CN113290232B - 一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法 - Google Patents

Abstract

一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，本发明涉及充填成形方法，本发明的目的是为了解决铸造方法和普通模具达不到冷却速率要求，工业生产熔铸法对非晶合金有污染，重力场条件下铸造成形方法难以充填完整构件的问题，按照以下步骤实现的：原物料装入合金熔炼冷壁坩埚；将逆重力充填升液管伸入到合金熔炼冷壁坩埚上方；把模具直浇道对准逆重力充填升液管；启动充填舱动板驱动缸；再次启动充填舱上门驱动缸下降；连续的抽真空；启动电力输送系统开始熔炼合金；换热介质控制阀和电力输送系统进行工作；充入高纯度氩气；启动充填舱动板驱动缸；开启充填舱排气阀排出舱体内的氩气；非晶构件成形模具快速换热，本发明属于充填成形领域。

Description

一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法

技术领域

本发明涉及充填成形方法，具体涉及一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法。

背景技术

块体非晶合金的出现，是近年来材料科学领域的非凡成就之一，由于其独特的性能一直吸引着科学家和工业设计者的目光。无论是国防尖端领域的武器装备还是IT产业的笔记本电脑、手机等都寄予极大希望。然而，制约这种优良材料产品工业化生产存在着三大难点。首先，虽然块体非晶合金有别于传统的非晶形成所需的极高冷却速率。但是，也需要相对高的冷却条件，低于临界冷却速率时合金就会晶化，不能获得完全的非晶材料。传统的铸造方法和普通模具铸型达不到这种冷却速率要求。为了满足块体非晶合金材料成形要求，必须寻求一种能够快速冷却的模具及工艺方法，瞬间把进入模具内的合金液体中的热量吸收传导出去，使模具快速冷却到块体非晶形成的临界条件以下，才能利用铸造方法获得块体非晶铸件。其次，形成非晶合金的原材料要有极高的纯净度。并且制备所涉及的环境因素也是至关重要的，在合金熔炼和铸造成形等全过程中都要严格控制成分意外的元素和氧等一切杂质的侵入。一旦微量的杂质进入液体合金中都会对块体非晶的形成造成破坏性的影响，这种微量的杂质也会直接作为形核质点导致合金晶化。传统工业生产熔铸法的熔炼炉、陶瓷坩埚和铸型对非晶合金都有污染，均不能满足块体非晶熔铸条件。为了满足块体非晶熔铸条件，也必须寻求一种避免液体合金受到污染的熔炼环境、铸型模具材料等装备。另外，块体非晶合金具有高粘滞性的特点，重力场条件下流动性能极低。利用传统的重力场条件下铸造成形方法难以充填完整的构件，对于要获得大尺寸结构复杂的非晶铸件是不可能的。所以，利用某种工艺方法强迫非晶合金液体克服重力约束平稳地充填铸型模具中，获得完整的复杂构件。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的铸造方法和普通模具达不到冷却速率要求，传统工业生产熔铸法对非晶合金有污染，传统的重力场条件下铸造成形方法难以充填完整构件的问题，进而提供一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法。

所述技术问题是通过以下方案解决的：

所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：启动熔炼舱锁紧环组件打开熔炼舱门，把配比好的合金的原物料装入合金熔炼冷壁坩埚内，关闭熔炼舱门并通过熔炼舱锁紧环组件将熔炼舱门和熔炼舱壳体密封；

步骤二：启动充填舱上门驱动缸打开浇注室充填舱上盖，将逆重力充填升液管的底部穿过舱体底部逆重力充填舱底口伸入到合金熔炼冷壁坩埚上方；

步骤三：把模具直浇道对准逆重力充填升液管的升液直管，并将非晶构件成形模具与充填舱动板固定，非晶构件成形模具、逆重力充填升液管和充填舱动板之间密封设置，并实现逆重力充填升液管内孔与非晶合金成形腔连通；

步骤四：启动充填舱动板驱动缸使充填舱动板下降压紧充填舱下门密封圈，实现熔炼舱和逆重力充填舱之间的密封；

步骤五：再次启动充填舱上门驱动缸下降，关闭充填舱上盖，使舱体顶部开口密封，至此步骤把设备形成了熔炼舱和逆重力充填舱两个独立的密封空间；

步骤六：同步启动四个充填舱动板驱动缸使充填舱动板上升，打开舱体底部逆重力充填舱底口实现熔炼舱和逆重力充填舱互通；启动冷却水源和冷却水控制阀对冷壁坩埚、感应线圈部位进行连续的冷却，启动真空机组和真空系统控制阀对熔炼舱和逆重力充填舱同时连续的抽真空；

步骤七：当熔炼舱和逆重力充填舱真空压力低于1×10^-5mpa时，启动电力输送系统开始熔炼合金；

步骤八：合金开始熔炼的同时，开启惰性气体控制阀、换热介质控制阀和电力输送系统进行工作，随时准备充填；

步骤九：利用熔炼舱可调节摄像仪观测到块状金属料被加热熔化成液体时，关闭真空系统控制阀打开惰性气体控制阀对熔炼舱和逆重力充填舱同时充入高纯度氩气，当熔炼室内气体压力达参数要求时，关闭惰性气体控制阀停止输入氩气，利用测温系统测试液体合金的温度是否达到充填温度；

步骤十：当计算机控制中心检测到合金液体温度、合金熔炼冷壁坩埚、非晶构件成形模具温度、熔炼舱和逆重力充填舱压力均满足充填参数时，启动充填舱动板驱动缸，使充填舱动板下降压紧充填舱下门密封圈，实现熔炼舱和逆重力充填舱之间密封；

步骤十一：计算机控制中心开启充填舱排气阀排出舱体内的氩气，使舱体压力逐渐减少，使舱体内气体压力下降到0.20～0.45Mpa之间，由于在熔炼舱和逆重力充填舱之间形成了压力差ΔP，当舱体的氩气不断排出、压力不断减少，导致熔炼舱与逆重力充填舱的压力差ΔP逐渐增大，当ΔP增大到某个临界值时，作用在熔炼坩埚液面上的压力迫使液体合金沿着逆重力充填升液管逐渐的、平稳的上升通过模具直浇道进入非晶合金成形腔内，与此同时，非晶合金成形腔内的背压气体从模具排气孔排出，减少了液体合金充填非晶构件成形模具过程中的阻力保证了液态合金液面平稳的上升，直至合金液体充满非晶构件成形模具；

步骤十二：在完成液体金属充填非晶合金成形腔过程的同时，计算机控制中心立刻发出指令使非晶构件成形模具快速换热，通过非晶合金成形腔和冷却介质把液体合金的热量传导，使非晶合金成形腔内合金液体的冷却速度达到0.001℃～1℃/每秒的条件，

