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一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐的制作方法

文檔序號:4743300閱讀:390來源:國知局
專利名稱:一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及真空熔鑄設(shè)備的制造技術(shù),具體地說是一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐。
背景技術(shù)
目前,常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄爐在國內(nèi)外都具備成熟的制造技術(shù),但用該類型的爐子冶煉鑄造合金時,通常很難保證液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分,以及高N含量(>0.3wt%)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時,為減少真空感應(yīng)冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng),一般在真空感應(yīng)爐熔煉時,通常向下爐體內(nèi)通入一定量的保護(hù)氣氛(如通入~0.05MPa的氬氣)。但對有些合金,即使熔煉時加壓到~0.05MPa,也不能解決冶煉中所出現(xiàn)的上述問題。另外,對鑄造形狀特殊的鑄件,如細(xì)長比(L/φ)大的鑄件,采用常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄爐及頂鑄、底鑄工藝,鑄件的充型及補(bǔ)縮不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具備在真空(<1Pa)及正壓(至2atm)下熔煉合金、離心鑄造的真空感應(yīng)熔鑄爐。采用本實(shí)用新型能減少真空感應(yīng)冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng),保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分,特殊形狀鑄件的充型及補(bǔ)縮效果理想。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型技術(shù)方案是包括加料斗、線圈、下爐體、前爐門、控制電源、上爐蓋、抽真空系統(tǒng),加料斗設(shè)在上爐蓋上,線圈置于下爐體的熔煉室內(nèi),與控制電源電連接;上爐蓋通過升降軸與液壓缸相連實(shí)現(xiàn)上爐蓋13的升降;下爐體與抽真空系統(tǒng)相連,在上爐蓋與下爐體及加料斗的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán),保證爐內(nèi)充入的保護(hù)性氣氛在2atm下不向爐外泄漏;并安裝一離心裝置于下爐體內(nèi);另外,所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)、液壓站、離心盤組成,其中液壓馬達(dá)設(shè)在所述下爐體內(nèi),液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸通過無油推力軸承與離心盤安裝固定在一起,液壓馬達(dá)與下爐體外的液壓站之間設(shè)有進(jìn)油管和出油管,進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥;
所述液壓馬達(dá)具有相互嚙合的配合齒輪、工作齒輪,在液壓馬達(dá)的相對位置設(shè)置進(jìn)油口、出油口,位于配合齒輪、工作齒輪嚙合處;所述工作齒輪固定于轉(zhuǎn)軸上;所述卡環(huán)橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框,即型結(jié)構(gòu),所述卡環(huán)靠上爐蓋邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu);所述卡環(huán)與液壓缸相連,靠液壓轉(zhuǎn)動;所述上爐蓋邊緣上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)鎖緊配合;所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)鎖緊配合;本實(shí)用新型可在真空、正壓下熔煉合金,同時也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金,具有如下優(yōu)點(diǎn)1.具有正壓功能,確保鑄件成分準(zhǔn)確。本實(shí)用新型在上爐蓋與下立式下爐體接合處增加一限位卡環(huán),實(shí)現(xiàn)了正壓功能,保證了液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的成分準(zhǔn)確,以及高N含量(>0.3wt%)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時,在正壓的保護(hù)下,避免了真空感應(yīng)冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng)問題。
2.鑄件的充型及補(bǔ)縮效果好,使用方便。本實(shí)用新型采用離心裝置,可以使鑄造形狀特殊的鑄件獲得良好的充型及補(bǔ)縮效果。在真空或正壓下離心鑄造合金,離心速度可調(diào),所采用的離心盤高度可調(diào),以適應(yīng)離心鑄件在高度上的不一致。所有的真空閥門即可在真空下開關(guān),又可在2atm的正壓下開關(guān)。另外,本實(shí)用新型采用液壓馬達(dá)作為離心的驅(qū)動力,使驅(qū)動力矩大而平穩(wěn)。
