CN117358885A - 一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构及方法，旨在有效防止浮渣流入铸件型腔，减少铸件中夹杂。为此，本发明一方面提供的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，包括定向凝固炉和陶瓷模壳，所述陶瓷模壳安放在所述定向凝固炉的升降台上，所述定向凝固炉具有热室和冷室，所述陶瓷模壳的顶部带有浇口杯，所述热室顶部位于所述浇口杯的正上方安装有中间包漏斗，所述中间包漏斗的漏斗嘴中设有堵塞，所述陶瓷模壳上安装有对准所述堵塞的顶块，所述升降台带动所述陶瓷模壳在所述热室上升过程中，所述顶块能够将所述堵塞顶开，以使所述中间包漏斗中的经过净化的合金液经所述漏斗嘴流入所述浇口杯中。

Description

一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构及方法

技术领域

本发明属于熔模铸造技术领域，尤其涉及一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构及方法。

背景技术

现有单晶或定向铸件制造工艺流程通常包括如下步骤：压制蜡模→蜡模组合→模壳的制备→熔炼浇注得到单晶或定向铸件；其中，合金在熔炼浇注过程中，通过倾转坩埚实现浇注，浮在合金液上面的浮渣首先被浇入模壳铸件型腔。由于设置过滤网也不能阻止这些液态夹渣，所以铸件中就难免产生夹杂缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构及方法，旨在有效防止浮渣流入铸件型腔，减少铸件中夹杂缺陷。

为此，本发明一方面提供的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，包括定向凝固炉和陶瓷模壳，所述陶瓷模壳安放在所述定向凝固炉的升降台上，所述定向凝固炉具有热室和冷室，所述陶瓷模壳的顶部带有浇口杯，所述热室顶部位于所述浇口杯的正上方安装有中间包漏斗，所述中间包漏斗的漏斗嘴中设有堵塞，所述陶瓷模壳上安装有对准所述堵塞的顶块，所述升降台带动所述陶瓷模壳在所述热室内上升时，所述顶块能够将所述堵塞顶开，以使所述中间包漏斗中的合金液经所述漏斗嘴流入所述浇口杯中。

具体的，所述堵塞下方形成有延伸所述漏斗嘴外，并与所述顶块相配合的塞杆，塞杆上部的堵塞与所述漏斗嘴之间为锥形面接触，分开时形成漏液间隙。

具体的，所述顶块固定安装在所述浇口杯中。

具体的，所述升降台带动所述陶瓷模壳在所述热室中向下运动时，所述堵塞可以自动复位重新将所述漏斗嘴封堵。

具体的，所述堵塞为一锥形陶瓷塞，所述顶块为一长条形陶瓷块，不妨碍合金液流下。

具体的，所述陶瓷模壳具有浇注通道和铸件型腔，所述浇口杯的浇注口通过所述浇注通道与所述铸件型腔连通。

具体的，所述浇口杯的浇注口直接对准连通所述陶瓷模壳的竖直中柱管，多个所述铸件型腔均匀分布在所述竖直中柱管的四周，每个所述铸件型腔均通过一条所述浇注通道与所述竖直中柱管的上端侧部连通。

具体的，所述热室的顶部设有可启闭且能够将所述中间包漏斗遮盖的炉盖。

具体的，所述陶瓷模壳与所述浇口杯一体成型。

本发明另一方面还提供一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注方法，采用上述无渣浇注结构，包括如下步骤：

(1)利用升降台将所述陶瓷模壳升入热室的第一位置中进行预热，并利用坩埚将合金料熔化；

(2)将合金液浇入中间包漏斗中，然后静置一定时间，使夹杂上浮至熔池表面；

(3)利用升降台带动所述陶瓷模壳继续上升至热室的第二位置处，此过程中，顶块将堵塞上推，将中间包漏斗的漏斗嘴打开；

(4)合金液顺着漏斗嘴流入陶瓷模壳中进行充型，浮在熔池表面的夹杂最后流下，浮在浇口杯液体上表面，不进入铸件型腔；

(5)之后将陶瓷模壳从热室下降至冷室，模壳中金属液完成定向凝固。

与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：

1、防止浮渣流入型腔，减少铸件中夹杂；

2、减低浇注落差，防止熔液冲击飞溅，保证平稳充型，保护型芯；

3、可精确控制中间包内金属液的净化时间，使夹杂充分上浮。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的陶瓷模壳置于定向凝固炉内预热示意图；