当非晶构件成形模具检测到非晶合金成形腔内的液体合金瞬间凝固成固体非晶合金构件时，立刻打开熔炼舱排气阀排放熔炼室惰性气体，使熔炼舱内气体压力与逆重力充填舱内气体压力相等时，逆重力充填升液管内尚未凝固的液体金属依靠自身重力的作用回流到坩埚内，启动充填舱动板驱动缸上升动板带动逆重力充填升液管脱离坩埚。至此，完成了非晶合金构件的逆重力充填过程，待合金熔炼冷壁坩埚和逆重力充填升液管尚有余热的部件冷却到安全温度时，打开熔炼舱门，清理合金熔炼冷壁坩埚，打开充填舱上盖，取出非晶构件成形模具清理出大尺寸复杂非晶合金逆重力充填。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

1.本申请通过计算机控制中心110可以进行精确的控制加热和冷却速率，保证了块体非晶形成的冷却要求。

2.本申请制备非晶构件过程中，采用真空、惰性气体保护、冷壁坩埚熔炼合金、精密陶瓷升液管和纯铜模具等多种保护措施避免了有害元素的侵入，能够保证合金形成非晶时杂质总含量小于0.5wt％的纯洁度。

3.本申请制备时能够使金属液逆着重力方向充填铸型，保证了非晶构件成形模具5 的非晶合金液体充型平稳，避免了合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了卷气和夹渣的形成。在压力下强迫非晶合金粘滞性液体的流动，按照工艺要求充填铸型，解决了大尺寸复杂非晶合金构件的成形难点。

4、熔炼舱用于形成独立的密封空间，利用真空机组把熔炼舱的空气抽出形成真空环境，可以实现在真空条件下熔炼合金；把惰性气体充入真空环境的熔炼舱内，可以实现保护气氛条件下熔炼合金。

5、感应加热系统2利用涡流感应的方法对固态金属进行加热、熔化成液态，便于液态成形；感应线圈2.1由纯铜管绕成，通电后在螺旋形线圈内的金属料中产生涡流热，用于熔化金属；感应线圈冷却水通道2.2通电后的螺旋形线圈内的金属料中产生涡流热的同时，感应线圈自身温度也升高，为了防止线圈温度升高，对线圈内孔通入水进行冷却，使铜线圈维持40℃温度范围内，保证铜线圈能正常工作。

6、合金熔炼冷壁坩埚2.3安放在感应线圈内，坩埚可以约束被熔化的固态和液态金属。当感应线圈通电后，装在坩埚内的固态金属料在磁感应作用下，产生的涡流热加热金属直至熔化；坩埚由纯铜材料制备，坩埚内的金属被加热的同时铜坩埚也被加热，为了避免铜坩埚被加热熔化，在坩埚的坩埚壁单片2.31内部开设坩埚冷却水进入通道2.32和坩埚冷却水流回通道2.315，由于冷却水的作用使铜坩埚维持在40℃温度范围内，保证铜坩埚能正常工作。在冷却水对铜坩埚壁的冷却作用下，导致被熔化的金属液体在贴近坩埚壁处形成非常薄的一层凝壳厚度1～3mm，保证了铜坩埚不受到损坏，同时也避免了合金液被污染。鉴于在合金熔化过程中坩埚温度不会升高，始终处于低温状态，故称这种坩埚为冷壁坩埚。

7、逆重力充填舱3与熔炼舱相连，可以互通，也可以形成各自的独立密封舱。当逆重力充填舱3舱体3.1内气体压力低于熔炼舱压力时，可以通过压力差的作用，迫使合金熔炼冷壁坩埚2.3内的金属液通过逆重力充填升液管4逆着重力方向流入放在逆重力舱内的非晶构件成形模具5内成形。舱体3.1底部的逆重力充填舱底口有两个功能，一是逆重力充填舱3与熔炼舱的通道，该逆重力充填舱3与熔炼舱联通时，两个舱内气体压力相等；当充填舱动板3.3下降压充填舱下门密封圈3.2时，逆重力充填舱3与熔炼舱被隔开两个独立的空间；充填舱动板3.3上安放逆重力充填升液管4，充填舱动板3.3内部分别开设多个模具换热介质通道。充填舱数据采集窗3.6用于安放检测仪器对金属液充填过程中热物性能数据采集。舱体3.1顶部开口用于安放/拆卸模具及维修。充填舱上盖3.10压在充填舱上门密封圈3.8上，利用充填舱上门锁紧环3.9锁紧实现密封。充填舱观测窗3.11用于观测舱体3.1 内部状况。充填舱上门充填舱上门驱动缸3.12和充填舱动板驱动缸3.13是用来驱动垂直升降运行。充填舱上盖支撑臂3.14除了支撑上门盖外还兼有拖动上门盖旋转工位功能。在舱壁上设置充填舱惰性气体输入阀3.15、充填舱排气阀3.16、热介质输入阀3.17、换热介质输排出阀3.18和充填舱电力输入系统3.19保证逆重力充填舱3进行工作。

8、逆重力充填升液管4安放在充填舱动板3.3中心，升液管法兰4.1下端面压紧安放在充填舱动板3.3上的升液管下密封垫4.2上，充填舱动板3.3下降压紧充填舱下门密封圈 3.2时，升液直管下降到合金熔炼冷壁坩埚2.3内。此时，熔炼舱和逆重力充填舱3被完全隔开，只有升液直管内孔连通合金熔炼冷壁坩埚2.3与模具直浇道5.1。此刻，当逆重力充填舱3内气体压力低于熔炼舱内气体压力就会形成压力差，当这个压力差足够大时，会迫使合金熔炼冷壁坩埚2.3内的液态金属沿着升液直管内孔连续上升进入模具型腔内，实现金属液逆重力充填成形。

9、非晶构件成形模具5用于实现非晶构件形状，非晶构件成形模具5用纯铜材料制成，为了实现构件的非晶结构，用逆重力填充控制单元109控制换热介质输入和排出，定量控制和调节模具相应部位换热状况。非晶合金成形腔5.2底部开设模具直浇道5.1，模具直浇道5.1下孔与升液直管内孔相对应连通。金属液充填过程中，为了把成形腔内的气体排出，模具开设有模具排气孔5.3进行排气。

10、本申请利用非晶构件成形模具5进行精确的控制加热和冷却速率，保证了块体非晶形成的冷却要求。非晶构件制备过程中，采用真空、性气体保护、冷壁坩埚熔炼合金、精密陶瓷升液管和纯铜模具等多种保护措施避免了有害元素的侵入，能够保证合金形成非晶时杂质总含量小于0.5wt％的纯洁度。金属液逆着重力方向充填铸型，保证了非晶合金液体充型平稳，避免了合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了卷气和夹渣的形成。充型速度可以调节，可以根据工艺要求进行准确、精密控制。压力下强迫非晶合金粘滞性液体的流动，按照工艺要求充填铸型，解决了大尺寸复杂非晶合金构件的成形难点。