3.本實(shí)用新型的離心盤采用無油推力軸承,解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對熔煉鑄造合金造成的污染問題。
4.應(yīng)用范圍廣。本實(shí)用新型在兼有常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄的功能外,還可在正壓保護(hù)氣氛下熔煉鑄造合金。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1為圖1中卡環(huán)鎖緊示意圖。
圖2-2為圖2-1局部放大剖面圖。
圖3為圖1中液壓馬達(dá)驅(qū)動示意圖。
圖4為本實(shí)用新型一個實(shí)施例離心鑄造的汽車排氣閥。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示,包括具有加料斗1和坩堝5的下爐體6,線圈3設(shè)在坩堝5的外側(cè),置于下爐體6內(nèi),與控制電源12電連接,加料斗1設(shè)在上爐蓋13上;在側(cè)面,上爐蓋13通過升降軸與液壓缸相連,下爐體6與抽真空系統(tǒng)18相連,在上爐蓋13與下爐體6及加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)2,并安裝一離心裝置于下爐體6內(nèi);如圖2-1、2-2、3所示,所述卡環(huán)2與液壓缸相連,橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框,即型結(jié)構(gòu),套裝在下爐體6及上爐蓋13、加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處,所述卡環(huán)2靠上爐蓋13、加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu),上爐蓋13邊緣上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)2鎖緊配合;加料斗蓋上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)2鎖緊配合;在上爐蓋13、下爐體6的邊緣之間加設(shè)密封圈14;加料斗1斗體與加料斗蓋亦設(shè)密封圈14;所述卡環(huán)2與液壓缸相連,靠液壓轉(zhuǎn)動。
如圖1、3所示,所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)7、液壓站9、離心盤11組成,其中液壓馬達(dá)7設(shè)在所述下爐體6內(nèi),液壓馬達(dá)7的轉(zhuǎn)軸73通過無油推力軸承與離心盤11安裝固定在一起,液壓馬達(dá)7與下爐體6外的液壓站9之間設(shè)有進(jìn)油管17和出油管16,進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥8。
所述液壓馬達(dá)7具有相互嚙合的配合齒輪71、工作齒輪74,在液壓馬達(dá)7的相對位置設(shè)置進(jìn)油口72、出油口75,位于配合齒輪71、工作齒輪74嚙合處;所述工作齒輪74固定于轉(zhuǎn)軸73上。
另,4為合金液;前爐門10與下爐體6之間加設(shè)密封圈14。
本實(shí)用新型工作原理是本實(shí)用新型采用上爐蓋13與下爐體6接合處增加一限位卡環(huán)2結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正壓功能。在上爐蓋13與立式下爐體6間加一限位卡環(huán)2,熔鑄爐在抽真空時,上爐蓋13下移后,液壓轉(zhuǎn)動卡環(huán)2,將上爐蓋13鎖緊,保證爐內(nèi)的氣氛在1~2atm的正壓下不向爐外泄露;前爐門10抽真空后的鎖緊則用普通的羅桿、羅冒實(shí)現(xiàn)。熔煉鑄造結(jié)束時,將下爐體6內(nèi)的正壓抽至真空狀態(tài),液壓轉(zhuǎn)動卡環(huán)2至給定位置,當(dāng)下爐體6破壞真空后,即可通過液壓升降實(shí)現(xiàn)上爐蓋13開啟。
為解決環(huán)形件、薄壁筒(環(huán))狀件、以及細(xì)長比較大件的鑄造難成型問題,本實(shí)用新型所采用的離心裝置具有從0~500r/min任意調(diào)節(jié)離心鑄造速度的離心功能,其離心動力來自于液壓馬達(dá)7,從液壓站9流出的油通過流量調(diào)節(jié)閥8進(jìn)入液壓馬達(dá)7,使液壓馬達(dá)7轉(zhuǎn)動,液壓馬達(dá)7內(nèi)的轉(zhuǎn)軸帶動離心盤11轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)離心功能,參見圖1、4。該種液壓產(chǎn)生離心的特點(diǎn)是,不受啟動力矩的限制,同時通過調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥8控制進(jìn)入液壓馬達(dá)7油的流量,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的要求,讓離心轉(zhuǎn)盤11獲得不同的轉(zhuǎn)數(shù),這種液壓產(chǎn)生離心的特點(diǎn)克服了用電動機(jī)作離心的動力所產(chǎn)生的啟動力矩大、電機(jī)容易燒壞,以及高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)軸難以有良好的密封的弊端。
