CN114288895A - 一种高温合金铸造机械搅拌设备 - Google Patents

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王自东
王艳林
陈晓华
朱谕至
陈凯旋
周伟
吴雪花
郭文文
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Abstract

本发明提供一种高温合金铸造机械搅拌设备,主要涉及合金铸造技术领域。高温合金铸造机械搅拌设备,包括外壳,所述外壳顶部固定安装支撑架,所述支撑架上一侧固定安装电机调整座,所述电机调整座上安装驱动电机,所述支撑架上中部固定安装搅拌轴座,所述搅拌轴座中转动安装搅拌轴,所述支撑架上转动安装分体式顶盖,所述外壳中设置隔温层,所述外壳中固定安装内层容器,所述内层容器中内壁上设置螺旋导流层,所述搅拌轴底部安装搅拌装置,所述搅拌装置包括扭转叶片,所述扭转叶片关于搅拌轴圆周对称设置有四个。本发明的有益效果在于:本发明能够通过合理的结构设计,使容器内合金溶液能够在多个方向上充分流动,达到较好的搅拌混匀效果。

Description

一种高温合金铸造机械搅拌设备
技术领域
本发明主要涉及合金铸造技术领域,具体是一种高温合金铸造机械搅拌设备。
背景技术
高温合金的化学成分非常复杂,一般包含十多种合金元素以及一些不可避免的杂质元素。作为新一代沉淀强化镍基高温合金,GH4720Li的合金化程度非常高,主要强化相γ'的形成元素Al和Ti含量之和高达7.5%,在增加γ'的体积分数的同时,铸态组织晶界处由于Ti元素的偏析形成了(γ'+γ)共晶相,在变形过程中,(γ'+γ)共晶会作为裂纹萌生源,严重影响GH4720Li合金的变形能力。
传统铸造在稳定状态下金属是以枝晶方式长大,在凝固过程中容易出现成分偏析和粗大的树枝晶。对于GH4169合金,树枝间富Nb、Ti元素,枝干部位则贫Nb、Ti元素,易造成冶金缺陷,如黑斑、白斑、碳化物偏聚等。若不采取有效措施,这类严重的成分偏析会遗传至材料成品中,形成粗细晶条带偏析、δ相与γ″相的条带偏析,造成组织与性能的不均匀性直接影响产品质量。具体表现为:在变形加工过程中,晶界处的脆性低熔点相会严重降低铸坯的热加工塑性,同时宏观的组织不均匀性更容易导致变形失稳,呈现不均匀变形,在后续加工中容易产生裂纹等缺陷,降低产品性能;而在受载服役过程中,晶界处的脆性相由于变形协调能力差,在受力变形中不能稳定维持材料的加工硬化从而导致早期裂纹萌生,损害性能。([2]石骁.电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭凝固和偏析行为基础研究[D].北京科技大学,2020.)为了减轻和改善成分偏析,提高材料成分和组织的均匀性,在金属铸造过程中常见动态晶粒细化的方法有机械搅拌、电磁搅拌、气泡搅拌、机械振动和超声波振动等,通过以上方法对合金熔体进行预处理,达到控制凝固组织的目的。
机械搅拌易操作且调节方便,但也存在一些问题,例如常见的机械搅拌方式容易使合金溶液出现离心分离,比重较大的部分被甩到容器的四周,比重较小的部分则留在中心,从而加剧了熔体凝固过程的不均匀性,旋转的速度越高,这种分离现象越突出,搅拌变成了离心分离,因此采用传统的机械搅拌方式搅拌合金溶液效果不佳。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供了一种高温合金铸造机械搅拌设备,它能够通过搅拌装置中的扭转叶片使合金溶液转动,同时螺旋叶片不断将容器底部中心的溶液不断推向四周,容器上部的溶液不断向下流动补充,容器内壁附近转动的溶液在螺旋导流层不断向上运动,从而使容器内合金溶液能够在多个方向上充分流动,达到较好的搅拌混匀效果。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
一种高温合金铸造机械搅拌设备,包括外壳,所述外壳顶部固定安装支撑架,所述支撑架上一侧固定安装电机调整座,所述电机调整座上安装驱动电机,所述支撑架上中部固定安装搅拌轴座,所述搅拌轴座中转动安装搅拌轴,所述支撑架上转动安装分体式顶盖,所述外壳中设置隔温层,所述外壳中固定安装内层容器,所述内层容器中内壁上设置螺旋导流层,所述搅拌轴底部安装搅拌装置,所述搅拌装置包括扭转叶片,所述扭转叶片关于搅拌轴圆周对称设置有四个,所述扭转叶片外部上下侧分别固定连接加强圈,所述扭转叶片中转动安装螺旋叶片,所述搅拌轴能够分别驱动扭转叶片围绕搅拌轴转动和螺旋叶片自身转动。
所述驱动电机输出轴上固定安装驱动皮带轮,所述搅拌轴顶部固定安装从动皮带轮,所述驱动皮带轮与从动皮带轮之间设置传动皮带。
所述内层容器上部设置若干单向排气口,所述内层容器安装在外壳中后隔温层与内层容器之间具有腔体,所述外壳上设置通气管,所述通气管穿透隔温层连通腔体,所述内层容器底部设置出料管。
所述搅拌轴包括有内转筒、外转筒,所述内转筒与外转筒之间设置传动齿轮,所述传动齿轮通过固定轴安装在搅拌轴座中,所述搅拌装置固定连接外转筒底部,所述内转筒转动连接螺旋叶片。