附图说明

图1为本申请的整体结构示意图。

图2为本申请锁紧法兰1.22与熔炼舱门1.1连接示意图。

图3为本申请锁紧法兰1.22上设有沿径向均布设有锯齿形凸起示意图。

图4为熔炼舱锁紧环1.21主视图。

图5为熔炼舱锁紧环1.21俯视图。

图6为本申请锁紧法兰1.22与熔炼舱门1.1连接示意图，熔炼舱门1.1内设有水流通道。

图7为合金熔炼冷壁坩埚2.3结构主视剖视图。

图8为合金熔炼冷壁坩埚2.3结构俯视图。

图9坩埚壁单片2.31主视剖视图。

图10为埚壁单片2.31俯视剖视图。

图11为坩埚底2.33主视剖视图。

图12为坩埚底2.33俯视图。

图13为冷却水分配器2.37主视剖视图。

图14为冷却水分配器2.37俯视图。

图15为坩埚组装套2.38主视剖视图。

图16为坩埚组装套2.38的俯视图。

图17为坩埚组装固定盘2.39主视剖视图。

图18为坩埚组装固定盘2.39的俯视图。

图19为逆重力充填舱3主视剖视图。

图20为充填舱上门密封圈3.8、充填舱上门锁紧环3.9和充填舱上盖3.10设置在舱体3.1顶部示意图。

图21为充填舱动板3.3主视剖视图。

图22为充填舱动板3.3加工多个模具换热介质通道示意图。

图23为充填舱观测窗3.11结构示意图。

图24为计算机控制中心110控制非晶构件成形模具5换热原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图24说明本实施方式，所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，所述方法是按照以下结构实现的：

它包括熔炼舱、感应加热系统2、逆重力充填舱3、逆重力充填升液管4、非晶构件成形模具5和计算机控制执行器；熔炼舱为密封罐体，感应加热系统2设置在熔炼舱内，逆重力充填舱3设置在感应加热系统2上方，且逆重力充填舱3密封安装在熔炼舱顶部的壳体上，逆重力充填升液管4安装在逆重力充填舱3的底部，非晶构件成形模具5安装在逆重力充填升液管4上方的逆重力充填舱3内，感应加热系统2、逆重力充填舱3、逆重力充填升液管4和非晶构件成形模具5均与计算机控制执行器连通。

进一步：熔炼舱包括熔炼舱壳体1、熔炼舱门1.1、熔炼舱锁紧环组件1.2、熔炼舱观测窗1.3、熔炼舱可调节摄像仪1.4和熔炼舱排气阀1.5；熔炼舱壳体1为一端开口的筒形壳体，熔炼舱壳体1的轴线方向水平设置，熔炼舱门1.1通过熔炼舱锁紧环组件1.2 密封盖装在熔炼舱壳体1的开口端上，熔炼舱门1.1上安装有熔炼舱观测窗1.3，熔炼舱壳体1的顶部密封安装有熔炼舱可调节摄像仪1.4，熔炼舱排气阀1.5安装在熔炼舱壳体1的外侧壁上，熔炼舱门1.1由双层不锈钢制造，内设有介质流通通道。通水进行水冷却。

熔炼舱还包括离心浇注盘1.6，离心浇注盘1.6设置在熔炼舱壳体1内，离心浇注盘1.6底部通过转轴与外部驱动机构连接，离心浇注盘1.6的转轴与熔炼舱壳体1密封转动连接。

熔炼室炉体1由双层不锈钢结构制成，中间隔层通水冷却，用于熔炼室实现真空、惰性气体保护和高压气体环境。熔炼舱用于形成独立的密封空间，熔炼舱壳体1采用不锈钢材料制备；熔炼舱门1.1用于装熔炼材料、维修、清理坩埚，熔炼舱门1.1采用不锈钢材料制备；熔炼舱锁紧环组件1.2，用于把舱体与舱门压紧形成不泄露气体的结构；熔炼舱观测窗1.3主体与熔炼舱门1.1固定连接，通过观测口处的耐热玻璃观测合金熔炼过程中舱内的状况；熔炼舱可调节摄像仪1.4安装在熔炼舱壳体1焊接成一体的观测口上，观测口处采用球面密封结构，能够实现摄像仪多角度摄像功能，熔炼舱排气阀1.5用于排出熔炼舱内的气体；离心浇注盘1.6用于借助离心力的方法可以实现金属液浇注成形的功能。

进一步：熔炼舱锁紧环组件1.2包括熔炼舱锁紧环1.21、两个锁紧法兰1.22和两个锁紧油缸1.23，一个锁紧法兰1.22沿径向均布设有锯齿形凸起，熔炼舱锁紧环1.21为环形体，且环形体的内侧壁沿径向加工有环形槽，熔炼舱锁紧环1.21一侧的侧壁上加工有与锁紧法兰1.22上每个锯齿形凸起配合的锯齿形凹槽，熔炼舱壳体1的开口端固定安装有另一个锁紧法兰1.22，熔炼舱门1.1上与熔炼舱壳体1的连接端上固定安装有加工锯齿形凸起的锁紧法兰1.22，每个锁紧法兰1.22的一个端面上嵌装有密封圈，加工有锯齿形凸起锁紧法兰1.22的另一端面沿径向均布设有多个楔形块，熔炼舱锁紧环1.21环形槽的一个侧壁上沿径向加工有多个楔形块，且锁紧法兰1.22上楔形块与熔炼舱锁紧环 1.21的楔形块一一对应设置，两个锁紧油缸1.23对称设置在熔炼舱锁紧环1.21上，每个锁紧油缸1.23的活塞杆与熔炼舱锁紧环1.21铰接设置，每个锁紧油缸1.23的缸体与熔炼舱壳体1铰接设置，锁紧法兰1.22上每个锯齿形凸起均穿过熔炼舱锁紧环1.21上对应的锯齿形凹槽并设置在熔炼舱锁紧环1.21的环形槽内，两个锁紧法兰1.22均设置在熔炼舱锁紧环1.21的环形槽内，且两个锁紧法兰1.22嵌装有密封圈的端面相对设置。

进一步：感应加热系统2包括感应线圈2.1和合金熔炼冷壁坩埚2.3，合金熔炼冷壁坩埚2.3设置在熔炼舱壳体1的悬臂托板上，感应线圈2.1设置在合金熔炼冷壁坩埚2.3 外部，感应线圈2.1内设置有感应线圈冷却水通道2.2，合金熔炼冷壁坩埚2.3设置有冷壁坩埚冷却水通道2.4。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

