CN105855519A - 一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法 - Google Patents

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张开骁
马文文
张爱梅
唐春梅
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
    • B22D29/04—Handling or stripping castings or ingots

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Abstract

本发明公开了一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法，包括超声控制器、导线、底座以及若干个模具组件，模具组件包括模具、上模具以及下模具；模具内设有底部固定座以及超声探头，模具竖直固定在底座的上表面，超声探头通过导线与超声控制器相连，超声探头紧固在底座的上表面，底部固定座亦紧固在底座的上表面并将超声探头包裹在内部，且在超声探头上部开有比超声探头表面积小的孔，下模具从该孔竖直插入到底部固定座的内部，上模具设置在下模具的上方并通过卡扣与下模具连接，本发明采用超声辅助高温浇铸、双节模具改进现有工艺，成本低、过程简单，适合于工业化生产。

Description

一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法
技术领域
本发明属于本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法。
背景技术
随着快速凝固炉的出现，目前汽车涡轮行业涡轮铸造采取快速凝固方法，对高温合金要求越来越高。一方面要求表面质量好，传统的方式是为了降低金属中心的缩孔问题，采取的是低温浇铸，导致表面充型不足，表面粗糙，材料表面加工过程浪费大；另一方面，高温合金对模具的要求比较高，传统的模具在高温下容易变形，在脱模时会在表面形成毛刺和划痕，不平整的表面对模具也存在损伤，一般模具的使用寿命仅为1-2次。
发明内容
本发明主要是针对现有技术所存在的问题，采用超声辅助高温浇铸、双节模具改进现有工艺，成本低、过程简单，适合于工业化生产。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种高温合金模具，包括超声控制器、导线、底座以及若干个模具组件，模具组件包括模具、上模具以及下模具；模具内设有底部固定座以及超声探头，模具竖直固定在底座的上表面，超声探头通过导线与超声控制器相连，超声探头紧固在底座的上表面，底部固定座亦紧固在底座的上表面并将超声探头包裹在内部，且在超声探头上部开有比超声探头表面积小的孔，下模具从该孔竖直插入到底部固定座的内部，上模具设置在下模具的上方并通过卡扣与下模具连接。
优选的，超声控制器能够控制超声波的频率与功率。
优选的，所述导线为耐高温的导线。
优选的，所述底座为耐高温的底座。
优选的，底部固定座为耐高温的陶瓷或金属材料。
优选的，所述超声探头耐高温。
一种高温合金模具的浇铸与脱模方法，包括如下步骤：
（1）制备过热的高温合金熔体
在真空条件下感应熔炼高温母合金，使过热温度超过液相线100℃，得到高温合金熔体；
（2）高温合金浇铸
将制备好的高温合金熔体直接浇铸到模具组件内，熔体液面低于上模具上端面，保持温度超过液相线20-50℃区间内超声3-5分钟，温度快速下降，合金熔体凝固后冷却；
（3）冷却超声
合金熔体凝固冷却后再次超声30秒，超声频率等于合金熔体凝固冷却后的固有共振频率；
（4）模具脱模
将冷却超声后的模具组件取下，打开卡扣，将上模具与下模具分别固定在拉伸机的两端，向两侧拉伸，成型的合金脱出。
