CN105710303A - 一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法，该装置包括支撑组件，支撑组件包括上平台和下平台，上平台和下平台之间设有用于支撑上平台的弹簧；上平台靠近下平台的一侧设有振动器，另一侧设有支撑架，支撑架的端部设于真空炉内用于支撑铸件型壳。本发明提供的一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法，在浇铸过程中，通过振动装置对型壳进行振动，浇铸时同时进行振动，有利于成型后的铸件的组织致密，不易出现铸件结构疏松及气孔等情况，因此使得成型的铸件产品的性能更高，产品质量更好。

Description

一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法

技术领域

本发明涉及精密铸造技术领域，尤其涉及高温合金真空振动精密铸造装置及方法。

背景技术

铸造是将液态金属浇注、压射或吸入铸型的型腔中，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能铸件的工艺过程。

精密铸造毛坯因近乎成型，从而达到免机械加工或少量加工的目的，降低了制造成本，并在一定程度上减少了制造时间。由于铸造受限因素较少，可以制造外形较复杂的铸件；而且，由于设计的灵活性、冶金的多面性，各方向性能的均一性(各向同性)及经济性，因此精密铸件广泛地应用于各个生产部门中，包括植入物制造业。

精密铸造属于一种用精密的造型方法获得精确铸件工艺的铸造方法，目前得到了广泛的应用，但是，在铸造过程中金属凝固阶段，由于金属的热胀冷缩和晶粒的结晶特性，导致会产生疏松、晶粒粗大等问题，因此，影响铸件的质量，如铸件强度低、产生气孔等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法，以解决现有技术中存在的因金属的热胀冷缩和晶粒的结晶特性，所导致的疏松、晶粒粗大、气孔等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高温合金真空振动精密铸造装置，包括支撑组件，所述支撑组件包括上平台和下平台，所述上平台和所述下平台之间设有用于支撑所述上平台的弹簧；

所述上平台靠近所述下平台的一侧设有振动器，另一侧设有支撑架，所述支撑架的端部设于真空炉内用于支撑铸件型壳。

进一步的，所述上平台与所述真空炉之间设有波纹管，所述波纹管的两端分别设有密封法兰盘，所述密封法兰盘分别与所述上平台和所述真空炉连接；

所述支撑架设于所述波纹管内，且一端穿过所述密封法兰盘设于所述真空炉内。

进一步的，所述上平台和所述下平台的形状相同，且相互平行。

进一步的，所述上平台和所述下平台之间设有至少四根弹簧，所述弹簧设于所述上平台和所述下平台的边缘处，且均匀分布。

进一步的，所述振动器为偏心振动器。

进一步的，所述下平台的底部设有底座。

本发明还提供一种高温合金真空振动精密铸造方法，包括以下步骤：

制蜡:根据所需铸件的形状制备同样形状的蜡模，之后对蜡模进行树组；

制壳：在蜡模树组上进行沾浆、撒沙，并进行干燥硬化，重复上述动作，直至形成所需厚度的型壳；

脱蜡：加热型壳，使型壳内的蜡模熔化，熔化后的蜡液由型壳中排出；

焙烧：脱蜡后对型壳进行焙烧，进一步提高型壳强度，使型壳达到所需强度要求；

浇铸及振动处理：将熔化的金属液浇铸至型壳中，同时，在浇铸过程中，对型壳进行振动，浇铸完成后，停止振动；

清理精整：脱壳后，将铸件从铸件树组上切下，进行打磨、喷砂处理。

进一步的，在制蜡过程中，蜡模树组时设置排蜡机构，以保证脱蜡时将蜡液排干净；

在蜡模的浇道上设置翻边结构，以避免制壳步骤时落砂进入到型壳。

进一步的，在制壳过程中，面层喷预湿剂，以避免铁豆的产生。

进一步的，在清理精整过程中，对铸件进行表面光饰处理。

本发明提供的一种高温合金真空振动精密铸造装置及方法在浇铸过程中，通过振动装置对型壳进行振动。浇铸时同时进行振动，能够使成型后铸件的组织致密，不易出现晶粒粗大、疏松及气孔等缺陷，能够降低铸件产品的铸造缺陷，提高产品性能和质量的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高温合金真空振动精密铸造装置的机构示意图；