所述电机调整座包括托架,所述托架上转动安装电机固定板,所述电机固定板上固定安装驱动电机,所述电机固定板一侧与托架设置调整螺栓。
所述外壳底部设置若干支撑腿。
对比现有技术,本发明的有益效果是:
本发明能够通过内外双层结构的搅拌轴分别驱动扭转叶片和螺旋叶片转动,扭转叶片带动使合金溶液转动,同时螺旋叶片不断将容器底部中心的溶液不断推向四周,容器上部的溶液不断向下流动补充,容器内壁附近转动的溶液在螺旋导流层不断向上运动,从而使容器内合金溶液能够在多个方向上充分流动,达到较好的搅拌混匀效果。
附图说明
附图1是本发明外部总体结构示意图;
附图2是本发明分体式顶盖打开后结构示意图;
附图3是本发明内部剖开结构示意图;
附图4是本发明驱动部分结构示意图;
附图5是本发明电机调整座局部放大结构示意图;
附图6是本发明搅拌轴内部截面结构示意图;
附图7是本发明单向排气口结构示意图;
附图8是本发明搅拌装置结构示意图;
附图9是本发明搅拌轴与螺旋叶片之间传动结构示意图;
附图10是本发明设备内合金溶液流动方向示意图。
附图中所示标号:1、外壳;2、支撑架;3、电机调整座;4、驱动电机;5、搅拌轴座;6、搅拌轴;7、分体式顶盖;8、隔温层;9、内层容器;10、螺旋导流层;11、通气管;31、托架;32、电机固定板;33、调整螺栓;40、驱动皮带轮;46、传动皮带;60、从动皮带轮;61、扭转叶片;62、加强圈;63、螺旋叶片;80、腔体;90、单向排气口;91、出料管;100、支撑腿;601、内转筒;602、外转筒;603、传动齿轮。
具体实施方式
结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
结合附图1-10,一种高温合金铸造机械搅拌设备,包括外壳1,所述外壳1顶部固定安装支撑架2,所述支撑架2上一侧固定安装电机调整座3,所述电机调整座3上安装驱动电机4,所述支撑架2上中部固定安装搅拌轴座5,所述搅拌轴座5中转动安装搅拌轴6,所述支撑架2上转动安装分体式顶盖7,所述外壳1中设置隔温层8,所述外壳1中固定安装内层容器9,所述内层容器9中内壁上设置螺旋导流层10,所述搅拌轴6底部安装搅拌装置,所述搅拌装置包括扭转叶片61,所述扭转叶片61关于搅拌轴6圆周对称设置有四个,所述扭转叶片61外部上下侧分别固定连接加强圈62,所述扭转叶片61中转动安装螺旋叶片63,所述搅拌轴6能够分别驱动扭转叶片61围绕搅拌轴6转动和螺旋叶片63自身转动,所述分体式顶盖7可转动开启,开启分体式顶盖7后可向内层容器9上方开口向其中添加合金溶液,所述内层容器9、搅拌轴6及搅拌装置采用耐高温陶瓷材质制成,能够耐受合金溶液的高温,所述隔温层8表面涂有银质反射层,隔温层8采用耐高温绝热材料制成,能够有效防止合金溶液通过辐射热传导的方式散失热量。
所述驱动电机4输出轴上固定安装驱动皮带轮40,所述搅拌轴6顶部固定安装从动皮带轮60,所述驱动皮带轮40与从动皮带轮60之间设置传动皮带46,所述驱动电机44依次通过驱动皮带轮40、传动皮带46、从动皮带轮60驱动搅拌轴6转动。
所述内层容器9上部设置若干单向排气口90,所述内层容器9安装在外壳1中后隔温层8与内层容器9之间具有腔体80,所述外壳1上设置通气管11,所述通气管11穿透隔温层8连通腔体80,所述内层容器9底部设置出料管91,单向排气口90中有向外侧开启的密封盖板,当腔体80中气压较高时能够推动密封盖板开启使气体能够顺利排出,当腔体80中气压较小时密封盖板会在大气压的作用下将单向排气口90封闭;当合金溶液加入后通过通气管11将腔体中抽成真空状态,减少合金溶液通过热传导方式散失的热量。
所述搅拌轴6包括有内转筒601、外转筒602,所述内转筒601与外转筒602之间设置传动齿轮603,所述传动齿轮603通过固定轴安装在搅拌轴座5中,所述搅拌装置固定连接外转筒602底部,所述内转筒601转动连接螺旋叶片63,所述从动皮带轮60与内转筒601顶端固定连接,当驱动电机4驱动内转筒601转动时,在传动齿轮603的作用下外转筒602与内转筒601反向转动,由于该结构具有减速传动作用,外转筒转动速度明显低于内转筒转动速度。
所述电机调整座3包括托架31,所述托架31上转动安装电机固定板32,所述电机固定板32上固定安装驱动电机4,所述电机固定板32一侧与托架31设置调整螺栓33,通过调整螺栓33能够调整电机固定板32的位置进而能够调整驱动电机4的位置,以此来使传动皮带46能够保持张紧状态。
所述外壳1底部设置若干支撑腿100,支撑腿100将本设备撑起便于将合金溶液通过出料管91加入到铸模当中。
本装置的搅拌原理如下,所述搅拌装置位于内层容器9中底部,所述扭转叶片61在搅拌轴6的作用下带动合金溶液转动,所述螺旋叶片63转动将内层容器9中部的合金溶液推向内层容器9的边缘,当内层容器9中部合金溶液被搅拌装置推向边缘后上部的溶液随之向下流动进行补充,内层容器9边缘的合金溶液转动时在螺旋导流层10的作用下逐渐向容器上部运动,由此使设备内的合金溶液如附图10所示方向流动,进而使溶液混合均匀。

