CN109797425A - 一种单晶定向精密铸造炉夹取装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，气缸控制装置控制气缸的伸缩；气缸固定在框架上；气缸的活塞杆穿过框架，并与调节连杆的一端相连接，在框架前后两侧分别活动连接固定连杆的一端，固定连杆的另一端与夹紧连杆、上活动连杆的一端活动连接；两侧上活动连杆的另一端与调节套的一端活动连接；在调节套的另一端与下活动连杆的一端活动连接；下活动连杆的另一端与夹紧连杆的中部活动连接；在调节套中穿入调节连杆，并在调节套上设置定位螺钉；在夹紧连杆的下部固定连接棒料夹具；在棒料夹具的下方设置坩埚夹具；通过调节套调节夹取的位置以及在夹紧连杆上设置坩埚夹具，可以实现一套夹具既能够夹取棒料，又能够夹取坩埚。

Description

一种单晶定向精密铸造炉夹取装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及单晶定向精密铸造炉，尤其涉及一种单晶定向精密铸造炉夹取装置及其控制方法。

背景技术

定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，使铸件在整个凝固过程中的固-液界面上的热流应保持从一个方向扩散，即定向散热，同时结晶前沿区域内必须维持正向温度梯度，以阻止新晶核形成，在金属结晶过程中提供单一方向上的温度梯度，消除结晶过程中生成的横向晶界，显著提高了铸件在高温下的工作能力，使晶体尽可能沿此方向生长，使铸件具有单一方向的柱状晶或单晶组织结构。

定向凝固是铸造中一项具有重大意义的技术，它主要用于制造燃气轮机热端部件的高温合金零件，尤其是航空航天发动机的涡轮叶片。这类叶片工作在承受温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的环境下，被视为发动机关键材料中最重要的零件。涡轮转子叶片的性能水平特别是承温能力是航空发动机性能的重要标志，定向凝固铸造正是为提高发动机涡轮叶片承温能力而出现的一项先进技术，其应用显著提高了合金的性能水平，而单晶/定向精密铸造炉生产的铸件可以满足该类铸件在极高温的工作环境下有非常优异的机械性能，即在浇铸过程中需要严格控制金属的凝固过程。

单晶定向精密铸造炉通常采用多腔室结构，主体包括熔炼室、铸锭室、加料室等，其中熔炼室完成金属母材通过感应线圈加热熔化成成份较为纯净的液态金属的过程；铸锭室会根据熔炼要求的差异安置不同的模具进行金属液体的凝固；加料室在熔炼过程中需要在不破坏熔炼室真空的条件下进行加料。

单晶定向精密铸造炉的加料通过加料室完成熔炼期的加料工作，传统的加料方式为，用夹钳将夹好母材的料杆腔体进行抽真空处理，然后打开连接熔炼室与加料室之间的平衡阀，使两个空间内的真空压力达到一致，从而才可以打开两者间的隔离插板阀，完成加料动作，母料在熔炼室内完成熔化和浇铸工作，等浇铸结束再通过加料室加料，周而复始的进行装料—熔炼—出炉动作。

现场在熔炼情况不同，有时候需要一炉一个母合金配套一个坩埚内衬，有时候又需要几炉或十几炉母合金再更换坩埚内衬，由于需经常更换冶炼钢种及重量，则会不断更换坩埚规格及母合金规格，导致单晶定向精密铸造炉的加料和更换坩埚衬分两套夹具用于加持不同规格的母合金及坩埚内衬，

目前对目前对真空精密铸造炉的加料和更换坩埚分两套夹具，同时，加料和更换坩埚装置长时间处于高温/高压环境下，每次更换夹具首先得破真空，等待真空度下来达到常压下，还需等待设备冷却，延长了设备整体的待机时间，生产效率大大降低，且高温操作也容易对现场操作工人造成意外伤害。

