CN217121713U - 一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属材料相关技术领域，其公开了一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，该装置包括装置包括：真空炉，所述真空炉的下部设有贯通的浇口；设于真空炉内部的熔炼装置，所述熔炼装置的出口与所述浇口相对；设于所述浇口下部的波纹管，所述波纹管与所述真空炉的下部密封连接；所述波纹管的下部设有密封圈，铸型设于波纹管内且所述铸型的开口与所述浇口相对；所述密封圈下部设有振动单元。本申请可以解决铸件成分偏析、凝固组织不均匀、铸造凝固组织粗大的问题。

Description

一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置

技术领域

本实用新型属于金属材料铸造领域，更具体地，涉及一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置。

背景技术

钛合金、钛铝合金、高温合金、形状记忆合金等是航空航天、发动机零配件等领域的关键金属材料，已经在多种重要行业广泛应用，并将在未来快速发展的科技领域具有越来越重要的作用。上述合金通过含有钛、锆等高活性元素，因此只能采用真空熔铸。传统真空熔铸过程，由于铸型位于真空室内处于静止状态，铸件存在成分偏析、凝固组织不均匀和铸造凝固组织粗大的问题，容易出现缩孔、缩松等缺陷，严重影响铸件的力学性能，并造成材料合格率不高，铸造成本提高。航空航天等领域对铸件的纯净度具有非常高的要求，不允许添加孕育剂和变质剂，避免材料成分改变，铸件被污染。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，可以解决铸件成分偏析、凝固组织不均匀、铸造凝固组织粗大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，所述装置包括：真空炉，所述真空炉的下部设有贯通的浇口；设于真空炉内部的熔炼装置，所述熔炼装置的出口与所述浇口相对；设于所述浇口下部的波纹管，所述波纹管与所述真空炉的下部密封连接；所述波纹管的下部设有密封圈，铸型设于波纹管内且所述铸型的开口与所述浇口相对；所述密封圈下部设有振动单元。

优选地，所述波纹管与所述浇口之间设有密封圈，所述波纹管与所述浇口通过所述密封圈密封连接。

优选地，所述振动单元包括振动连接杆、振动台以及振动控制器，所述振动连接杆设于所述振动台上，所述振动连接杆穿过所述密封圈与所述铸型连接，所述振动台与所述振动控制器连接。

优选地，所述铸型的底部设有连接杆，所述连接杆与所述振动连接杆通过螺栓连接。

优选地，所述振动台包括水平振动模块和垂直振动模块。

优选地，所述真空炉内的底部还设有坩埚。

优选地，所述密封圈与所述真空炉的下部可拆卸连接。

优选地，所述振动台的振幅为1～5mm，振动频率为5～200Hz。

优选地，所述熔炼装置为感应加热熔炼装置、电阻丝加热熔炼装置或电弧加热熔炼。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本申请提供的一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置具有如下有益效果：

1.通过真空炉、波纹管和振动单元结合实现了真空熔炼振动的优化，通过振动细化了铸造合金凝固组织、优化合金性能。

2.通过密封圈保证整个铸造空间的真空度，实现真空铸造。

3.密封圈为可拆卸连接，便于铸件的取出和放入。

4.振动台位于真空炉外部可以减小炉体内部体积，避免真空室过大影响真空度。

5.通过电弧熔炼或感应熔炼等熔炼手段得到液态金属浇入铸型时开始振动，并根据条件设置振动频率、振幅以及时长，有效细化高活性合金的凝固组织、减少缩孔缩松等铸造缺陷。

附图说明

图1是本申请适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-真空炉；2-浇口；3-坩埚；4-密封圈；5-铸型；6-波纹管；7-振动连接杆；8-振动台；9-振动控制器；10-螺栓；11-熔炼装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本申请提供了一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，所述装置包括真空炉1、浇口2、坩埚3、密封圈4、铸型5、波纹管6、振动单元、螺栓10、熔炼装置11等。

所述熔炼装置11设于真空炉1内部，合金材料在真空炉1内熔炼装置11中熔炼成高温金属液。熔炼装置11可以为感应加热熔炼装置、电阻丝加热熔炼装置、电弧加热熔炼装置等。所述真空炉1内的底部还设有坩埚3，所述坩埚3的材料优选为铜。