其技術(shù)特點(diǎn)為1.本實(shí)用新型在兼有常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄的功能外,還可在正壓保護(hù)氣氛下熔煉鑄造合金,保證最大爐內(nèi)壓力達(dá)到2atm;2.可在真空或正壓下離心鑄造合金,離心速度可從0~500r/min任意調(diào)節(jié),離心的最大線速度為940m/min;同時為適應(yīng)離心鑄件在高度上的不一致,離心盤11可以在0~200mm高度之內(nèi)的任意高度位置上進(jìn)行離心鑄造;3.采用液壓馬達(dá)7作為離心的驅(qū)動力,使驅(qū)動力矩大而平穩(wěn);4.采用無油推力軸承,解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對熔煉鑄造合金造成的污染問題;5.所有的真空閥門既可在真空下開關(guān),又可在2atm的正壓下開關(guān)。
下面以采用本實(shí)用新型正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐熔煉的TiAl合金為例作進(jìn)一步說明。成分及性能分別見表1表1 TiAl基合金的成分(wt%)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果參見圖4,為鑄造的新一代TiAl基汽車排氣閥。
權(quán)利要求1.一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,包括加料斗(1)、線圈(3)、下爐體(6)、前爐門(10)、控制電源(12)、上爐蓋(13)、抽真空系統(tǒng)(18),加料斗(1)設(shè)在上爐蓋(13)上,線圈(3)置于下爐體(6)的熔煉室內(nèi),與控制電源(12)電連接;上爐蓋(13)通過升降軸與液壓缸相連,下爐體(6)與抽真空系統(tǒng)(18)相連;其特征在于在上爐蓋(13)與下爐體(6)及加料斗(1)的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)(2),并安裝一離心裝置于下爐體(6)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)(7)、液壓站(9)、離心盤(11)組成,其中液壓馬達(dá)(7)設(shè)在所述下爐體(6)內(nèi),液壓馬達(dá)(7)的轉(zhuǎn)軸(73)通過無油推力軸承與離心盤(11)安裝固定在一起,液壓馬達(dá)(7)與下爐體(6)外的液壓站(9)之間設(shè)有進(jìn)油管(17)和出油管(16),進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥(8)。
3.按照權(quán)利要求2所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述液壓馬達(dá)(7)具有相互嚙合的配合齒輪(71)、工作齒輪(74),在液壓馬達(dá)(7)的相對位置設(shè)置進(jìn)油口(72)、出油口(75),位于配合齒輪(71)、工作齒輪(74)嚙合處;所述工作齒輪(74)固定于轉(zhuǎn)軸(73)上。
4.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述卡環(huán)(2)橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框,即型結(jié)構(gòu),所述卡環(huán)(2)靠上爐蓋(13)邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1或4所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述上爐蓋(13)邊緣上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
6.按照權(quán)利要求1或4所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu),與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
7.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐,其特征在于所述卡環(huán)(2)與液壓缸相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及真空熔鑄設(shè)備的制造技術(shù),具體地說是一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐。該熔鑄爐包括加料斗、線圈和下爐體等配置,線圈置于下爐體內(nèi),與控制電源電連接,加料斗設(shè)在上爐蓋上,上爐蓋通過升降軸與液壓缸相連;在上爐蓋與下爐體及加料斗斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán),并安裝一離心裝置于下爐體內(nèi)。本實(shí)用新型可在真空、正壓下熔煉合金,同時也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金,采用本實(shí)用新型能減少真空感應(yīng)冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng),保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分,鑄件的充型及補(bǔ)縮效果理想。
文檔編號F27B14/06GK2588302SQ0229215
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者高明, 張順南, 趙秀娟, 張晉德, 馬穎澈, 劉奎, 李依依 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所
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