CN112708930A - 一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，包括型壳、第一隔热挡板，所述型壳包括底盘、一个或多个连接于底盘上表面的竖直向的中空的筒体，所述筒体的内部空间用以容纳铸件液，所述第一隔热挡板将筒体包围于内，还包括设于底盘上方的第二隔热挡板、连接于第二隔热挡板的伸缩装置，所述筒体位于第一隔热挡板与第二隔热挡板之间，所述伸缩装置能在竖直向伸长或收缩。本发明解决了现有技术存在的难以提高整个铸件的温度梯度，影响铸件的铸造质量的问题。

Description

一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置及方法

技术领域

本发明涉及定向凝固铸件熔模精密铸造技术领域，具体是一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置及方法。

背景技术

定向凝固，又称为定向结晶，是指使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。定向凝固技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着热流相反方向，按要求的结晶取向进行凝固铸造的工艺。它能大幅度地提高高温合金综合性能。

在定向凝固铸件铸造过程中，目前常用的是熔模精密铸造方法。熔模精密铸造工艺是指用蜡做成模型，在其外表包裹多层粘土、粘结剂等耐火材料，加热使蜡熔化流出，从而得到由耐火材料形成的空壳，再将金属熔化后灌入空壳，待金属冷却后将耐火材料敲碎得到金属零件，这种加工金属的工艺就叫熔模精密铸造，也称为熔模铸造或失蜡铸造。

在传统的采用熔模精密铸造方法的定向凝固过程中，合金铸锭熔化后浇注到在型壳加热器中预热的型壳中，型壳放置在冷却装置上，型壳以一定的速度随抽拉机构逐渐拉离型壳加热器，逐渐从热区进入冷区形成铸件较高的温度梯度，这是形成金属定向结晶组织的关键。影响温度梯度的因素主要为：铸件与冷却装置之间的界面换热；铸件与型壳之间的换热；型壳内部的热传导；型壳表面与环境介质之间的换热。前三种热交换在工艺固定前提下，不易改进，仅可改善型壳表面与环境介质之间的换热。为了达到最大的温度梯度，关键是要使型壳加热器热区的热量向型壳加热器外冷区的热辐射损失减到最小，使热量主要通过冷却装置传导以及通过型壳加热器外冷区的型壳表面向外界辐射散失。为此，在型壳加热器底部设置一种隔热挡板，通过第一隔热挡板将型壳加热器的热区和型壳加热器外的冷区两部分隔开，这是工业生产中最为常用的Bridgman法，又称为快速凝固法。

目前，采用Bridgman法的定向凝固设备中隔热挡板主要为环状且固定在型壳的筒体外周，从而将筒体套设于内。在定向凝固过程中，可减少位于热区的型壳的热量向冷区的热辐射损失，提高了型壳表面的温度梯度。但是，这样的技术方案仍存在一定的不足：由于，筒体各表面与隔热挡板内壁的距离不一样，受环形隔热挡板阻挡热量散失的程度不一样，越远离环形隔热挡板内壁的部分热量散失越大，这就导致了热区远离隔热挡板内壁的筒体的大量的热量辐射散失到外界，尤其是辐射散失到冷区的热量严重影响了热区、冷区之间的温度梯度。由于，远离环形隔热挡板内壁的筒体的热量损失严重，温度梯度降低，导致铸件在同一横截面上靠近隔热挡板内壁的部分和远离隔热挡板内壁部分的温度差异较大，严重影响筒体位于热区和冷区之间的温度梯度，因此难以提高整个铸件的温度梯度，影响铸件的铸造质量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置及方法，解决现有技术存在的难以提高整个铸件的温度梯度，影响铸件的铸造质量的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，包括型壳、第一隔热挡板，所述型壳包括底盘、一个或多个连接于底盘上表面的竖直向的中空的筒体，所述筒体的内部空间用以容纳铸件液，所述第一隔热挡板将筒体包围于内，还包括设于底盘上方的第二隔热挡板、连接于第二隔热挡板的伸缩装置，所述筒体位于第一隔热挡板与第二隔热挡板之间，所述伸缩装置能在竖直向伸长或收缩。

