一種高溫合金特種鑄造用曲面坩堝及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫合金特種鑄造用曲面坩堝，包括坩堝主體，其特征在于坩堝主體設(shè)置有中空通孔，所述中空通孔包括圓柱形的通孔主體，通孔主體內(nèi)表面形成若干個(gè)弧形凹槽，所述通孔主體的下端為坩堝出口，所述坩堝出口的內(nèi)徑小于通孔主體內(nèi)徑，中空通孔下端通過(guò)弧形臺(tái)階與坩堝出口相連。本發(fā)明屬于特種鑄造技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)高溫合金熔煉用的坩堝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備，使其應(yīng)用于高溫合金特種鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及到坩堝設(shè)計(jì)、坩堝制備和坩堝結(jié)構(gòu)在高溫合金鑄件的特種鑄造。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將這種內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)的坩堝應(yīng)用于高溫合金特種鑄造工藝中，有安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種高溫合金特種鑄造用曲面坩堝及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于特種鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及到坩禍設(shè)計(jì)、坩禍制造和坩禍結(jié)構(gòu)在高溫合金鑄件的特種鑄造，具體為一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金熔煉用坩禍?zhǔn)翘胤N鑄造技術(shù)領(lǐng)域非常重要的輔助設(shè)備。因?yàn)檑岬溬|(zhì)量不僅決定了合金熔煉的成功與否，還起到保證生產(chǎn)安全、提高成本節(jié)約的作用。目前生產(chǎn)用的坩禍如感應(yīng)爐、電弧爐、電渣爐和等離子爐都是一次性熔煉大量合金再進(jìn)行分批澆注。然而這樣的熔煉方式并不適合目前一些先進(jìn)的特種鑄造技術(shù)。
[0003]在真空重力澆注、離心鑄造、真空離心鑄造等先進(jìn)的特種鑄造技術(shù)中，坩禍幾乎都是一次性熔煉一模所需合金溶液量，因此坩禍熔煉頻次高，所受急熱急冷沖擊高。這就導(dǎo)致了坩禍破損嚴(yán)重需要經(jīng)常更換，甚至生產(chǎn)中我們經(jīng)常使用如石英坩禍、剛玉坩禍等一次性坩禍。所以設(shè)計(jì)制造一款耐熱沖擊高的坩禍、不僅能夠提高特種鑄造過(guò)程中的生產(chǎn)安全，還可以起到節(jié)約成本的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)制造一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，使其耐急冷急熱沖擊，從而提高使用次數(shù)，不僅可以提高生產(chǎn)安全也可以節(jié)約成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，包括坩禍主體，其特征在于坩禍主體設(shè)置有中空通孔，所述中空通孔包括圓柱形的通孔主體，通孔主體內(nèi)表面形成若干個(gè)弧形凹槽，所述通孔主體的前端為坩禍出口，所述坩禍出口的內(nèi)徑小于通孔主體內(nèi)徑，中空通孔前端通過(guò)弧形臺(tái)階與坩禍出口相連。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形凹槽的內(nèi)表面包括主體凹弧面以及設(shè)置在主體凹弧面兩側(cè)的連接弧面，相鄰兩個(gè)弧形凹槽的連接弧面平滑連接，且連接點(diǎn)位于中空通孔的公稱內(nèi)徑上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形凹槽延伸到通孔主體的前部，且通過(guò)過(guò)渡段與通孔主體的前端部形成光滑連接，所述過(guò)渡段形成若干個(gè)與弧形凹槽相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)曲面斜坡。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形臺(tái)階包括第一圓弧面和第二圓弧面，所述第一圓弧面的后端與通孔主體前端部光滑連接，第二圓弧面的前端與坩禍出口光滑連接，第一圓弧面和第二圓弧面之間光滑連接，且兩者的彎曲方向相反。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述坩禍主體的外徑為60?150mm，所述中空通孔的公稱內(nèi)徑為30?80mm，，所述主體凹弧面圓弧半徑為5?12mm。設(shè)計(jì)的i甘禍結(jié)構(gòu)整體尺寸在60mmX 200mm—150mm X 500mm范圍內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制作高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的模具，使制作出來(lái)的坩禍耐急冷急熱沖擊，從而提高坩禍的使用次數(shù)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種制作高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的模具，包括射蠟?zāi)＞吆蜕湎災(zāi)＞咝景?