图2是本发明实施例提供的坩埚将合金液倒入中间包漏斗示意图；

图3是本发明实施例提供的陶瓷模壳带动顶块上移示意图；

图4是本发明实施例提供的陶瓷模壳带动顶块上移将堵塞顶开并冲型示意图；

图5是本发明实施例提供的陶瓷模下降定向凝固示意图；

其中：1、陶瓷模壳；2、升降台；3、热室；4、冷室；5、浇口杯；6、中间包漏斗；7、堵塞；8、顶块；9、塞杆；10、炉盖；11、浇注通道；12、铸件型腔；13、竖直中柱管；14、夹杂；15、合金液；16、坩埚。

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作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1，一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，包括定向凝固炉和陶瓷模壳1，陶瓷模壳1安放在定向凝固炉的升降台2上，定向凝固炉具有热室3和冷室4，陶瓷模壳1的顶部带有浇口杯5，热室3顶部位于浇口杯5的正上方安装有中间包漏斗6，中间包漏斗6的漏斗嘴中设有堵塞7，陶瓷模壳1上安装有对准堵塞7的顶块8，升降台2带动陶瓷模壳1在热室3内上升时，顶块8能够将堵塞7顶开，以使中间包漏斗6中的合金液15经漏斗嘴流入浇口杯5中。其中，定向凝固炉为一真空炉，至于定向凝固炉的具体结构，均为现有技术，在此不再赘述。

参见图1-图5，利用上述无渣浇注结构进行单晶高温合金铸造时，首先将陶瓷模壳1放在升降台2的水冷盘上，利用升降台2将陶瓷模壳1升入热室3的第一位置进行预热，并利用坩埚16将合金料熔化；之后将合金液浇入中间包漏斗6中静置设定时间，使夹杂14(浮渣)上浮，实现合金液的静置净化(净化过程，约1-3min)；净化完成后，利用升降台2带动陶瓷模壳1继续上升至热室3的第二位置处，此过程中，顶块8将顶推堵塞7，将中间包漏斗6的漏斗嘴打开；漏斗嘴打开后，合金液将顺着漏斗嘴流入浇口杯5中，并最终实现模壳充型，夹杂则最后流下，浮在浇口杯5液体上表面，不进入铸件型腔12；最后将陶瓷模壳1从热室3下降至冷室4，完成定向凝固。

本实施例具有以下优点：1)防止浮渣流入型腔，减少铸件中夹杂；2)减低浇注落差，防止熔液冲击飞溅，保证平稳充型，保护型芯；3)可精确控制中间包内金属液的净化时间。

可以理解的是，在实际应用中，升降台2带动陶瓷模壳1在热室3中向下运动时，堵塞7可以自动复位重新将漏斗嘴封堵，这样的设计，使得下一次浇注时，直接打开炉盖10将合金液浇入中间包漏斗6，即可对合金液实现静置净化，无需重新安放新的堵塞7，作业效率高。

具体的，为有效保证堵塞7的封堵性能，在堵塞7下方形成有延伸漏斗嘴外，并与顶块8相配合的塞杆9，堵塞7与漏斗嘴之间为锥形面接触，分离时形成漏液间隙，升降台2带动陶瓷模壳1上升至第二位置时，顶块8顶推塞杆9，将堵塞7顶开，合金液则从塞杆9与漏斗嘴之间的漏液间隙漏出。

本实施例中，塞杆9悬吊在堵塞7的下方，利用塞杆9提供的悬吊力，将堵塞7扣紧在漏斗嘴上，进而保证封堵的可靠性，有效防止浇注时合金液将堵塞冲开，造成封堵失效，同时堵塞7与漏斗嘴之间为锥形面接触，在升降台2带动陶瓷模壳1下移，使得顶块8脱离堵塞7时，堵塞7在塞杆9提供的悬吊力作用下，可以自动扣紧在漏斗嘴上。当然，堵塞7也可以通过自身重力实现自动复位。

具体的，顶块8可以固定横置安装在浇口杯5中，堵塞7和塞杆9可以采用一体成型的方式制作，顶块8和塞杆9制作材质可以采用与铸件陶芯相同的材料制作，如氧化铝陶瓷等。当然，堵塞7和塞杆9也可以分开制作后，进行固定连接，其中，堵塞可以设计为锥形，顶块可以设计为长条形，不妨碍合金液流下。

需要解释说明的是，在实际设计中，在热室3的顶部还可以增设可启闭且能够将中间包漏斗6遮盖的炉盖10，炉盖10内侧设有保温层，合金液静置净化过程中，炉盖10将中间包漏斗6顶部盖住，防止热量散失。此外，为降低制作成本，陶瓷模壳1与浇口杯5采用一体成型，也即通过制备浇注通道蜡模、铸件型腔蜡模和浇口杯蜡模，并组模后，通过制壳得到陶瓷模壳1。