进一步：合金熔炼冷壁坩埚2.3包括坩埚底2.33、坩埚底部与侧壁绝缘圈2.34、坩埚底绝缘密封圈2.35、坩埚底分配器绝缘密封圈2.36、冷却水分配器2.37、坩埚组装套2.38、坩埚组装固定盘2.39、冷却水进入管2.311、冷却水排出管2.312、多个导流管绝缘密封圈2.314、多个坩埚固定螺栓2.310、多个冷却水导流管2.313、多个坩埚壁绝缘层2.316和多个坩埚壁单片2.31；

坩埚壁单片2.31的横截面为弧形，且坩埚壁单片2.31的外弧面上加工有卡台，坩埚壁单片2.31沿长度方向加工有坩埚冷却水进入通道2.32和坩埚冷却水流回通道2.315，坩埚冷却水进入通道2.32的顶部和坩埚冷却水流回通道2.315的顶部连通，多个坩埚壁单片2.31沿径向依次拼装组成环形体，多个坩埚壁单片2.31的卡台组成环形卡台，相邻两个坩埚壁单片2.31之间设有一个坩埚壁绝缘层2.316，

坩埚底2.33为圆形板，圆形板上端面加工有与环形体配合的圆形凸起，圆形凸起的外圆面沿径向加工有绝缘圈安装槽，坩埚底部与侧壁绝缘圈2.34套装在圆形凸起外圆面的绝缘圈安装槽上，圆形板上沿径向均布加工有多个冷却水进入孔和多个冷却水流回孔，冷却水进入孔的个数和多个冷却水流回孔的个数均与坩埚壁单片2.31的个数相同，冷却水进入孔为圆形通孔，冷却水流回孔为圆形沉孔，多个冷却水进入孔的中心连接组成的圆和多个冷却水流回孔中心连接组成的圆重合，坩埚底2.33设置在多个坩埚壁单片2.31 组成环形体的底部，圆形板下端面沿径向加工有分配器绝缘密封圈安装槽，冷却水分配器 2.37为圆柱体，圆柱体上端面加工有分配器绝缘密封圈安装槽和进水凹槽，分配器绝缘密封圈位于进水凹槽外部，进水凹槽底部加工有进水接口和多个回水导流管接口，进水接口位于进水凹槽底部中心线设置，多个回水导流管接口沿径向均布设置，多个回水导流管底部设有回水汇集槽，回水汇集槽底部设有回水孔，坩埚底2.33设置在多个坩埚壁单片 2.31组成环形体的底部，冷却水分配器2.37设置在坩埚底2.33的底部，坩埚底分配器绝缘密封圈2.36嵌装在坩埚底2.33的分配器绝缘密封圈安装槽和冷却水分配器2.37的分配器绝缘密封圈安装槽内，每个冷却水导流管2.313顶部与一个坩埚壁单片2.31的坩埚冷却水流回通道2.315通过导流管绝缘密封圈2.314密封连接，每个冷却水导流管 2.313的底部与冷却水分配器2.37的回水导流管接口通过导流管绝缘密封圈2.314密封连接，冷却水排出管2.312与回水孔密封连通，冷却水进入管2.311与进水接口密封连通，冷却水分配器2.37上端面的进水凹槽与坩埚底2.33的冷却水进入孔底部连通，坩埚底 2.33的冷却水进入孔顶部通过坩埚底绝缘密封圈2.35与每个坩埚壁单片2.31上坩埚冷却水进入通道2.32底部连通，坩埚组装套2.38套装在多个坩埚壁单片2.31组成环形卡台上，坩埚底2.33和冷却水分配器2.37上，且坩埚组装套2.38的底部通过多个坩埚固定螺栓2.310与坩埚组装固定盘2.39固定连接。

坩埚壁单片2.31的个数为14个，坩埚底2.33与坩埚壁单片2.31组成环形体通过坩埚底部与侧壁绝缘圈2.34绝缘密封，坩埚壁单片2.31为无氧铜材料制成的坩埚壁单片，坩埚底2.33为无氧铜材料制成的坩埚底，坩埚底部与侧壁绝缘圈2.34为氟橡胶材料制成的坩埚底部与侧壁绝缘圈，坩埚底绝缘密封圈2.35是由硅橡胶材料制成的坩埚底绝缘密封圈，坩埚底分配器绝缘密封圈2.36是由硅橡胶材料制成的坩埚底分配器绝缘密封圈，冷却水分配器2.37是由s316不锈钢材制成的冷却水分配器，坩埚组装套2.38是由绝缘材料制成的坩埚组装套，坩埚组装固定盘2.39是由s316不锈钢材制成的坩埚组装固定盘 2.39，冷却水进入管2.311是由s316不锈钢材制成的冷却水进入管，冷却水排出管2.312 是由s316不锈钢材制成的冷却水排出管，冷却水导流管2.313是由s316不锈钢材制成的冷却水导流管，导流管绝缘密封圈2.314是由硅橡胶材料制成的导流管绝缘密封圈，坩埚壁绝缘层2.316为绝缘垫片或表面涂有绝缘材料的垫片。通过水冷避免铜自身被感应熔化。由于水冷的作用熔炼时铜坩埚是冷的，在坩埚内表面形成一个合金薄壳层保护着液体合金免于杂质污染，保证了实现非晶合金的洁净度。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

进一步：逆重力充填舱3包括舱体3.1、充填舱动板3.3、充填舱数据采集窗3.6、充填舱上门密封圈3.8、充填舱上门锁紧环3.9、充填舱上盖3.10、充填舱观测窗3.11、充填舱上门驱动缸3.12、充填舱上盖支撑臂3.14、充填舱惰性气体输入阀3.15、充填舱排气阀3.16、换热介质输入阀3.17、换热介质输排出阀3.18、充填舱电力输入系统3.19 和四个充填舱动板驱动缸3.13；

舱体3.1为顶部开口的壳体，舱体3.1底部加工有逆重力充填舱底口，充填舱动板3.3为板体，充填舱动板3.3设置在舱体3.1内，舱体3.1固定安装在熔炼舱上，充填舱数据采集窗3.6安装在熔炼舱上方舱体3.1的外侧壁上，舱体3.1上方设有充填舱顶口 3.7，舱体3.1顶部通过管体与接口法兰固定连接，接口法兰顶部设有充填舱上门密封圈 3.8，充填舱上门锁紧环3.9套设在充填舱顶口3.7的接口法兰上，充填舱上盖3.10的法兰设置在充填舱上门锁紧环3.9内，充填舱顶口3.7与充填舱上盖3.10密封连接，充填舱观测窗3.11安装在充填舱上盖3.10上，充填舱上盖支撑臂3.14的竖直杆转动连接安装在熔炼舱上，充填舱上门驱动缸3.12缸体安装在充填舱上盖支撑臂3.14的横梁上，充填舱上门驱动缸3.12的活塞杆与充填舱上盖3.10固定连接，四个充填舱动板驱动缸3.13 竖直设置在充填舱上盖3.10两侧的舱体3.1上，充填舱动板驱动缸3.13缸体固定安装在舱体3.1上，每个充填舱动板驱动缸3.13的活塞杆伸入舱体3.1并与充填舱动板3.3固定连接，充填舱惰性气体输入阀3.15和充填舱排气阀3.16固定安装在舱体3.1的侧壁上并与舱体3.1连通，换热介质输入阀3.17和换热介质输排出阀3.18均通过介质管与舱体 3.1密封连通，充填舱电力输入系统3.19与舱体3.1密封连通。充填舱电力输入系统3.19 用于充填舱动板3.3和非晶构件成形模具5铸型加热元件配电。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