使用时，首先按照常规要求进行蜡模组装、沾浆淋砂、脱蜡和残蜡烧失，获得型壳，然后依次按以下步骤进行操作：

S1：确定型壳的尺寸，所述型壳的尺寸包括底盘尺寸、筒体的高度尺寸L1，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S2：确定第二隔热挡板的形状、尺寸，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S3：使伸缩装置处于收缩状态，使底盘的上表面和第二隔热挡板4下表面接触；

S4：调整伸缩装置，使底盘上表面和第一隔热挡板上表面平齐，确定第二隔热挡板上表面距离第一隔热挡板上表面的垂直距离L2，所述确定的手段包括计算或测量第二隔热挡板上表面距离第一隔热挡板上表面的尺寸的一种或两种；

S5：设定浇注工艺参数，所述浇注工艺参数包括型壳的预热温度、铸件液的浇注温度、所述铸造装置向冷区方向移动的移动速度V1；

S6：当型壳的预热温度、铸件液的浇注温度达到设定值时，将铸件液浇注到筒体内；

S7：以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳、伸缩装置和第二隔热挡板、一起运动L2距离，使得第二隔热挡板上表面和第一隔热挡板上表面平齐；

S8：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳、伸缩装置继续以速度V1移动，同时伸缩装置以速度V2伸长并带动第二隔热挡板向热区移动，速度V2的绝对值等于速度V1的绝对值，速度V2与速度V1的方向相反；

S9：当型壳、伸缩装置一起运动“L1-L2”距离，同时第二隔热挡板移动“L1-L2”距离后，伸缩装置停止伸长；

S10：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，直至完成整个定向凝固过程。

本技术方案中，第一隔热挡板、第二隔热挡板均起到防止热量散失的作用，即保证移动抽拉机构的抽拉过程中第二隔热挡板上表面和第一隔热挡板上表面始终平齐，第二隔热挡板有效阻挡了筒体远离第一隔热挡板内壁的部分的热量散失到外界，从而使得铸件在同一横截面上靠近第一隔热挡板内壁的部分和远离第一隔热挡板内壁部分的温度更加趋近一致，尤其是距离第一隔热挡板内壁最远的端面效果最佳，从而大幅减少了筒体位于热区的部分的热量损失，于是，筒体位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，筒体位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，由此提高了整个铸件的温度梯度，使得铸件的铸造质量显著提高。

作为一种优选的技术方案，所述第二隔热挡板的外边缘设有与筒体的形状匹配的缺口。

形状匹配的缺口有助于为筒体提供适配的隔热空间，将隔热效果进一步提升，尤其是应用于多个筒体工作的场景时效果更佳。

作为一种优选的技术方案，所述缺口的形状为弧形，所述缺口的圆心与筒体的圆心一致，所述缺口的半径大于筒体的半径。

弧形的缺口与筒体匹配，第二隔热挡板的缺口部分将筒体的距离第一隔热挡板内壁较远的部分遮挡，这有利于增大第二隔热挡板阻挡对应的筒体散热的表面积，进一步降低筒体的热量损失，从而进一步增大整个铸件的温度梯度，进一步提高铸件的铸造质量。

作为一种优选的技术方案，所述缺口的形状为半圆形。

这使得筒体的横截面一半置于第二隔热挡板的包围之中，这就更有利于应对筒体远离第一隔热挡板内壁的部分的热量散失，进一步降低筒体的热量损失，从而进一步增大整个铸件的温度梯度，进一步提高铸件的铸造质量。

作为一种优选的技术方案，所述第一隔热挡板的形状为圆环状，第二隔热挡板的形状为圆盘状，所述所述伸缩装置的形状为圆柱状。

第一隔热挡板、第二隔热挡板、筒体形状匹配，因为三者的对称性，这样的结构容易使得应用于多个筒体工作的场景时，每个筒体与第一隔热挡板的距离一致，每个筒体与第二隔热挡板的距离一致，从而使每个筒体置于一致的工作环境，这使每个筒体的热量损失情况更加均匀、温度梯度更加趋于一致，这有利于提高铸件的可靠性和生产质量的稳定性。

