CN220837815U - 一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，旨在有效防止浮渣流入铸件型腔，减少铸件中夹杂。为此，本实用新型提供的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，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热室中，所述热室的顶部设有能够将所述陶瓷模壳顶部化料浇口杯内的合金料熔化的炉顶加热器，所述热室的侧壁上设有炉侧加热器，所述化料浇口杯下部的浇注口中设有能够被合金液熔化的合金堵头。

Description

一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构

技术领域

本实用新型属于熔模铸造技术领域，尤其涉及一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构及方法。

背景技术

现有定向或单晶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→熔炼浇注得到铸件；其中，合金料在专用坩埚中熔炼，通过倾转坩埚实现浇注，合金液上部的浮渣最先进入模壳铸件型腔，造成铸件产生夹杂缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构及方法，旨在有效防止倾转坩埚浇注时浮渣流入铸件型腔，减少铸件中夹杂。

为此，本实用新型一方面提供一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，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热室中，且顶部带有化料浇口杯，所述热室的顶部设有能够将所述化料浇口杯内的合金料熔化的炉顶加热器，所述热室的侧壁上设有炉侧加热器，所述化料浇口杯的浇注口上设有能够被合金液熔化的合金堵头。

具体的，所述炉顶加热器设置在所述化料浇口杯的正上方。

具体的，所述陶瓷模壳具有浇注通道和铸件型腔，所述化料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，所述化料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，所述炉顶加热器和炉侧加热器均为石墨感应加热器。

具体的，所述热室的顶部还设有对准所述化料浇口杯的测温孔，所述测温孔上安装有光学测温计。

具体的，所述陶瓷模壳放置在所述定向凝固炉的升降台上，所述陶瓷模壳在所述升降台的带动下能够从所述定向凝固炉的热室移动至冷室中以实现定向凝固。

具体的，所述陶瓷模壳与所述化料浇口杯一体成型。

具体的，所述合金堵头的材质与所述合金液相同或近似。

具体的，所述化料浇口杯的浇注口中嵌有陶瓷环，所述合金堵头安装在所述陶瓷环中。

本实用新型另一方面提供一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注方法，包括如下步骤：

(1)在化料浇口杯中放置合金料，之前利用合金堵头将化料浇口杯的浇注口封堵，之后利用升降台将陶瓷模壳上升至定向凝固炉的热室中，并使化料浇口杯尽量靠近炉顶加热器；

(2)启动侧部加热器对炉腔和陶瓷模壳进行预热，启动炉顶加热器，合金料从上到下逐步加热熔化，夹杂不断上浮；

(3)合金液保温，合金堵头熔化，合金液从化料浇口杯底部漏入陶瓷模壳的铸件型腔中，夹杂保留在化料浇口杯残液表面；

(4)升降台带动陶瓷模壳下降至定向凝固炉的冷室中，进行定向凝固。

与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：

1、首先将合金料装入化料浇口杯中，并将模壳置于热室中，启动炉侧加热器对模壳进行预热，然后启动炉顶加热器，使得合金料从上到下逐步熔化，浮渣将上浮，当杯底合金堵头熔化后，合金液漏下，注入铸件型腔中，夹杂则留在化料浇口杯残液表面，进而达到消除铸件外来夹杂的目的。

2、省去专用的熔化坩埚及倾转浇注系统，大大简化设备和降低成本。

3、用原来承接浇注熔液的浇口杯兼做熔化坩埚，熔化后自动浇注充型，过程平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构示意图；

图2是本实用新型实施例涉及的陶瓷模壳置于定向凝固炉内预热示意图；

图3是本实用新型实施例涉及的陶瓷模壳浇注示意图；

图4是本实用新型实施例涉及的陶瓷模下降定向凝固示意图；

图5是本实用新型实施例涉及的炉顶加热器另一种结构示意图；

图6是本实用新型实施例涉及的另一种结构炉顶加热器的浇注后定向凝固示意图；

其中：1、陶瓷模壳；2、热室；3、化料浇口杯；4、炉顶加热器；401、炉顶感应线圈；402、炉顶感应石墨；5、炉侧加热器；501、炉侧感应石墨；502、炉侧感应线圈；6、合金堵头；7、合金料；8、升降台；9、浇注通道；10、铸件型腔；11、竖直中柱管；12、测温孔；13、光学测温计；14、陶瓷环；15、冷室；16、残余堵头；17、隔热片；18、夹杂。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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1，一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，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热室2中，且顶部带有化料浇口杯3，热室2的顶部设有能够将化料浇口杯3内的合金料7熔化的炉顶加热器4，热室2的侧壁上设有炉侧加热器5，化料浇口杯3的浇注口上设有能够被合金液熔化的合金堵头6。至于定向凝固炉的其他结构，均不作改动，为现有技术，在此不再赘述。