图2是本发明实施例提供的高温合金真空振动精密铸造方法的流程框图。

图中：

1、上平台；2、下平台；3、弹簧；4、振动器；5、支撑架；6、真空炉；7、型壳；8、波纹管；9、密封法兰盘；10、底座。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种高温合金真空振动精密铸造装置，包括支撑组件，支撑组件包括上平台1和下平台2，上平台1和下平台2之间设有用于支撑上平台1的弹簧3；

上平台1靠近下平台2的一侧设有振动器4，另一侧设有支撑架5，支撑架5的端部设于真空炉6内用于支撑铸件型壳7。

使用时，在浇铸的同时，启动振动器4，通过振动器4的频率大小和弹簧3的长度、强度来确定振动的幅度，振动器4连接变频装置，使振动的幅度、频率可控在需要范围。

当浇铸完成后，振动装置继续运行一段时间后，再停止工作，以确保铸件组织致密。

上平台1与真空炉6之间设有波纹管8，波纹管8的两端分别设有密封法兰盘9，密封法兰盘9分别与上平台1和真空炉6连接；

支撑架5设于波纹管8内，且一端穿过密封法兰盘9设于真空炉6内。

波纹管8具有一定的缓冲的作用，将其设置在上平台1与真空炉6之间，避免振动装置对真空炉6产生影响，即真空炉6不会随之一同振动，波纹管8起到了将振动与真空炉6隔离的效果。

上平台1和下平台2的形状相同，且相互平行。上平台1和下平台2之间设有至少四根弹簧3，弹簧3设于上平台1和下平台2的边缘处，且均匀分布。振动器4为偏心振动器。

其中，优选的上平台1和下平台2均为圆形，多根弹簧3排列成圆形形状，弹簧3的顶部和底部分别位于上平台1和下平台2的边缘处。

下平台2的底部设有底座10。

底座10的起到固定的作用，避免振动器4振动时，整个振动装置一起运动，确保装置整体运行稳定，且振动控制精确，工作效果良好。

具体使用时，偏心振动器振动，带动上平台1及弹簧3一起振动，其中，振动方向为垂直上下振动，通过改变偏心振动器的输入频率，偏心振动器中偏心装置的摆动幅度，从而改变整体的上平台1及弹簧3的振动幅度及频率，最终实现对型壳7内的铸件进行振动。

实施例2

如图2所示，一种高温合金真空振动精密铸造方法，包括以下步骤：

制蜡:根据所需铸件的形状制备同样形状的蜡模，之后对蜡模进行树组；

1)制备蜡模的工艺要求：

(1)室内环境温度要求：21±1.5℃；

(2)压型温度：20℃；

(3)模料温度：49-52℃；

(4)手工或气动压注压力：0.25-0.4MPa；

(5)压蜡机压注压力：0.25-0.4MPa；

(6)保压时间：20-30s；

2)蜡模进行树组的工艺要求：

(1)室内环境温度与压制蜡模相同；

(2)组焊后蜡模最高处距浇口杯上缘最小距离不小于120mm；

(3)组焊后蜡模间距大于9mm；

(4)内浇口长度10-15mm。

其中，优选的，在制蜡过程中，蜡模树组时设置排蜡机构，以保证脱蜡时将蜡排干净；在蜡模的浇道上设置翻边结构，以避免制壳步骤时落砂进入到型壳中。

制壳：首先进行浆料制备，浆料制备好后待用；

然后蜡模树组上进行沾浆、撒沙，并进行干燥硬化，重复上述动作，直至形成所需厚度的型壳；

其中，在制壳过程中，面层喷预湿剂，以避免铁豆的产生；脱蜡时，对型壳进行清洗，将残留蜡液洗出。

脱蜡：加热型壳，使型壳内的蜡模熔化，熔化后的蜡液由型壳中排出；

型壳脱蜡采用蒸汽脱蜡釜，其工艺参数如下：

(1)脱蜡蒸汽的压力：0.4-0.6MPa；

(2)达到0.4-0.6MPa压力的时间：<14s；

(3)脱蜡时间：6-20min；

(4)脱蜡后型壳放置时间：>12h。

焙烧：脱蜡后对型壳进行焙烧，进一步提高型壳强度，利于铸件成型，使型壳达到所需强度要求；

型壳焙烧的工艺参数

(1)预焙烧温度1050℃±10℃，保温时间1.5-2h；

(2)二次焙烧温度900±10℃，保温时间2-4h。

浇铸及振动处理：将熔化的金属液浇铸至型壳中，成型铸件，同时，在浇铸过程中，对型壳进行振动，浇铸完成后，停止振动；

浇铸时，以0.5-1.5KG/秒的浇铸速度进行，调频频率为30-40Hz,振动幅度纵向(上下)幅度1-2mm，横向(左右)幅度1-2mm，浇铸与振动同时进行，浇铸完成5-10秒后停止对型壳的振动。