作为一种优选的技术方案，所述伸缩装置的伸长速度、收缩速度均可调。

这使得本装置能根据不同的工况适时调整伸缩装置的伸长速度、收缩速度，从而对应不同的工艺要求，装置的适用范围广。

作为一种优选的技术方案，还包括连接于底盘的抽拉机构，所述底盘设有第一通孔，所述伸缩装置的一端连接于第二隔热挡板，所述伸缩装置的另一端经过第一通孔与抽拉机构相连接。

抽拉机构用以带动型壳和伸缩装置移动，这样的结构方便操作，也便于加工制作。

作为一种优选的技术方案，所述底盘与所述抽拉机构之间设有冷却装置，所述冷却装置上设有第二通孔，所述伸缩装置的另一端经过第一通孔、第二通孔与抽拉机构相连接。

冷却装置的设置有利于冷却底盘，这使得在将铸件液浇注到筒体后，对最先进入筒体的铸件液进行预冷，从而在底部更快结晶成型，这有助于铸件液的定型，也能有效防止最先进入筒体的铸件液触及底盘的反弹，能更有效保证铸造质量。

作为一种优选的技术方案，还包括设于筒体上方的浇冒系统。

浇冒系统设于筒体上方，方便更加便捷地进行浇注。

一种使用提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1：确定型壳的尺寸，所述型壳的尺寸包括底盘尺寸、筒体的高度尺寸L1，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S2：确定第二隔热挡板的形状、尺寸，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S3：使伸缩装置处于收缩状态，使底盘的上表面和第二隔热挡板4下表面接触；

S4：调整伸缩装置，使底盘上表面和第一隔热挡板上表面平齐，确定第二隔热挡板上表面距离第一隔热挡板上表面的垂直距离L2，所述确定的手段包括计算或测量第二隔热挡板上表面距离第一隔热挡板上表面的尺寸的一种或两种；

S5：设定浇注工艺参数，所述浇注工艺参数包括型壳的预热温度、铸件液的浇注温度、所述铸造装置向冷区方向移动的移动速度V1；

S6：当型壳的预热温度、铸件液的浇注温度达到设定值时，将铸件液浇注到筒体内；

S7：以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳、伸缩装置和第二隔热挡板、一起运动L2距离，使得第二隔热挡板上表面和第一隔热挡板上表面平齐；

S8：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳、伸缩装置继续以速度V1移动，同时伸缩装置以速度V2伸长并带动第二隔热挡板向热区移动，速度V2的绝对值等于速度V1的绝对值，速度V2与速度V1的方向相反；

S9：当型壳、伸缩装置一起运动“L1-L2”距离，同时第二隔热挡板移动“L1-L2”距离后，伸缩装置停止伸长；

S10：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，直至完成整个定向凝固过程。

本方法的技术方案中，第一隔热挡板、第二隔热挡板均起到防止热量散失的作用，即保证移动抽拉机构的抽拉过程中第二隔热挡板上表面和第一隔热挡板上表面始终平齐，第二隔热挡板有效阻挡了筒体远离第一隔热挡板内壁的部分的热量散失到外界，从而使得铸件在同一横截面上靠近第一隔热挡板内壁的部分和远离第一隔热挡板内壁部分的温度更加趋近一致，尤其是距离第一隔热挡板内壁最远的端面效果最佳，从而大幅减少了筒体位于热区的部分的热量损失，于是，筒体位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，筒体位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，由此提高了整个铸件的温度梯度，使得铸件的铸造质量显著提高。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明提高了整个铸件的温度梯度，使得铸件的铸造质量显著提高；

(2)本发明有利于进一步增大第二隔热挡板阻挡对应的筒体散热的表面积，进一步降低筒体的热量损失；

(3)有利于提高铸件的可靠性和生产质量的稳定性；

(4)本发明方便操作，也便于加工制作；

(5)本发明在多个筒体使用的场景时容易使每个筒体面临一样的工作环境；

(6)本发明容易对应不同的工艺要求，装置的适用范围广。

附图说明

图1为现有技术的一个典型装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明所述的铸造装置的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3的一个纵剖视图；