真空炉1的底部设有浇口2，浇口2与熔炼装置11相对，使得高温金属液在重力的作用下落入浇口2中。

设于所述浇口2下部的波纹管6，所述波纹管6与所述真空炉1的下部密封连接。

所述波纹管6与所述浇口2之间设有密封圈4，所述波纹管6与所述浇口2通过所述密封圈4密封连接。

所述波纹管6的下部设有密封圈4，铸型5设于波纹管6内且所述铸型5的开口与所述浇口2相对。铸型固定于波纹管内部，可以根据需要设计更换铸铁尺寸以及形状，铸型可以采用氧化物铸型以及石墨铸型。

所述密封圈4与所述真空炉1的下部可拆卸连接，进一步优选为波纹管通过密封圈和螺栓10固定在真空室底部外侧。

所述振动单元包括振动连接杆7、振动台8以及振动控制器9，所述振动连接杆7设于所述振动台8上，所述振动连接杆7穿过所述密封圈4与所述铸型5连接，所述振动台8与所述振动控制器9连接。所述振动台8包括水平振动模块和垂直振动模块，可以进行实现铸型水平方向和垂直方向的多向振动。振动连接管通过紧固螺栓固定在波纹管的下侧，铸型固定于波纹管内，可以随波纹管振动而振动。

振动台可以为气动、电动或者超声波振动等。所述振动台8的振幅为1～5mm，振动频率为5～200Hz。

所述铸型5的底部设有连接杆，所述连接杆与所述振动连接杆7通过螺栓连接。连接杆的直径可以为15～30mm，长可以为100～300mm。

该装置可以用于钛合金、钛铝合金、高温合金、形状记忆合金的真空非自耗电熔融炼制过程，并为其他真空熔铸条件或其他合金体系的振动凝固细化晶粒提供指导。

具体使用步骤为：

1)合金材料在真空炉1内的熔炼装置11熔炼成高温金属液；

2)将高温金属液从浇口2浇入铸型5内；

3)浇注结束前，打开振动台8，对铸型5进行振动凝固细化晶粒处理，通过振动控制器9调节振动频率以及振幅，振幅为1～5mm，振动频率为5～200Hz，振动方向可以为水平方向以及垂直方向，铸型随着波纹管的振动而振动；

4)凝固结束关闭振动台，获得振动细化后的铸件。

本申请提供了一种适用于真空铸造金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，为真空浇注金属铸件的晶粒细化提供了一种无添加、高纯净的方案，通过振动细化了铸造合金凝固组织，优化了合金性能，通过电弧熔炼或者感应熔炼等熔炼手段得到液态金属浇入铸型时开始振动，并根据条件设置振动频率、振幅以及时长，有效细化高活性合金的凝固组织、减少缩孔缩松等铸造缺陷。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于真空浇注金属铸件的振动凝固细化晶粒装置，其特征在于，所述装置包括：

真空炉(1)，所述真空炉(1)的下部设有贯通的浇口(2)；

设于真空炉(1)内部的熔炼装置(11)，所述熔炼装置(11)的出口与所述浇口(2)相对；

设于所述浇口(2)下部的波纹管(6)，所述波纹管(6)与所述真空炉(1)的下部密封连接；

所述波纹管(6)的下部设有密封圈(4)，铸型(5)设于波纹管(6)内且所述铸型(5)的开口与所述浇口(2)相对；

所述密封圈(4)下部设有振动单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波纹管(6)与所述浇口(2)之间设有密封圈(4)，所述波纹管(6)与所述浇口(2)通过所述密封圈(4)密封连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振动单元包括振动连接杆(7)、振动台(8)以及振动控制器(9)，所述振动连接杆(7)设于所述振动台(8)上，所述振动连接杆(7)穿过所述密封圈(4)与所述铸型(5)连接，所述振动台(8)与所述振动控制器(9)连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述铸型(5)的底部设有连接杆，所述连接杆与所述振动连接杆(7)通过螺栓连接。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述振动台(8)包括水平振动模块和垂直振动模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空炉(1)内的底部还设有坩埚(3)。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封圈(4)与所述真空炉(1)的下部可拆卸连接。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述振动台(8)的振幅为1～5mm，振动频率为5～200Hz。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述熔炼装置(11)为感应加热熔炼装置、电阻丝加热熔炼装置或电弧加热熔炼。

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