参见图1-图4，利用上述浇口杯感应熔注结构进行单晶高温合金铸件时，首先在化料浇口杯3中放入合金料7，之后将陶瓷模壳1连同化料浇口杯3升入定向凝固炉的热室2中，并启动侧部加热器对模壳进行预热，然后启动炉顶加热器4，合金料7加热熔化(从上到下)，升温保温控温，夹杂18上浮，合金液保温过程中，合金堵头6熔化，合金液从底部漏入铸件型腔10，夹杂18保留在化料浇口杯3残液表面，之后陶瓷模壳1下降，进入定向凝固炉的冷室15中进行定向凝固。

本实施例中，利用合金堵头将化料浇口杯底部封堵，合金料从上到下逐步熔化，浮渣将上浮，实现静置净化，当杯底合金堵头熔化后，合金液漏下，注入铸件型腔中，夹杂将留在化料浇口杯残液表面，进而达到减少铸件夹杂的目的。同时可以省去专用的熔化坩埚及倾转浇注系统，大大简化设备和降低成本，用原来承接浇注熔液的浇口杯兼做熔化坩埚，熔化后自动浇注充型，过程平稳。

参见图1和图4，具体的，陶瓷模壳1放置在定向凝固炉的升降台8上，陶瓷模壳1利用升降台8可以升入热室2中进行模壳1预热和合金7的熔化浇注，然后将浇注后的模壳1从热室2中降入冷室15中进行定向凝固。

如图1-图4所示，本实施例中，合金浇注时，将合金料7装入化料浇口杯3中，并利用合金堵头6将化料浇口杯3的浇注口封堵，之后利用升降台8将陶瓷模壳1上升至定向凝固炉的热室2中，并使化料浇口杯3尽量靠近炉顶加热器4；启动炉侧加热器5对陶瓷模壳1进行预热，然后启动炉顶加热器4，使得合金料7从上到下逐步熔化形成合金液熔池，其中夹渣不断上浮，当化料浇口杯3杯底合金堵头6熔化后，合金液漏下，注入铸件型腔10中，夹杂将留在化料浇口杯3残液表面，此后升降台8带动陶瓷模壳1下降至定向凝固炉的冷室15中，陶瓷模壳1中的合金液通过定向凝固成为铸件。

需要解释说明的是，为提高加热效率，炉顶加热器4设置在化料浇口杯3的正上方，炉顶加热器4对准化料浇口杯3的杯口对合金料7进行加热。

参见图1和图3，具体的，陶瓷模壳1具有浇注通道9和铸件型腔10，化料浇口杯3的浇注口通过浇注通道9与铸件型腔10连通，化料浇口杯3的浇注口直接对准连通陶瓷模壳1的竖直中柱管11，多个铸件型腔10均匀分布在竖直中柱管11的四周，每个铸件型腔10均通过一条浇注通道9与竖直中柱管11的上端侧部连通。这样的设计使得未完全熔化的残余堵头16直接进入竖直中柱管11中，而不会进入铸件型腔10中，进而引起其他铸造缺陷。

可以理解的是，为有效防止合金堵头6对合金液成分产生影响，合金堵头6的材质与浇注的合金液相同。当然，合金堵头6的材质也可以采用与铸件基体成分相同的纯金属，如针对镍基高温合金，可以采用纯镍。

参见图1，具体的，在实际设计中，炉顶加热器4和炉侧加热器5均采用石墨感应加热器，石墨感应加热器通过布置在热室外的通电感应线圈感应加热，这样的设计，使得通电元件(感应线圈)可以布置在热室外部，有效避免高温对通电元件使用寿命产生影响。

参见图1和图4，其中，炉侧加热器5的炉侧感应石墨501布置在热室2的内部并环绕陶瓷模壳1设置，炉侧感应线圈502围绕在热室2的外部，炉顶加热器4的炉顶感应线圈401布置在热室2的顶部外，炉顶感应石墨402的布置形式有两种：