图6为图3的一个横剖视图；

图7为本发明所述的铸造装置使用时的状态图一；

图8为本发明所述的铸造装置使用时的状态图二；

图9为本发明所述的铸造装置使用时的状态图三；

图10为本发明所述的铸造装置使用时的状态图四。

附图中标记及相应的零部件名称：1、型壳，2、铸件液，3、第一隔热挡板，4、第二隔热挡板，5、伸缩装置，6、冷却装置，7、抽拉机构，8、柱晶，11、底盘，12、筒体，14，浇冒系统，16、第一通孔，41、缺口，66、第二通孔；L1、筒体12的高度尺寸，L2、第二隔热挡板4上表面距离第一隔热挡板3上表面的垂直距离，V1、抽拉机构7的抽拉速度，V2、伸缩装置5的伸长速度。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

需要说明的是：在实际使用时，具体地，筒体12垂直投影边缘距离底盘11垂直投影边界距离可优选5～10mm,第二隔热挡板4厚度可优选5～15mm，伸缩装置5与第一通孔16孔壁之间的间隙、伸缩装置5与第二通孔66孔壁之间的间隙可优选2～5mm，伸缩装置5与第二通孔66孔壁之间的间隙可优选1～4mm，以达到较佳的使用效果。

实施例1

如图1至图10所示，一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，包括型壳1、第一隔热挡板3，所述型壳1包括底盘11、一个或多个连接于底盘11上表面的竖直向的中空的筒体12，所述筒体12的内部空间用以容纳铸件液，所述第一隔热挡板3将筒体12包围于内，还包括设于底盘11上方的第二隔热挡板4、连接于第二隔热挡板4的伸缩装置5，所述筒体12位于第一隔热挡板3与第二隔热挡板4之间，所述伸缩装置5能在竖直向伸长或收缩。

使用时，首先按照常规要求进行蜡模组装、沾浆淋砂、脱蜡和残蜡烧失，获得型壳1，其特征在于，然后依次按以下步骤进行操作：

S1：确定型壳1的尺寸，所述型壳1的尺寸包括底盘11尺寸、筒体12的高度尺寸L1，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S2：确定第二隔热挡板4的形状、尺寸，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S3：使伸缩装置5处于收缩状态，使底盘11的上表面和第二隔热挡板4下表面接触；

S4：调整伸缩装置5，使底盘11上表面和第一隔热挡板3上表面平齐，确定第二隔热挡板4上表面距离第一隔热挡板3上表面的垂直距离L2，所述确定的手段包括计算或测量第二隔热挡板4上表面距离第一隔热挡板3上表面的尺寸的一种或两种；

S5：设定浇注工艺参数，所述浇注工艺参数包括型壳1的预热温度、铸件液的浇注温度、所述铸造装置向冷区方向移动的移动速度V1；

S6：当型壳1的预热温度、铸件液的浇注温度达到设定值时，将铸件液浇注到筒体12内；

S7：以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳1、伸缩装置5和第二隔热挡板4、一起运动L2距离，使得第二隔热挡板4上表面和第一隔热挡板3上表面平齐；

S8：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳1、伸缩装置5继续以速度V1移动，同时伸缩装置5以速度V2伸长并带动第二隔热挡板4向热区移动，速度V2的绝对值等于速度V1的绝对值，速度V2与速度V1的方向相反；

S9：当型壳1、伸缩装置5一起运动“L1-L2”距离，同时第二隔热挡板4移动“L1-L2”距离后，伸缩装置5停止伸长；

S10：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，直至完成整个定向凝固过程。

本实施例中，第一隔热挡板3上表面上方的空间为热区，第一隔热挡板3下表面下方的空间为冷区，铸件液2经热区进入冷区后逐渐结晶生成柱晶8。

为了避免造成疑义，需要说明的是：本实施例中，步骤S7～S10中，筒体12的铸件液2、柱晶8跟随铸造装置运动或停止运动。

S1～S5为使用本发明的准备与设定过程，便于在后续步骤中能够顺利使用，在S6～S10的过程中，铸件液2经热区进入冷区后逐渐结晶生成柱晶8，第一隔热挡板3、第二隔热挡板4均起到防止热量散失的作用，即保证移动抽拉机构7的抽拉过程中第二隔热挡板4上表面和第一隔热挡板3上表面始终平齐，第二隔热挡板4有效阻挡了筒体12远离第一隔热挡板3内壁的部分的热量散失到外界，从而使得铸件在同一横截面上靠近第一隔热挡板内壁的部分和远离第一隔热挡板内壁部分的温度更加趋近一致，尤其是距离第一隔热挡板3内壁最远的端面效果最佳，从而大幅减少了位于筒体12位于热区的部分的热量损失，于是，筒体12位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，筒体12位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，由此提高了整个铸件的温度梯度，使得铸件的铸造质量显著提高。

