铸造模具21内进行铸造成型。其中，根据工艺设置功率参数开启所述感应加热系统10进行加热，当所述原料200融化殆尽并流入所述铸造模具21内充型后，关闭所述感应加热系统10加热并提升所述感应线圈12，移出所述铸造模具21并清理后就可以得到铸件。

相较于现有技术，所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统100采用感应加热系统10的感应线圈12对所述原料200进行加热熔融，具有熔炼快速和避免坩埚带来的杂质污染的优势，而且采用稳定合格的成品圆柱形棒料，避免了熔炼配料，从而减少复杂成分对铸件的影响，大大提高了铸件性能。

而且，所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统100的离心驱动系统50可以增加离心旋转功能，所述真空系统40可以快速实现真空操作从而优化所述铸件的浇注条件，不仅降低了熔融铸造的难度，还减少了后续清理工序。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，包括:所述无坩埚快速感应熔炼铸造系统包括感应加热系统、模具系统、冷却水系统、真空系统、离心驱动系统和电控系统，所述感应加热系统、所述冷却水系统、所述真空系统和所述离心驱动系统分别与所述电控系统电连接；

所述感应加热系统包括提供熔铸密闭空间的外壳和用于提供高温熔融原料的感应线圈，所述感应线圈设于所述外壳内，且所述外壳内形成有用于流通所述冷却水的水冷真空腔体，并设有打开或关闭所述外壳提供的熔铸密闭空间的外壳门，所述外壳内的水冷真空腔体与所述冷却水系统连通；

所述模具系统包括铸造模具、收容所述铸造模具的模具筒和填充于所述铸造模具和所述模具筒之间的模具固定砂，所述铸造模具设于所述感应线圈的正下方；

所述真空系统包括用于控制真空度的抽真空装置以及连接所述抽真空装置和所述外壳的真空管道；

所述离心驱动系统支撑所述感应加热系统的外壳，并包括提供驱动力的驱动电机组、密封所述离心驱动系统和所述外壳的高速旋转密封件和被所述驱动电机组驱动旋转的离心转盘，所述模具系统的模具筒放置在所述离心转盘上。

2.根据权利要求1所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述外壳包括用于观察熔铸状况的观察窗和用于检测温度的温度监测视窗，所述观察外窗设于所述外壳的侧面，所述温度监测视窗设于所述外壳的顶部，且正对所述感应线圈。

3.根据权利要求1所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述铸造模具可以采用水玻璃、硅溶胶或工业石膏铸造模具。

4.根据权利要求1所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述离心驱动系统通过所述电控系统控制所述离心转盘的转速。

5.根据权利要求4所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述电控系统是PLC自动化程序控制的电控系统。

6.根据权利要求5所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述电控系统包括控制器、人机界面和报警装置，所述人机界面和所述报警装置分别与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的无坩埚快速感应熔炼铸造系统，其特征在于，所述控制器是数字式可编程控制器。