本发明的有益效果是：采用超声辅助高温浇铸、超声辅助双节模具脱模技术改进现有工艺，成本低、过程简单，适合于工业化生产。合金熔体凝固前超声有助于解决金属中心的缩孔以及表面充型不足、表面粗糙等问题，不仅可以简化表面处理工艺，还可以提高模具使用寿命；合金熔体凝固冷却后的超声有助于模具与合金的分离、模具与下模具向两侧拉伸脱模均有助于获得表面光滑的合金，同样，表面光滑的合金不仅有助于简化表面处理工艺，更重要的是可以提高模具使用寿命。上述两个方面共同作用，使得模具的普遍使用寿命可以达到5-10次或更高，解决了高温合金制备工艺中一直存在的模具使用成本高的行业难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，一种高温合金模具，包括超声控制器1、导线2、底座3以及若干个模具组件，模具组件包括模具4、上模具9以及下模具7；模具4内设有底部固定座5以及超声探头6，模具4竖直固定在底座3的上表面，超声探头6通过导线2与超声控制器1相连，超声探头6紧固在底座3的上表面，底部固定座5亦紧固在底座3的上表面并将超声探头6包裹在内部，且在超声探头6上部开有比超声探头6表面积小的孔，下模具7从该孔竖直插入到底部固定座5的内部，上模具9设置在下模具7的上方并通过卡扣8与下模具7连接。
进一步的，超声控制器1能够控制超声波的频率与功率,频率的范围控制在1-100kHz，功率的范围控制在0.1-10Kw。
进一步的，所述导线2为耐高温的导线。
进一步的，所述底座3为耐高温的底座。
进一步的，底部固定座5为耐高温的陶瓷或金属材料。
进一步的，所述超声探头6耐高温。
1、一种高温合金模具的浇铸与脱模方法，包括如下步骤：
（1）制备过热的高温合金熔体
在真空条件下感应熔炼高温母合金，使过热温度超过液相线100℃，得到高温合金熔体；
（2）高温合金浇铸
将制备好的高温合金熔体直接浇铸到模具组件内，熔体液面低于上模具9上端面，保持温度超过液相线20-50℃区间内超声3-5分钟，温度快速下降，合金熔体凝固后冷却；
（3）冷却超声
合金熔体凝固冷却后再次超声30秒，超声频率等于合金熔体凝固冷却后的固有共振频率；
（4）模具脱模
将冷却超声后的模具组件取下，打开卡扣8，将上模具9与下模具7分别固定在拉伸机的两端，向两侧拉伸，成型的合金脱出。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高温合金模具，其特征在于：包括超声控制器（1）、导线（2）、底座（3）以及若干个模具组件，模具组件包括模具（4）、上模具（9）以及下模具（7）；模具（4）内设有底部固定座（5）以及超声探头（6），模具（4）竖直固定在底座（3）的上表面，超声探头（6）通过导线（2）与超声控制器（1）相连，超声探头（6）紧固在底座（3）的上表面，底部固定座（5）亦紧固在底座（3）的上表面并将超声探头（6）包裹在内部，且在超声探头（6）上部开有比超声探头（6）表面积小的孔，下模具（7）从该孔竖直插入到底部固定座（5）的内部，上模具（9）设置在下模具（7）的上方并通过卡扣（8）与下模具（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金模具，其特征在于：超声控制器（1）能够控制超声波的频率与功率。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金模具，其特征在于：所述导线（2）为耐高温的导线。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金模具，其特征在于：所述底座（3）为耐高温的底座。
5.根据权利要求1所述的一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法，其特征在于：底部固定座（5）为耐高温的陶瓷或金属材料。
6.根据权利要求1所述的一种高温合金模具及其浇铸与脱模方法，其特征在于：所述超声探头（6）耐高温。
7.一种基于权利要求1-6所述的高温合金模具的浇铸与脱模方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备过热的高温合金熔体
在真空条件下感应熔炼高温母合金，使过热温度超过液相线100℃，得到高温合金熔体；
（2）高温合金浇铸
将制备好的高温合金熔体直接浇铸到模具组件内，熔体液面低于上模具（9）上端面，保持温度超过液相线20-50℃区间内超声3-5分钟，温度快速下降，合金熔体凝固后冷却；
（3）冷却超声
合金熔体凝固冷却后再次超声30秒，超声频率等于合金熔体凝固冷却后的固有共振频率；
（4）模具脱模
将冷却超声后的模具组件取下，打开卡扣（8），将上模具（9）与下模具（7）分别固定在拉伸机的两端，向两侧拉伸，成型的合金脱出。
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