作为一种优选的技术方案，所述第二隔热挡板4的外边缘设有与筒体12的形状匹配的缺口41。

形状匹配的缺口41有助于为筒体12提供适配的隔热空间，将隔热效果进一步提升，尤其是应用于多个筒体12工作的场景时效果更佳。

作为一种优选的技术方案，所述缺口41的形状为弧形，所述缺口41的圆心与筒体12的圆心一致，所述缺口41的半径大于筒体12的半径。

每一组弧形的缺口41与筒体12匹配，第二隔热挡板4的缺口41部分将筒体12的距离第一隔热挡板3内壁较远的部分遮挡，这有利于增大第二隔热挡板4阻挡对应的筒体12散热的表面积，进一步降低筒体12的热量损失，从而进一步增大整个铸件的温度梯度，进一步提高铸件的铸造质量。

作为一种优选的技术方案，所述缺口41的形状为半圆形。

这使得筒体12的横截面一半置于第二隔热挡板4的包围之中，这就更有利于应对筒体12远离第一隔热挡板3内壁的部分的热量散失，进一步降低筒体12的热量损失，从而进一步增大整个铸件的温度梯度，进一步提高铸件的铸造质量。

作为一种优选的技术方案，所述第一隔热挡板3的形状为圆环状，第二隔热挡板4的形状为圆盘状，所述所述伸缩装置5的形状为圆柱状。

第一隔热挡板3、二隔热挡板4、筒体12形状匹配，因为三者的对称性，这样的结构容易使得应用于多个筒体12工作的场景时，每个筒体12与第一隔热挡板3的距离一致，每个筒体12与第二隔热挡板4的距离一致，从而使每个筒体12置于一致的工作环境，这使每个筒体12的热量损失情况更加均匀、温度梯度更加趋于一致，这有利于提高铸件的可靠性和生产质量的稳定性。

实施例2

如图1至图10所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：

作为一种优选的技术方案，所述伸缩装置5的伸长速度、收缩速度均可调。

这使得本装置能根据不同的工况适时调整伸缩装置5的伸长速度、收缩速度，从而对应不同的工艺要求，装置的适用范围广。

作为一种优选的技术方案，还包括连接于底盘11的抽拉机构7，所述底盘11设有第一通孔16，所述伸缩装置5的一端连接于第二隔热挡板4，所述伸缩装置5的另一端经过第一通孔16与抽拉机构7相连接。

抽拉机构7用以带动带动型壳1和伸缩装置5移动，这样的结构方便操作，也便于加工制作。所述抽拉机构7的具体形状和称谓并不限于本实施例中所展示的内容。

作为一种优选的技术方案，所述底盘11与所述抽拉机构7之间设有冷却装置6，所述冷却装置6上设有第二通孔66，所述伸缩装置5的另一端经过第一通孔16、第二通孔66与抽拉机构7相连接。

冷却装置6的设置有利于冷却底盘11，这使得在将铸件液2浇注到筒体12后，对最先进入筒体12的铸件液2进行预冷，从而在底部更快结晶成型，这有助于铸件液2的定型，也能有效防止最先进入筒体12的铸件液2触及底盘11的反弹，能更有效保证铸造质量。值得说明的是，冷却底盘11的设置对筒体12上部的温度影响很小，即使未浇注铸件液2或浇注铸件液2后还未移动型壳1，也难以对筒体12上部的温度造成影响，并不会因此导致筒体12上部的温度紊乱。冷却装置6优选水冷铜盘，水冷铜盘使用较为广泛，性能稳定。