参见图2和图4，其中一种布置形式为感应石墨402布置在化料浇口杯3的杯口中，能够随化料浇口杯3同步上下移动，装模壳时，浇口杯里装合金料7，杯顶装感应石墨402，感应石墨402与合金料7保持一定的距离，模壳升至最高点，使得杯顶的感应石墨402贴近炉顶，进而利用热室2顶部的感应线圈实现对感应石墨402的感应加热，随着模壳不断下降，感应线圈与感应石墨402距离不断增大，感应石墨402脱离感应范围，将会自动停止加热，也即不能实现全程加热；为防止感应石墨402的热量从上表面流失，在化料浇口杯3的杯口上位于感应石墨402的上方还盖有隔热片17，隔热片17可以保温毡材质制作。

参见图5和图6，另一种布置形式为感应石墨402直接固定布置在热室2的顶部内，不随化料浇口杯3上下移动，这样一种布置形式的优点在于感应线圈401与感应石墨402之间更近，加热效率更高，而且两者位置不变，感应石墨402全程被感应，可实现全程加热，保持熔液温度和温度梯度。

参见图1，可以理解的是，为便于对化料坩埚内合金液进行测温，在热室2的顶部还设有对准化料浇口杯3的测温孔12，测温孔12上安装有光学测温计13，利用光学测温计13对化料坩埚内合金料7进行测温，并通过调整加热功率来控制升温速度和最终液体温度(充型温度)。

在一些实施例中，为降低制作成本，陶瓷模壳1与化料浇口杯3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，化料浇口杯3作中间包，随壳制作，一次性使用，不会因重复使用带入杂质。

参见图1，可以理解的是，为防止模壳在预热过程中，热量快速向浇注口的合金堵头6传递，造成合金堵头6过早熔化，在浇注口中嵌有传热性能比较差的陶瓷环14，合金堵头6则直接安装在陶瓷环14中。

具体的，浇注口可以设计成锥形，陶瓷环14匹配安装在锥形浇注口中，合金堵头6匹配安装在陶瓷环14的锥形内腔中，这样的设计，合金堵头6和陶瓷环14安装方便，堵塞严密。

上述本实用新型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，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型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，上述本实用新型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。本实用新型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实用新型所作的举例，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实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，包括定向凝固炉和陶瓷模壳(1)，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)安放在所述定向凝固炉的热室(2)中，且顶部带有化料浇口杯(3)，所述热室(2)的顶部设有能够将所述化料浇口杯(3)内的合金料(7)熔化的炉顶加热器(4)，所述热室(2)的侧壁上设有炉侧加热器(5)，所述化料浇口杯(3)的浇注口上设有能够被合金液熔化的合金堵头(6)。

2.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述炉顶加热器(4)设置在所述化料浇口杯(3)的正上方。

3.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)具有浇注通道(9)和铸件型腔(10)，所述化料浇口杯(3)的浇注口通过所述浇注通道(9)与所述铸件型腔(10)连通。

4.根据权利要求3所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述化料浇口杯(3)的浇注口直接对准连通所述陶瓷模壳(1)的竖直中柱管(11)，多个所述铸件型腔(10)均匀分布在所述竖直中柱管(11)的四周，每个所述铸件型腔(10)均通过一条所述浇注通道(9)与所述竖直中柱管(11)的上端侧部连通。

5.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述炉顶加热器(4)和炉侧加热器(5)均为石墨感应加热器。

6.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述热室(2)的顶部还设有对准所述化料浇口杯(3)的测温孔(12)，所述测温孔(12)上安装有光学测温计(13)。

7.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述合金堵头(6)的材质与所述合金液相同。

8.根据权利要求1所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述化料浇口杯(3)的浇注口中嵌有陶瓷环(14)，所述合金堵头(6)安装在所述陶瓷环(14)中。

9.根据权利要求1-8任一项所述的定向或单晶铸件浇口杯感应熔注结构，其特征在于：所述陶瓷模壳(1)放置在所述定向凝固炉的升降台(8)上，所述陶瓷模壳(1)在所述升降台(8)的带动下能够从所述定向凝固炉的热室(2)下降至冷室（15）中。