因此，如何提供一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，既能满足棒料和坩埚任意匹配尺寸的夹具问题，又能解决冶炼过程中破真空、抽真空、降温等待时间问题，节约冶炼等待时间，从而减少生产工序和设备调整时间，提高生产效率及自动化水平成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，本发明实现了一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，其特征在于，包括气缸、气缸控制装置，框架、调节连杆、调节套、定位螺钉、固定连杆、夹紧连杆、上活动连杆、下活动连杆、棒料夹具、坩埚夹具；所述的气缸控制装置控制所述的气缸的伸缩；所述的气缸固定在所述的框架上；所述的气缸的活塞杆穿过所述的框架，并与调节连杆的一端相连接，在所述的框架前后两侧分别活动连接固定连杆的一端，固定连杆的另一端与夹紧连杆、上活动连杆的一端活动连接；两侧所述的上活动连杆的另一端与调节套的一端活动连接；在所述的调节套的另一端与下活动连杆的一端活动连接；所述的下活动连杆的另一端与所述的夹紧连杆的中部活动连接；在所述的调节套中穿入所述的调节连杆，并在调节套上设置定位螺钉；在夹紧连杆的下部固定连接棒料夹具；在所述的棒料夹具的下方设置坩埚夹具。

进一步，所述的坩埚夹具还包括坩埚夹板、导向轴、弹簧、锁定旋钮；在所述的棒料夹具上设置一方形凹孔；并在方形凹孔中设置导向轴；在导向轴的一端设置锁定旋钮；在导向轴的另一端固定坩埚夹板；在坩埚夹板与棒料夹具之间设置弹簧。

进一步，所述的气缸控制装置还包括三位五通阀、减压阀；所述的气缸上的进气口分别连接三位五通阀的A孔和B孔；三位五通阀的A孔、B孔分别和T孔相连通；三位五通阀的P孔连接气源；在三位五通阀的B孔的通路上连接减压阀。

进一步，所述的活动连接均为销钉活动连接。

本发明中还公开了所述的单晶定向精密铸造炉夹取装置的控制方法，其控制方法的步骤如下：

步骤S10：确认单晶定向精密铸造炉夹取装置需要夹取的物体：为真空精密铸造炉的加料进入步骤S20；为真空精密铸造炉换坩埚则进入步骤S30；

步骤S20，加料夹具准备：按下坩埚夹具，并转动锁定旋钮，将坩埚夹具收回后，进入步骤S40；

步骤S30，坩埚夹具准备：转动锁定旋钮，将坩埚夹具弹出后，进入步骤S40；

步骤S40，调节调节套：松开定位定位螺钉，调节调节套位置，满足夹取真空精密铸造炉的加料状态进入步骤S50；调整到真空精密铸造炉换坩埚状态；进入步骤S60；

步骤S50，料棒定位：到达料棒制定位置后，进入步骤S70；

步骤S60，坩埚定位：驱动气缸到达夹取坩埚位置后，进入步骤S70；

步骤S70，夹取：驱动控制装置驱动气缸夹取料棒或者坩埚后，进入步骤S80；

步骤S80，提升：将料棒或者坩埚提升后，进入步骤S90；

步骤S90，释放：到达料棒的位置或者坩埚位置后，气缸控制装置驱动气缸释放。

本发明的技术效果在于，通过调节套调节夹取的位置以及在夹紧连杆上设置坩埚夹具，可以实现一套夹具既能够夹取棒料，又能够夹取坩埚，解决了现有技术棒料和坩埚需要尺寸一对一的夹具，实现了覆盖所有产品规格尺寸。解决了现有技术无法满足既可以夹棒料有可以抓坩埚，实现两种功能合一。减少了工序，和设备调整时间，提高了设备利用率，提高了设备自动化水平，改善了操作体验。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的调节套调节示意图；

图4是本发明的坩埚夹具调节放大示意图；

图5是本发明的气动控制图。

图6是本发明的控制方法的流程图。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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。