作为一种优选的技术方案，还包括设于筒体12上方的浇冒系统14。

浇冒系统14设于筒体12上方，方便更加便捷地进行浇注。

在一些实际使用的场景中，所述第一通孔16、第二通孔66均为圆形孔，第一通孔16与第二通孔66尺寸配合。

圆形孔容易标准化制作，容易制成孔壁光滑无毛刺的孔，使得伸缩装置5不容易因为第一通孔16与第二通孔66的内壁有毛刺被卡住或磨损。

在一些实际使用的场景中，所述伸缩装置5与第一通孔16尺寸配合，所述伸缩装置5与第二通孔66尺寸配合。

伸缩装置5与第一通孔16、第二通孔66尺寸配合，有利于使得伸缩装置5在贯穿第一通孔16、第二通孔66通畅的情况下，兼顾将伸缩装置5与第一通孔16内壁、伸缩装置5与第二通孔66内壁间隙留得更小，有利于减小从伸缩装置5与第一通孔16内壁、伸缩装置5与第二通孔66内壁间隙散失的热量。

在一些实际使用的场景中，所述第一通孔16设于底盘11的几何中心处，所述第二通孔66设于冷却装置6的几何中心处。

这样的对称设置使得多个筒体12使用时，每个筒体12更容易设置成与第一通孔16间距一致，每个筒体12也与第二通孔66间距一致，容易使每个筒体12面临一样的工作环境。

在一些实际使用的场景中，所述伸缩装置5底部与抽拉机构7的几何中心处连接。

这使得抽拉机构7在移动时，冷却装置6、型壳1、伸缩装置5和第二隔热挡板4受力更加均衡，不容易产生偏斜，也不容易在移动过程中发生断裂等故障，操作便捷，装置的稳定性和寿命增强。

实施例3

如图1至图10所示，本实施例提供一种使用上述的提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1：确定型壳1的尺寸，所述型壳1的尺寸包括底盘11尺寸、筒体12的高度尺寸L1，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S2：确定第二隔热挡板4的形状、尺寸，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S3：使伸缩装置5处于收缩状态，使底盘11的上表面和第二隔热挡板4下表面接触；

S4：调整伸缩装置5，使底盘11上表面和第一隔热挡板3上表面平齐，确定第二隔热挡板4上表面距离第一隔热挡板3上表面的垂直距离L2，所述确定的手段包括计算或测量第二隔热挡板4上表面距离第一隔热挡板3上表面的尺寸的一种或两种；

S5：设定浇注工艺参数，所述浇注工艺参数包括型壳1的预热温度、铸件液的浇注温度、所述铸造装置向冷区方向移动的移动速度V1；

S6：当型壳1的预热温度、铸件液的浇注温度达到设定值时，将铸件液浇注到筒体12内；

S7：以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳1、伸缩装置5和第二隔热挡板4、一起运动L2距离，使得第二隔热挡板4上表面和第一隔热挡板3上表面平齐；

S8：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳1、伸缩装置5继续以速度V1移动，同时伸缩装置5以速度V2伸长并带动第二隔热挡板4向热区移动，速度V2的绝对值等于速度V1的绝对值，速度V2与速度V1的方向相反；

S9：当型壳1、伸缩装置5一起运动“L1-L2”距离，同时第二隔热挡板4移动“L1-L2”距离后，伸缩装置5停止伸长；

S10：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，直至完成整个定向凝固过程。

本实施例中，第一隔热挡板3上表面上方的空间为热区，第一隔热挡板3下表面下方的空间为冷区，铸件液2经热区进入冷区后逐渐结晶生成柱晶8。

为了避免造成疑义，需要说明的是：本实施例中，步骤S7～S10中，筒体12的铸件液2、柱晶8跟随铸造装置运动或停止运动。

S1～S5为使用本发明的准备与设定过程，便于在后续步骤中能够顺利使用，在S6～S10的过程中，铸件液2经热区进入冷区后逐渐结晶生成柱晶8，第一隔热挡板3、第二隔热挡板4均起到防止热量散失的作用，即保证移动抽拉机构7的抽拉过程中第二隔热挡板4上表面和第一隔热挡板3上表面始终平齐，第二隔热挡板4有效阻挡了筒体12远离第一隔热挡板3内壁的部分的热量散失到外界，从而使得铸件在同一横截面上靠近第一隔热挡板内壁的部分和远离第一隔热挡板内壁部分的温度更加趋近一致，尤其是距离第一隔热挡板3内壁最远的端面效果最佳，从而大幅减少了位于筒体12位于热区的部分的热量损失，于是，筒体12位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，筒体12位于热区和冷区之间的温度梯度大幅增加，由此提高了整个铸件的温度梯度，使得铸件的铸造质量显著提高。