舱体3.1由双层不锈钢制造，中间通水进行水冷却。用于浇注室形成真空、惰性气体和高压气体环境。充填舱动板3.3内部带有冷却通道。用于与模具换热、安装承载铸型、实现熔炼舱与逆重力充填舱3隔开的多重功能。充填舱数据采集窗3.6安装检测仪便于实时监测记录反重力浇注过程中的铸件成形和非晶形成状况。舱体3.1为顶部开口用于装卸铸型、升液管。充填舱上门锁紧环3.9为Q345R钢材环锻工艺制造，用于浇注室锁紧密封。充填舱观测窗3.11用于人工观测浇注过程状况或安装仪器检测浇注数据。充填舱上门驱动缸3.12用于升降充填舱上盖3.10。充填舱动板驱动缸3.13用于升降充填舱动板3.3，实现熔炼舱与逆重力充填舱3打开或连通更换铸型操作。充填舱上盖支撑臂3.14用于充填舱上盖3.10升起后转动到偏离舱体3.1顶部开口的位置，以利于进行逆重力充填舱3 内的铸型等装卸。充填舱惰性气体输入阀3.15用于反重力浇注时排放浇注室内气体。充填舱排气阀3.16为浇注室真空阀或进气阀，用于浇注室需要负压时抽真空或者用于浇注室需要某种惰性气体时充入惰性气体。

进一步：充填舱上盖3.10上法兰沿径向均布设有锯齿形凸起，充填舱上门锁紧环3.9 为环形体，环形体内侧壁沿径向加工有环形槽，环形槽顶部侧壁沿径向均布加工有锯齿形凹槽，环形槽顶部侧壁沿径向均布加工有多个楔形块，充填舱上盖3.10上法兰的上端面沿径向加工有多个楔形块，且环形槽的每个楔形块均与充填舱上盖3.10上法兰的楔形块一一对应设置，充填舱上门锁紧环3.9上对应设有两个上门锁紧油缸，锁紧油缸的活塞杆与充填舱上门锁紧环3.9铰接，每个上门锁紧油缸的缸体与舱体3.1转动连接。旋转充填舱上门锁紧环3.9使充填舱上门锁紧环3.9楔形块与充填舱顶口3.7接口法兰的楔形块相互挤压，并通过充填舱上门密封圈3.8对充填舱顶口3.7和充填舱上盖3.10进行密封。

进一步：充填舱动板3.3为方形板体，充填舱动板3.3上设有多个模具换热介质通道，模具换热介质通道上设有模具换热介质进入口3.4和模具换热介质排出口3.5，多个模具换热介质通道通过管路顺次连通，且一个端部的模具换热介质进入口3.4与换热介质输入阀3.17通过介质管连通，另一个端部模具换热介质排出口3.5与换热介质输排出阀3.18通过介质管连通，舱体3.1底部的逆重力充填舱底口四周嵌装有充填舱下门密封圈3.2，充填舱动板3.3设置在充填舱下门密封圈3.2上方。模具换热介质通道上设有模具测温传感器，通过模具换热介质进入口3.4和模具换热介质排出口3.5流通的介质对充填舱动板 3.3进行温度调整，通过充填舱下门密封圈3.2对逆重力充填舱3和熔炼舱之间进行密封。

进一步：充填舱观测窗3.11包括调节观测窗体3.111、转球支承环3.112、转球3.113、转球压环3.114、观测窗紧固盘3.116、观测角调节窗3.117、玻璃密封盖3.119、两个耐热透明玻璃3.118和多个橡胶密封圈3.115；调节观测窗体3.111上沿长度方向加工有阶梯孔，一个耐热透明玻璃3.118设置在调节观测窗体3.111上的阶梯孔内，阶梯孔的一端为锥形扩孔，且耐热透明玻璃3.118的两侧分别设有一个橡胶密封圈3.115，转球支承环3.112一端靠近耐热透明玻璃3.118安装在调节观测窗体3.111的阶梯孔内，转球支承环3.112的另一端内环加工有与转球3.113配合的内弧面，转球3.113安装在转球支承环3.112内，转球压环3.114加工有与转球3.113配合的内弧面，转球压环3.114套装在转球3.113上，且转球压环3.114的内弧面与转球3.113的外弧面配合设置，观测窗紧固盘 3.116设置在调节观测窗体3.111上的阶梯孔内，观测窗紧固盘3.116的一端顶在转球压环3.114上，观测窗紧固盘3.116的一端与转球压环3.114之间设有一个橡胶密封圈 3.115，观测窗紧固盘3.116的另一端加工有锥形扩孔，且观测窗紧固盘3.116与调节观测窗体3.111的阶梯孔螺纹连接，观测角调节窗3.117的一端与转球3.113螺纹连接，玻璃密封盖3.119通过螺栓固定安装在观测角调节窗3.117的一端上，另一个耐热透明玻璃 3.118设置在玻璃密封盖3.119和观测角调节窗3.117之间，且一个橡胶密封圈3.115设置在耐热透明玻璃3.118和玻璃密封盖3.119之间。

耐热透明玻璃3.118的两侧通过橡胶密封圈3.115进行密封，通过调节观测角调节窗 3.117带动转球3.113转动，进而进行观察。

进一步：逆重力充填升液管4包括升液管法兰4.1、升液管下密封垫4.2、升液管上密封垫4.3和升液直管，升液管法兰4.1与升液直管顶部密封固定，升液管下密封垫4.2 设置在升液管法兰4.1下方，升液管上密封垫4.3设置在升液管法兰4.1上方。

进一步：非晶构件成形模具5为长方体，长方体底部设有非晶合金成形腔5.2，长方体底端面加工有模具直浇道5.1，长方体上端面竖直加工有模具排气孔5.3，非晶合金成形腔5.2与模具直浇道5.1和模具排气孔5.3连通。