清理精整：脱壳后，将铸件由铸组上切割，进行打磨、喷砂处理；

具体工艺要求：

(1)振动脱壳：去掉型壳层获得无粘砂等杂物的铸件组；

(2)切割浇口：把铸件从铸组上切割下来，铸件切割后余留残根≤2mm，砂轮最高工作线速度50-80m/s，切割时注意不能损伤铸件；

(3)打磨：在砂带机上去除铸件内浇口和毛刺，打磨时注意不能损伤铸件；

(4)喷砂：通过处理，获得表面清洁的铸件，刚玉砂粒度：30-60目。

其中，在清理精整过程中，对铸件进行表面光饰处理。

以常用的两种高温合金材料为例，其中，一种典型常用的钴基高温合金的成分：

一种典型常用的镍基高温合金的成分：

通过真空振动精密铸造装置及熔炼浇注方法得到的高温合金铸件，具有高质量的内部结构和金相，避免出现晶粒粗大、疏松及气孔等缺陷，产品的性能和质量更佳。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，包括支撑组件，所述支撑组件包括上平台(1)和下平台(2)，所述上平台(1)和所述下平台(2)之间设有用于支撑所述上平台(1)的弹簧(3)；

所述上平台(1)靠近所述下平台(2)的一侧设有振动器(4)，另一侧设有支撑架(5)，所述支撑架(5)的端部设于真空炉(6)内用于支撑铸件的型壳(7)。

2.根据权利要求1所述的高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，所述上平台(1)与所述真空炉(6)之间设有波纹管(8)，所述波纹管(8)的两端分别设有密封法兰盘(9)，所述密封法兰盘(9)分别与所述上平台(1)和所述真空炉(6)连接；

所述支撑架(5)设于所述波纹管(8)内，且一端穿过所述密封法兰盘(9)设于所述真空炉(6)内。

3.根据权利要求1所述的高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，所述上平台(1)和所述下平台(2)的形状相同，且相互平行。

4.根据权利要求3所述的高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，所述上平台(1)和所述下平台(2)之间设有至少四根弹簧(3)，所述弹簧(3)设于所述上平台(1)和所述下平台(2)的边缘处，且均匀分布。

5.根据权利要求1所述的高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，所述振动器(4)为偏心振动器。

6.根据权利要求2所述的高温合金真空振动精密铸造装置，其特征在于，所述下平台(2)的底部设有底座(10)。

7.一种高温合金真空振动精密铸造方法，其特征在，包括以下步骤：

制蜡:根据所需铸件的形状制备同样形状的蜡模，之后对蜡模进行树组；

制壳：在蜡模树组上进行沾浆、撒沙，并进行干燥硬化，重复上述动作，直至形成所需厚度的型壳；

脱蜡：加热型壳，使型壳内的蜡模熔化，熔化后的蜡液由型壳中排出；

焙烧：脱蜡后对型壳进行焙烧，进一步提高型壳强度，使型壳达到所需强度要求；

浇铸及振动处理：将熔化的金属液浇铸至型壳中，同时，在浇铸过程中，对型壳进行振动，浇铸完成后，停止振动；

清理精整：脱壳后，将铸件从铸件树组上切下，进行打磨、喷砂处理。

8.根据权利要求7所述的高温合金真空振动精密铸造方法，其特征在于，在制蜡过程中，蜡模树组时设置排蜡机构，以保证脱蜡时将蜡液排干净；

在蜡模的浇道上设置翻边结构，以避免制壳步骤时落砂进入到型壳。

9.根据权利要求7所述的高温合金真空振动精密铸造方法，其特征在于，在制壳过程中，面层喷预湿剂，以避免铁豆的产生。

10.根据权利要求7所述的高温合金真空振动精密铸造方法，其特征在于，在清理精整过程中，对铸件进行表面光饰处理。