结合附图1、附图2、附图3所示，在本实施例中公开了一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，包括气缸1、气缸控制装置100，框架2、调节连杆3、调节套4、定位螺钉5、固定连杆6、夹紧连杆7、上活动连杆8、下活动连杆9、棒料夹具11、坩埚夹具20；气缸控制装置100控制气缸1的伸缩；当三位五通阀101处于中间位置时，P口关闭，A口和B口打开；气缸1两侧与大气接通；气缸1处于自由状态，可单晶定向精密铸造炉夹取装置开口大小以及释放夹持的棒料或坩埚；当三位五通阀101处于左边位置时B口加压，T口排气，气缸推出，执行夹持动作同时，缓冲机构的行程被压缩；当三位五通阀101处于右边位置时A口加压，T口排气，压缩空气通过减压阀102加压后推动气缸1收回，执行撑紧动作，同时，缓冲机构的行程被释放，外力容然可以克服弹簧力将夹具压回，以保护坩埚。

结合附图1、附图2、附图3所示，在本实施例的结构上，气缸1固定在框架2上；气缸1的活塞杆穿过框架2，并与调节连杆3的一端相连接，在框架2前后两侧分别活动连接固定连杆6的一端，固定连杆6的另一端与夹紧连杆7、上活动连杆8的一端活动连接；两侧的上活动连杆8的另一端与调节套4的一端活动连接；在调节套4的另一端与下活动连杆9的一端活动连接；下活动连杆9的另一端与夹紧连杆7的中部活动连接；在调节套4中穿入调节连杆3，并在调节套4上设置定位螺钉5；松开定位螺钉5，通过调节调节套4与调节连杆3的相对位置，即可以实现夹持范围的调节，沿调节连杆3向上移动，则扩大夹持范围；向下，则缩小夹持范围。在夹紧连杆7的下部固定连接棒料夹具11；在棒料夹具11的下方设置坩埚夹具20。

这样的单晶定向精密铸造炉夹取装置，能够通过调节套调节夹取的位置以及在夹紧连杆上设置坩埚夹具，可以实现一套夹具既能够夹取棒料，又能够夹取坩埚，解决了现有技术棒料和坩埚需要尺寸一对一的夹具，实现了覆盖所有产品规格尺寸。解决了现有技术无法满足既可以夹棒料有可以抓坩埚，实现两种功能合一。

为了实现更换坩埚，结合附图1、附图4所示，将坩埚夹具20设计成包括坩埚夹板12、导向轴10、弹簧13、锁定旋钮14；在棒料夹具11上设置一方形凹孔21；并在方形凹孔21中设置导向轴10；在导向轴10的一端设置锁定旋钮14；在导向轴10的另一端固定坩埚夹板12；在坩埚夹板12与棒料夹具11之间设置弹簧13；坩埚夹具20能够在夹取的过程中起到保护坩埚的作用。棒料夹具11通过螺钉固定在夹紧连杆7上，导向轴10穿过棒料夹具11一端与坩埚夹具20固定，一端与锁定旋钮14铰接；弹簧13安装在在坩埚夹板12与棒料夹具11之间。通过按下坩埚夹具20，并转动锁定旋钮14，即可以实现坩埚夹具20收回，方便整个装置在坩埚和棒料之间有些的空间内工作；需要更换坩埚时，转动锁定旋钮14，坩埚夹具20即可以弹出。

结合附图5所示，进一步所示气缸控制装置100的控制结构，气缸控制装置100还包括三位五通阀101、减压阀102；气缸1上的进气口分别连接三位五通阀的A孔和B孔；三位五通阀的A孔、B孔分别和T孔相连通；三位五通阀的P孔连接气源；在三位五通阀的B孔的通路上连接减压阀102。