进一步：充填舱动板3.3上加工有充填升液管安装槽，充填升液管安装槽上加工有升液管密封垫安装槽，升液管下密封垫4.2嵌装在升液管密封垫安装槽内，升液管法兰4.1安装在充填舱动板3.3上充填升液管安装槽内，非晶构件成形模具5设置在升液管法兰 4.1和升液管上密封垫4.3上方，模具直浇道5.1与升液管法兰4.1的环形孔对应设置。

进一步：计算机控制执行器包括计算机控制中心110、逆重力填充控制单元109、非晶合金熔炼控制单元108、液压系统107、惰性气体气源106、换热介质105、温度控制系统104、电源103、冷却水源102、真空机组101、惰性气体控制阀11、换热介质控制阀 10、测温系统9、电力输送系统8、冷却水控制阀7和真空系统控制阀6；真空系统控制阀6通过管路与熔炼舱密封连通，真空系统控制阀6的另一端与真空机组101连通，冷却水控制阀7的一端通过冷却水管与感应加热系统2连通，冷却水控制阀7的另一端与冷却水源102连通，电力输送系统8的一端与感应加热系统2连接，电力输送系统8的另一端与电源103连接，测温系统9的温度传感器安装在感应加热系统2和逆重力充填舱3上，测温系统9与温度控制系统104连接，换热介质105与逆重力充填舱3和非晶构件成形模具5连通，换热介质控制阀10安装在换热介质105上，惰性气体控制阀11一端与熔炼舱连通，惰性气体控制阀11的另一端与惰性气体气源106连通，液压系统107与逆重力充填舱3连通，逆重力填充控制单元109与液压系统107、惰性气体气源106和换热介质105 连接，温度控制系统104、电源103、冷却水源102和真空机组101与非晶合金熔炼控制单元108连接，计算机控制中心110与逆重力填充控制单元109和非晶合金熔炼控制单元 108连接。计算机控制中心110控制逆重力填充控制单元109和非晶合金熔炼控制单元108 进行控制工作，逆重力填充控制单元109控制液压系统107、惰性气体气源106和换热介质105进行控制工作，非晶合金熔炼控制单元108控制温度控制系统104、电源103、冷却水源102和真空机组101进行控制工作。

惰性气体控制阀11用于熔炼和反重力浇注过程中惰性气体的输入。测温系统9用于测试坩埚内液体合金和逆重力充填舱3的温度。电力输送系统8为电力输入总接线端，用于装置内部所需电力供应。冷却水控制阀7用于合金熔炼冷壁坩埚2.3、感应线圈2.1、非晶构件成形模具5、以及熔炼舱和逆重力充填舱3冷水供应。真空系统控制阀6用于熔炼舱与真空机组101的连接，便于对熔炼室抽真空。熔炼舱排气阀1.5用于熔炼室排放惰性气体。

进一步：冷却水控制阀7的出口端通过冷却水管与感应加热系统2上感应线圈冷却水通道2.2的入水口连通，感应线圈冷却水通道2.2出水口与外部回水管连通，电力输送系统8与感应加热系统2上感应线圈2.1连接，测温系统9的温度传感器分别安装在感应加热系统2的合金熔炼冷壁坩埚2.3和逆重力充填舱3的舱体3.1上，换热介质控制阀10 与通过管路与换热介质控制阀10安装在逆重力充填舱3上模具换热介质进入通道3.4的入口连通，模具换热介质排出通道3.5出口管与换热介质105连通，非晶构件成形模具5 上设有换热介质通道，构件成形模具5换热介质通道的入口端与换热介质控制阀10连通，构件成形模具5换热介质通道的出口端与换热介质105连通。通过测温系统9测量合金熔炼冷壁坩埚2.3和充填舱动板3.3和非晶构件成形模具5的温度，通过冷却水控制阀7 控制感应加热系统2内合金熔炼冷壁坩埚2.3、充填舱动板3.3和非晶构件成形模具5的温度。

进一步：非晶构件成形模具5包括加热介质输送泵5.6、加热介质管道电磁阀5.7、加热介质存储罐5.8、温度检测仪5.10、氮气输送电磁阀5.11、冷却介质输送电磁阀5.12、液氮存储罐5.13和汽化器5.14；非晶构件成形模具5上设有非晶合金成形腔5.2和模具直浇道5.1，非晶合金成形腔5.2外壁上加工有加热介质流道5.4和冷却介质流道5.5，加热介质存储罐5.8通过加热介质输送泵5.6与加热介质流道5.4入口连通，加热介质流道5.4出口与外部加热介质回收管道连通，液氮存储罐5.13通过汽化器5.14与冷却介质流道5.5连通，冷却介质输送电磁阀5.12安装在汽化器5.14和冷却介质流道5.5之间的管路上，加热介质输送泵5.6和冷却介质输送电磁阀5.12均与计算机控制中心110连接，加热介质管道电磁阀5.7安装在加热介质存储罐5.8和加热介质输送泵5.6之间的管路上，液氮存储罐5.13通过汽化器5.14和氮气输送电磁阀5.11与加热介质流道5.4连通，氮气输送电磁阀5.11设置在汽化器5.14与加热介质流道5.4之间的管路上，温度检测仪 5.10设置在非晶构件成形模具5上，温度检测仪5.10与算机控制中心110连接，且通过温度检测仪5.10测量非晶构件成形模具5的温度并反馈至计算机控制中心110。

所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：启动熔炼舱锁紧环组件1.2打开熔炼舱门1.1，把配比好的合金的原物料装入合金熔炼冷壁坩埚2.3内，关闭熔炼舱门1.1并通过熔炼舱锁紧环组件1.2将熔炼舱门1.1和熔炼舱壳体1密封；

步骤二：启动充填舱上门驱动缸3.12打开浇注室充填舱上盖3.10，将逆重力充填升液管4的底部穿过舱体3.1底部逆重力充填舱底口伸入到合金熔炼冷壁坩埚2.3上方；

步骤三：把模具直浇道5.1对准逆重力充填升液管4的升液直管，并将非晶构件成形模具5与充填舱动板3.3固定，非晶构件成形模具5、逆重力充填升液管4和充填舱动板3.3之间密封设置，并实现逆重力充填升液管4内孔与非晶合金成形腔5.2连通；

步骤四：启动充填舱动板驱动缸3.13使充填舱动板3.3下降压紧充填舱下门密封圈3.2，实现熔炼舱和逆重力充填舱3之间的密封；

步骤五：再次启动充填舱上门驱动缸3.12下降，关闭充填舱上盖3.10，使舱体3.1顶部开口密封，至此步骤把设备形成了熔炼舱和逆重力充填舱3两个独立的密封空间；

步骤六：同步启动四个充填舱动板驱动缸3.13使充填舱动板3.3上升，打开舱体3.1 底部逆重力充填舱底口实现熔炼舱和逆重力充填舱3互通；启动冷却水源102和冷却水控制阀7对冷壁坩埚、感应线圈部位进行连续的冷却，启动真空机组101和真空系统控制阀6对熔炼舱和逆重力充填舱3同时连续的抽真空；