参见图1，在一些实施例中，陶瓷模壳1具有浇注通道11和铸件型腔12，浇口杯5的浇注口通过浇注通道11与铸件型腔12连通，浇口杯5的浇注口直接对准连通陶瓷模壳1的竖直中柱管13，多个铸件型腔12均匀分布在竖直中柱管13的四周，每个铸件型腔12均通过一条浇注通道11与竖直中柱管13的上端侧部连通。这样的设计使得浇注一炉，可以获得多个铸件，生产效率高。

参见图1-图5，一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注方法，包括如下步骤：

(1)利用升降台2将所述陶瓷模壳1升入热室3的第一位置中进行预热，并利用坩埚16将合金料熔化；

(2)将合金液浇入中间包漏斗6中静置设定时间，使夹杂上浮；

(3)利用升降台2带动所述陶瓷模壳1继续上升至热室3的第二位置处，此过程中，顶块8将通过塞杆顶推堵塞7，将中间包漏斗6的漏斗嘴打开；

(4)合金液顺着漏斗嘴流入陶瓷模壳1中进行充型，浮在合金液上面的夹杂最后流下，浮留在浇口杯5液体上表面，不进入铸件型腔12；

(5)之后将陶瓷模壳1从热室3下降至冷室4，完成合金液的定向凝固。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，包括定向凝固炉和陶瓷模壳(1)，所述陶瓷模壳(1)安放在所述定向凝固炉的升降台(2)上，所述定向凝固炉具有热室(3)和冷室(4)，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)的顶部带有浇口杯(5)，所述热室(3)顶部位于所述浇口杯(5)的正上方安装有中间包漏斗(6)，所述中间包漏斗(6)的漏斗嘴中设有堵塞(7)，所述陶瓷模壳(1)上安装有对准所述堵塞(7)的顶块(8)，所述升降台(2)带动所述陶瓷模壳(1)在所述热室(3)内上升时，所述顶块(8)能够将所述堵塞(7)顶开，以使所述中间包漏斗(6)中的合金液经所述漏斗嘴流入所述浇口杯(5)中。

2.根据权利要求1所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述升降台(2)带动所述陶瓷模壳(1)在所述热室(3)中向下运动时，所述堵塞(7)可以自动复位将所述漏斗嘴封堵。

3.根据权利要求2所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述堵塞(7)下方形成有延伸所述漏斗嘴外，并与所述顶块(8)相配合的塞杆(9)，所述堵塞(7)与所述漏斗嘴之间为锥形面接触，分离时形成漏液间隙。

4.根据权利要求3所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述顶块(8)固定安装在所述浇口杯(5)中。

5.根据权利要求1所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述堵塞(7)为一锥形陶瓷塞，所述顶块(8)为一条形陶瓷块。

6.根据权利要求1所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述热室(3)的顶部设有可启闭且能够将所述中间包漏斗(6)遮盖的炉盖(10)。

7.根据权利要求1所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)与所述浇口杯(5)一体成型。

8.根据权利要求1-7任一项所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)具有浇注通道(11)和铸件型腔(12)，所述浇口杯(5)的浇注口通过所述浇注通道(11)与所述铸件型腔(12)连通。

9.根据权利要求8所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于：所述浇口杯(5)的浇注口直接对准连通所述陶瓷模壳(1)的竖直中柱管(13)，多个所述铸件型腔(12)均匀分布在所述竖直中柱管(13)的四周，每个所述铸件型腔(12)均通过一条所述浇注通道(11)与所述竖直中柱管(13)的上端侧部连通。

10.一种单晶或定向凝固铸件无渣浇注方法，采用权利要求1-9任一项所述的单晶或定向凝固铸件无渣浇注结构，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用升降台(2)将所述陶瓷模壳(1)升入热室(3)的第一位置中进行预热，并利用坩埚将合金料熔化；

(2)将合金液浇入中间包漏斗(6)中静置设定时间，使夹杂上浮；

(3)利用升降台(2)带动所述陶瓷模壳(1)继续上升至热室(3)的第二位置处，此过程中，顶块(8)将顶推堵塞(7)，将中间包漏斗(6)的漏斗嘴打开；

(4)合金液顺着漏斗嘴流入陶瓷模壳(1)中进行充型，浮在合金液上面的夹杂最后流下，浮留在浇口杯(5)液体上表面，不进入铸件型腔(12)；

(5)之后将陶瓷模壳(1)从热室(3)下降至冷室(4)，完成合金液的定向凝固。