Claims (6)

1.一种高温合金铸造机械搅拌设备,包括外壳(1),其特征在于:所述外壳(1)顶部固定安装支撑架(2),所述支撑架(2)上一侧固定安装电机调整座(3),所述电机调整座(3)上安装驱动电机(4),所述支撑架(2)上中部固定安装搅拌轴座(5),所述搅拌轴座(5)中转动安装搅拌轴(6),所述支撑架(2)上转动安装分体式顶盖(7),所述外壳(1)中设置隔温层(8),所述外壳(1)中固定安装内层容器(9),所述内层容器(9)中内壁上设置螺旋导流层(10),所述搅拌轴(6)底部安装搅拌装置,所述搅拌装置包括扭转叶片(61),所述扭转叶片(61)关于搅拌轴(6)圆周对称设置有四个,所述扭转叶片(61)外部上下侧分别固定连接加强圈(62),所述扭转叶片(61)中转动安装螺旋叶片(63),所述搅拌轴(6)能够分别驱动扭转叶片(61)围绕搅拌轴(6)转动和螺旋叶片(63)自身转动。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造机械搅拌设备,其特征在于:所述驱动电机(4)输出轴上固定安装驱动皮带轮(40),所述搅拌轴(6)顶部固定安装从动皮带轮(60),所述驱动皮带轮(40)与从动皮带轮(60)之间设置传动皮带(46)。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造机械搅拌设备,其特征在于:所述内层容器(9)上部设置若干单向排气口(90),所述内层容器(9)安装在外壳(1)中后隔温层(8)与内层容器(9)之间具有腔体(80),所述外壳(1)上设置通气管(11),所述通气管(11)穿透隔温层(8)连通腔体(80),所述内层容器(9)底部设置出料管(91)。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造机械搅拌设备,其特征在于:所述搅拌轴(6)包括有内转筒(601)、外转筒(602),所述内转筒(601)与外转筒(602)之间设置传动齿轮(603),所述传动齿轮(603)通过固定轴安装在搅拌轴座(5)中,所述搅拌装置固定连接外转筒(602)底部,所述内转筒(601)转动连接螺旋叶片(63)。
5.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造机械搅拌设备,其特征在于:所述电机调整座(3)包括托架(31),所述托架(31)上转动安装电机固定板(32),所述电机固定板(32)上固定安装驱动电机(4),所述电机固定板(32)一侧与托架(31)设置调整螺栓(33)。
6.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造机械搅拌设备,其特征在于:所述外壳(1)底部设置若干支撑腿(100)。
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