步骤七：当熔炼舱和逆重力充填舱3真空压力低于1×10^-5mpa时，启动电力输送系统 8开始熔炼合金；

步骤八：合金开始熔炼的同时，开启惰性气体控制阀11、换热介质控制阀10和电力输送系统8进行工作，随时准备充填；

步骤九：利用熔炼舱可调节摄像仪1.4观测到块状金属料被加热熔化成液体时，关闭真空系统控制阀6打开惰性气体控制阀11对熔炼舱和逆重力充填舱3同时充入高纯度氩气，当熔炼室内气体压力达参数要求时，关闭惰性气体控制阀11停止输入氩气，利用测温系统9测试液体合金的温度是否达到充填温度；

步骤十：当计算机控制中心110检测到合金液体温度、合金熔炼冷壁坩埚2.3、非晶构件成形模具5温度、熔炼舱和逆重力充填舱3压力均满足充填参数时，启动充填舱动板驱动缸3.13，使充填舱动板3.3下降压紧充填舱下门密封圈3.2，实现熔炼舱和逆重力充填舱3之间密封；

步骤十一：计算机控制中心110开启充填舱排气阀3.16排出舱体3.1内的氩气，使舱体3.1压力逐渐减少，使舱体3.1内气体压力下降到0.20～0.45Mpa之间，由于在熔炼舱和逆重力充填舱3之间形成了压力差ΔP，当舱体3.1的氩气不断排出、压力不断减少，导致熔炼舱与逆重力充填舱3的压力差ΔP逐渐增大，当ΔP增大到某个临界值时，作用在熔炼坩埚液面上的压力迫使液体合金沿着逆重力充填升液管4逐渐的、平稳的上升通过模具直浇道5.1进入非晶合金成形腔5.2内，与此同时，非晶合金成形腔5.2内的背压气体从模具排气孔5.3排出，减少了液体合金充填非晶构件成形模具5过程中的阻力保证了液态合金液面平稳的上升，直至合金液体充满非晶构件成形模具5；

步骤十二：在完成液体金属充填非晶合金成形腔5.2过程的同时，计算机控制中心110立刻发出指令使非晶构件成形模具5快速换热，通过非晶合金成形腔5.2和冷却介质把液体合金的热量传导，使非晶合金成形腔5.2内合金液体的冷却速度达到0.001℃～1℃/每秒的条件，

当非晶构件成形模具5检测到非晶合金成形腔5.2内的液体合金瞬间凝固成固体非晶合金构件时，立刻打开熔炼舱排气阀1.5排放熔炼室惰性气体，使熔炼舱内气体压力与逆重力充填舱3内气体压力相等时，逆重力充填升液管4内尚未凝固的液体金属依靠自身重力的作用回流到坩埚内，启动充填舱动板驱动缸3.13上升动板带动逆重力充填升液管4 脱离坩埚。至此，完成了非晶合金构件的逆重力充填过程，待合金熔炼冷壁坩埚2.3和逆重力充填升液管4尚有余热的部件冷却到安全温度时，打开熔炼舱门1.1，清理合金熔炼冷壁坩埚2.3。打开充填舱上盖3.10，取出非晶构件成形模具5清理出大尺寸复杂非晶合金逆重力充填。

具体实施方式二：结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤一中通过锁紧油缸1.23的活塞杆带动熔炼舱锁紧环1.21在两个锁紧法兰1.22上转动，并通过锁紧法兰1.22上的楔形铁块与熔炼舱锁紧环1.21的楔形铁块在熔炼舱锁紧环1.21转动时产生挤压，进而使两个锁紧法兰1.22 挤压密封。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤二中充填舱上门驱动缸3.12打开浇注室充填舱上盖3.10，并通过充填舱上盖支撑臂3.14将充填舱上盖3.10升起后转动到偏离舱体3.1 顶部开口的位置，便于进行逆重力充填舱3内的充填件的装卸。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤三中升液管法兰4.1上方通过升液管上密封垫4.3与非晶构件成形模具5密封，升液管法兰4.1下方通过升液管下密封垫4.2与充填舱动板3.3密封。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图7-图18说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤五中舱体3.1顶部开口是通过充填舱上门锁紧环 3.9上锁紧油缸的活塞杆伸缩带动充填舱上门锁紧环3.9旋转，使充填舱上门锁紧环3.9楔形块与充填舱上盖3.10上法兰的楔形块相互挤压，并通过充填舱上门密封圈3.8对充填舱顶口3.7和充填舱上盖3.10进行密封。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图19-图23说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤八中换热介质控制阀10是通过换热介质输入阀3.17和换热介质输排出阀3.18对充填舱动板3.3进行热交换。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：结合图1、图19和图20说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤九中是利用测温系统9测试合金熔炼冷壁坩埚2.3液体合金的温度和逆重力充填舱3的温度是否达到充填温度。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：结合图21和图22说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤十中充填舱动板3.3下降压紧充填舱下门密封圈3.2时，充填舱动板3.3带动逆重力充填升液管4下降，并将逆重力充填升液管4底端伸入至合金熔炼冷壁坩埚2.3内合金液体的中下部位置。其它组成和连接方式与具体实施方式四、六或七相同。

具体实施方式九：结合图1和图23说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤十一中在熔炼舱和逆重力充填舱3之间的压力差ΔP为0.15Mpa-0.4Mpa。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤十二中非晶构件成形模具5与换热介质输入阀3.17和换热介质输排出阀3.18连接，通过换热介质泵105和换热介质控制阀10的冷却介质对非晶构件成形模具5快速换热。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，步骤一中合金的原物料是非晶合金。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

Claims (10)

1.一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：启动熔炼舱锁紧环组件(1.2)打开熔炼舱门(1.1)，把配比好的合金原物料装入合金熔炼冷壁坩埚(2.3)内，关闭熔炼舱门(1.1)并通过熔炼舱锁紧环组件(1.2)将熔炼舱门(1.1)和熔炼舱壳体(1)密封；

步骤二：启动充填舱上门驱动缸(3.12)打开浇注室充填舱上盖(3.10)，将逆重力充填升液管(4)的底部通过舱体(3.1)底部逆重力充填舱底口伸入到合金熔炼冷壁坩埚(2.3)上方；

步骤三：把模具直浇道(5.1)对准逆重力充填升液管(4)的升液直管，并将非晶构件成形模具(5)与充填舱动板(3.3)固定，非晶构件成形模具(5)、逆重力充填升液管(4)和充填舱动板(3.3)之间密封设置，并实现逆重力充填升液管(4)内孔与非晶合金成形腔(5.2)连通；