结合上面说胡，在本实施例中，单晶定向精密铸造炉夹取装置中的所有的活动连接均为销钉活动连接，才能实现夹取、放开等动作的实现。

在本实施例中，结附图6所示，公开了单晶定向精密铸造炉夹取装置的控制方法，具体地步骤如下：

步骤S10：确认单晶定向精密铸造炉夹取装置需要夹取的物体：为真空精密铸造炉的加料进入步骤S20；为真空精密铸造炉换坩埚则进入步骤S30；

步骤S20，加料夹具准备：按下坩埚夹具20，并转动锁定旋钮14，将坩埚夹具20收回后，进入步骤S40；

步骤S30，坩埚夹具准备：转动锁定旋钮14，将坩埚夹具20弹出后，进入步骤S40；

步骤S40，调节调节套：松开定位定位螺钉5，调节调节套4位置，满足夹取真空精密铸造炉的加料状态进入步骤S50；调整到真空精密铸造炉换坩埚状态；进入步骤S60；

步骤S50，料棒定位：到达料棒制定位置后，进入步骤S70；

步骤S60，坩埚定位：驱动气缸1到达夹取坩埚位置后，进入步骤S70；

步骤S70：驱动控制装置驱动气缸1夹取料棒或者坩埚后，进入步骤S80；

步骤S80，提升：将料棒或者坩埚提升后，进入步骤S90；

步骤S90，释放：到达料棒的位置或者坩埚位置后，气缸控制装置驱动气缸释放。

作为本发明优选的实施例，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，也是本发明的保护范围。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 (5)

1.一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，其特征在于，包括气缸、气缸控制装置，框架、调节连杆、调节套、定位螺钉、固定连杆、夹紧连杆、上活动连杆、下活动连杆、棒料夹具、坩埚夹具；所述的气缸控制装置控制所述的气缸的伸缩；所述的气缸固定在所述的框架；所述的气缸的活塞杆穿过所述的框架，并与调节连杆的一端相连接，在所述的框架前后两侧分别活动连接固定连杆的一端，固定连杆的另一端与夹紧连杆、上活动连杆的一端活动连接；两侧所述的上活动连杆的另一端与调节套的一端活动连接；在所述的调节套的另一端与下活动连杆的一端活动连接；所述的下活动连杆的另一端与所述的夹紧连杆的中部活动连接；在所述的调节套中穿入所述的调节连杆，并在调节套上设置定位螺钉；在夹紧连杆的下部固定连接棒料夹具；在所述的棒料夹具的下方设置坩埚夹具。

2.如权利要求1所述的一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，其特征在于，所述的坩埚夹具还包括坩埚夹板、导向轴、弹簧、锁定旋钮；在所述的棒料夹具上设置一方形凹孔；并在方形凹孔中设置导向轴；在导向轴的一端设置锁定旋钮；在导向轴的另一端固定坩埚夹板；在坩埚夹板与棒料夹具之间设置弹簧。

3.如权利要求1所述的一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，其特征在于，所述的气缸控制装置还包括三位五通阀、减压阀；所述的气缸上的进气口分别连接三位五通阀的A孔和B孔；三位五通阀的A孔、B孔分别和T孔相连通；三位五通阀的P孔连接气源；在三位五通阀的B孔的通路上连接减压阀。

4.如权利要求1所述的一种单晶定向精密铸造炉夹取装置，其特征在于，所述的活动连接均为销钉活动连接。

5.如权利要求1所述的单晶定向精密铸造炉夹取装置的控制方法，其特征在于，其控制方法的步骤如下：

步骤S10：确认单晶定向精密铸造炉夹取装置需要夹取的物体：为真空精密铸造炉的加料进入步骤S20；为真空精密铸造炉换坩埚则进入步骤S30；

步骤S20，加料夹具准备：按下坩埚夹具，并转动锁定旋钮，将坩埚夹具收回后，进入步骤S40；

步骤S30，坩埚夹具准备：转动锁定旋钮，将坩埚夹具弹出后，进入步骤S40；

步骤S40，调节调节套：松开定位定位螺钉，调节调节套位置，满足夹取真空精密铸造炉的加料状态进入步骤S50；调整到真空精密铸造炉换坩埚状态；进入步骤S60；

步骤S50，料棒定位：到达料棒制定位置后，进入步骤S70；

步骤S60，坩埚定位：驱动气缸到达夹取坩埚位置后，进入步骤S70；

步骤S70，夹取：驱动控制装置驱动气缸夹取料棒或者坩埚后，进入步骤S80；

步骤S80，提升：将料棒或者坩埚提升后，进入步骤S90；

步骤S90，释放：到达料棒的位置或者坩埚位置后，气缸控制装置驱动气缸释放。