如上所述，可较好的实现本发明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，包括型壳(1)、第一隔热挡板(3)，所述型壳(1)包括底盘(11)、一个或多个连接于底盘(11)上表面的竖直向的中空的筒体(12)，所述筒体(12)的内部空间用以容纳铸件液，所述第一隔热挡板(3)将筒体(12)包围于内，其特征在于，还包括设于底盘(11)上方的第二隔热挡板(4)、连接于第二隔热挡板(4)的伸缩装置(5)，所述筒体(12)位于第一隔热挡板(3)与第二隔热挡板(4)之间，所述伸缩装置(5)能在竖直向伸长或收缩。

2.根据权利要求1所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述第二隔热挡板(4)的外边缘设有与筒体(12)的形状匹配的缺口(41)。

3.根据权利要求2所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述缺口(41)的形状为弧形，所述缺口(41)的圆心与筒体(12)的圆心一致，所述缺口(41)的半径大于筒体(12)的半径。

4.根据权利要求3所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述缺口(41)的形状为半圆形。

5.根据权利要求1或2所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述第一隔热挡板(3)的形状为圆环状，第二隔热挡板(4)的形状为圆盘状，所述所述伸缩装置(5)的形状为圆柱状。

6.根据权利要求1所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述伸缩装置(5)的伸长速度、收缩速度均可调。

7.根据权利要求1或2所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，还包括设于底盘(11)下方的抽拉机构(7)，所述底盘(11)设有第一通孔(16)，所述伸缩装置(5)的一端连接于第二隔热挡板(4)，所述伸缩装置(5)的另一端经过第一通孔(16)与抽拉机构(7)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，所述底盘(11)与所述抽拉机构(7)之间设有冷却装置(6)，所述冷却装置(6)上设有第二通孔(66)，所述伸缩装置(5)的另一端经过第一通孔(16)、第二通孔(66)与抽拉机构(7)相连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置，其特征在于，还包括设于筒体(12)上方的浇冒系统(14)。

10.一种使用权利要求1、2、3、4、6任一项所述的提高定向凝固铸件温度梯度的铸造装置的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1：确定型壳(1)的尺寸，所述型壳(1)的尺寸包括底盘(11)尺寸、筒体(12)的高度尺寸L1，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S2：确定第二隔热挡板(4)的形状、尺寸，所述确定的手段包括计算或测量的一种或两种；

S3：使伸缩装置(5)处于收缩状态，使底盘(11)的上表面和第二隔热挡板(4)下表面接触；

S4：调整伸缩装置(5)，使底盘(11)上表面和第一隔热挡板(3)上表面平齐，确定第二隔热挡板(4)上表面距离第一隔热挡板(3)上表面的垂直距离L2，所述确定的手段包括计算或测量第二隔热挡板(4)上表面距离第一隔热挡板(3)上表面的尺寸的一种或两种；

S5：设定浇注工艺参数，所述浇注工艺参数包括型壳(1)的预热温度、铸件液的浇注温度、所述铸造装置向冷区方向移动的移动速度V1；

S6：当型壳(1)的预热温度、铸件液的浇注温度达到设定值时，将铸件液浇注到筒体(12)内；

S7：以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳(1)、伸缩装置(5)和第二隔热挡板(4)、一起运动L2距离，使得第二隔热挡板(4)上表面和第一隔热挡板(3)上表面平齐；

S8：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，型壳(1)、伸缩装置(5)继续以速度V1移动，同时伸缩装置(5)以速度V2伸长并带动第二隔热挡板(4)向热区移动，速度V2的绝对值等于速度V1的绝对值，速度V2与速度V1的方向相反；

S9：当型壳(1)、伸缩装置(5)一起运动“L1-L2”距离，同时第二隔热挡板(4)移动“L1-L2”距离后，伸缩装置(5)停止伸长；

S10：继续以速度V1向冷区方向移动所述铸造装置，直至完成整个定向凝固过程。

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