步骤四：启动充填舱动板驱动缸(3.13)使充填舱动板(3.3)下降压紧充填舱下门密封圈(3.2)，实现熔炼舱和逆重力充填舱(3)之间的密封；

步骤五：再次启动充填舱上门驱动缸(3.12)下降，关闭充填舱上盖(3.10)，使舱体(3.1)顶部开口密封，至此步骤把设备形成了熔炼舱和逆重力充填舱(3)两个独立的密封空间；

步骤六：同步启动四个充填舱动板驱动缸(3.13)使充填舱动板(3.3)上升，打开舱体(3.1)底部逆重力充填舱底口实现熔炼舱和逆重力充填舱(3)互通；启动冷却水源(102)和冷却水控制阀(7)对冷壁坩埚、感应线圈部位进行连续的冷却，启动真空机组(101)和真空系统控制阀(6)对熔炼舱和逆重力充填舱(3)同时连续的抽真空；

步骤七：当熔炼舱和逆重力充填舱(3)真空压力低于1×10^-5mpa时，启动电力输送系统(8)开始熔炼合金；

步骤八：合金开始熔炼的同时，开启惰性气体控制阀(11)、换热介质控制阀(10)和电力输送系统(8)进行工作，随时准备充填；

步骤九：利用熔炼舱可调节摄像仪(1.4)观测到块状金属料被加热熔化成液体时，关闭真空系统控制阀(6)打开惰性气体控制阀(11)对熔炼舱和逆重力充填舱(3)同时充入高纯度氩气，当熔炼室内气体压力达参数要求时，关闭惰性气体控制阀(11)停止输入氩气，利用测温系统(9)测试液体合金的温度是否达到充填温度；

步骤十：当计算机控制中心(110)检测到合金液体温度非晶构件成形模具(5)温度、熔炼舱和逆重力充填舱(3)压力均满足充填参数时，启动充填舱动板驱动缸(3.13)，使充填舱动板(3.3)下降压紧充填舱下门密封圈(3.2)，实现熔炼舱和逆重力充填舱(3)之间密封；

步骤十一：计算机控制中心(110)开启充填舱排气阀(3.16)排出舱体(3.1)内的氩气，使舱体(3.1)压力逐渐减少，使舱体(3.1)内气体压力下降到0.20～0.45Mpa之间，由于在熔炼舱和逆重力充填舱(3)之间形成了压力差ΔP，当舱体(3.1)的氩气不断排出、压力不断减少，导致熔炼舱与逆重力充填舱(3)的压力差ΔP逐渐增大，当ΔP增大到某个临界值时，作用在熔炼坩埚液面上的压力迫使液体合金沿着逆重力充填升液管(4)逐渐的、平稳的上升通过模具直浇道(5.1)进入非晶合金成形腔(5.2)内，与此同时，非晶合金成形腔(5.2)内的背压气体从模具排气孔(5.3)排出，减少了液体合金充填非晶构件成形模具(5)过程中的阻力保证了液态合金液面平稳的上升，直至合金液体充满非晶构件成形模具(5)；

步骤十二：在完成液体金属充填非晶合金成形腔(5.2)过程的同时，计算机控制中心(110)立刻发出指令使非晶构件成形模具(5)快速换热，通过非晶合金成形腔(5.2)和冷却介质把液体合金的热量传导，使非晶合金成形腔(5.2)内合金液体的冷却速度达到0.001℃～1℃/每秒的条件，

当非晶构件成形模具(5)检测到非晶合金成形腔(5.2)内的液体合金瞬间凝固成固体非晶合金构件时，立刻打开熔炼舱排气阀(1.5)排放熔炼室惰性气体，使熔炼舱内气体压力与逆重力充填舱(3)内气体压力相等时，逆重力充填升液管(4)内尚未凝固的液体金属依靠自身重力的作用回流到坩埚内，启动充填舱动板驱动缸(3.13)上升动板带动逆重力充填升液管(4)脱离坩埚，至此，完成了非晶合金构件的逆重力充填过程，待合金熔炼冷壁坩埚(2.3)和逆重力充填升液管(4)尚有余热的部件冷却到安全温度时，打开熔炼舱门(1.1)，清理合金熔炼冷壁坩埚(2.3)，打开充填舱上盖(3.10)，取出非晶构件成形模具(5)清理出大尺寸复杂非晶合金逆重力充填。

2.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤一中通过锁紧油缸(1.23)的活塞杆带动熔炼舱锁紧环(1.21)在两个锁紧法兰(1.22)上转动，并通过锁紧法兰(1.22)上的楔形铁块与熔炼舱锁紧环(1.21)的楔形铁块在熔炼舱锁紧环(1.21)转动时产生挤压，进而使两个锁紧法兰(1.22)挤压密封。

3.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤二中充填舱上门驱动缸(3.12)打开浇注室充填舱上盖(3.10)，并通过充填舱上盖支撑臂(3.14)将充填舱上盖(3.10)升起后转动到偏离舱体(3.1)顶部开口的位置，便于进行逆重力充填舱(3)内的充填件的装卸。

4.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤三中升液管法兰(4.1)上方通过升液管上密封垫(4.3)与非晶构件成形模具(5)密封，升液管法兰(4.1)下方通过升液管下密封垫(4.2)与充填舱动板(3.3)密封。

5.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤五中舱体(3.1)顶部开口是通过充填舱上门锁紧环(3.9)上锁紧油缸的活塞杆伸缩带动充填舱上门锁紧环(3.9)旋转，使充填舱上门锁紧环(3.9)楔形块与充填舱上盖(3.10)上法兰的楔形块相互挤压，并通过充填舱上门密封圈(3.8)对充填舱顶口(3.7)和充填舱上盖(3.10)进行密封。

6.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤八中换热介质控制阀(10)是通过换热介质输入阀(3.17)和换热介质输排出阀(3.18)对充填舱动板(3.3)进行热交换。

7.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤九中是利用测温系统(9)测试合金熔炼冷壁坩埚(2.3)液体合金的温度和逆重力充填舱(3)的温度是否达到充填温度。

8.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤十中充填舱动板(3.3)下降压紧充填舱下门密封圈(3.2)时，充填舱动板(3.3)带动逆重力充填升液管(4)下降，并将逆重力充填升液管(4)底端伸入至合金熔炼冷壁坩埚(2.3)内合金液体的中下部位置。

9.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤十一中在熔炼舱和逆重力充填舱(3)之间的压力差ΔP为0.15Mpa-0.4Mpa。

10.根据权利要求1所述一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，其特征在于:步骤十二中非晶构件成形模具(5)与换热介质输入阀(3.17)和换热介质输排出阀(3.18)连接，通过换热介质(105)和换热介质控制阀(10)的冷却介质对非晶构件成形模具(5)快速换热。

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