，其特征在?br> 所述射蠟?zāi)＞甙ㄉ夏Ｖ黧w和下模主體，所述上模主體和下模主體拼合后內(nèi)部形成射蠟?zāi)Ｇ唬錾湎災(zāi)Ｇ粸閳A柱形孔，且所述圓柱形孔的內(nèi)壁設(shè)置有若干個(gè)弧形凹槽，所述弧形凹槽延伸到圓柱形孔的前部，且通過(guò)曲面斜坡與圓柱形孔的前端形成光滑連接，所述射蠟?zāi)Ｇ坏那岸嗽O(shè)置有臺(tái)階狀凸起，所述臺(tái)階狀凸起表面形成與圓柱形孔內(nèi)壁光滑連接的第一射蠟?zāi)＞邎A弧面，所述第一射蠟?zāi)＞邎A弧面的前端高度高于后端高度，第一射蠟?zāi)＞邎A弧面的前端和第二圓弧面光滑連接，第二射蠟?zāi)＞邎A弧面的前端與出口腔光滑連接，第一射蠟?zāi)＞邎A弧面和第二射蠟?zāi)＞邎A弧面的彎曲方向相反；
所述射蠟?zāi)＞咝景舭▓A柱形棒體，所述圓柱形棒體的前端設(shè)置有前端部，所述前端部的直徑小于圓柱形棒體的直徑，所述前端部通過(guò)錐形圓弧面與圓柱形棒體的前端連接，所述圓柱形棒體的后端沿軸向設(shè)置有一孔。
[0012]本發(fā)明的再一目的在于提供一種制備高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的方法，使制作出來(lái)的坩禍耐急冷急熱沖擊，從而提高坩禍的使用次數(shù)。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種制備高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的方法，其特征在于，A、射蠟?zāi)＞咝景糁萌肷湎災(zāi)＞邇?nèi)，對(duì)射蠟?zāi)＞弑砻嫔湎炐纬蓪?duì)應(yīng)坩禍內(nèi)部型腔的蠟?zāi)?B、對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行5-10層制殼工藝形成坩禍模殼機(jī)構(gòu);C、再將坩禍模殼機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫蠟取射蠟?zāi)＞咝景舻玫匠跫?jí)坩禍結(jié)構(gòu);D、最后初級(jí)坩禍結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫焙燒后即可得到高溫合金特種鑄造用內(nèi)曲面坩禍結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明通過(guò)對(duì)高溫合金熔煉用的坩禍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備，使其應(yīng)用于高溫合金特種鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明坩禍主體設(shè)置中空通孔，目的在于形成可容納填充合金空間，保證填充合金可在此結(jié)構(gòu)中熔煉，且熔煉后的合金溶液可順利排放；中空通孔內(nèi)表面設(shè)計(jì)弧形凹槽，形成類花瓣形曲面結(jié)構(gòu)，目的在于解決坩禍在高溫合金熔煉過(guò)程中急冷急熱所引起的破裂問(wèn)題，內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)能夠形成熱緩沖，使坩禍壽命更長(zhǎng)、安全系數(shù)更高；中空通孔下端設(shè)置弧形臺(tái)階機(jī)構(gòu)，目的在于拖住填充合金，并保證合金在熔煉結(jié)束前一直停留在坩禍內(nèi)，隨后一次性全部排出。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將這種內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)的坩禍應(yīng)用于高溫合金特種鑄造工藝中，有安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍結(jié)構(gòu)三維剖面圖。
[0016]圖2為一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍結(jié)構(gòu)工程圖。
[0017]圖3為圖2的側(cè)視圖。
[0018]圖4為圖2的立體圖。
[0019]圖5為射蠟?zāi)＞咝景羧S圖。
[0020]圖6為射蠟?zāi)＞呱夏D。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，包括坩禍主體10，其特征在于坩禍主體設(shè)置有中空通孔I，所述中空通孔包括圓柱形的通孔主體，通孔主體內(nèi)表面形成若干個(gè)弧形凹槽2，所述中空通孔I的前端設(shè)置坩禍出口 4，所述坩禍出口的內(nèi)徑小于通孔主體內(nèi)徑，中空通孔前端通過(guò)弧形臺(tái)階3與坩禍出口4相連。
[0022]如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形凹槽2的內(nèi)表面包括主體凹弧面5以及設(shè)置在主體凹弧面5兩側(cè)的連接弧面，相鄰兩個(gè)弧形凹槽2的連接弧面平滑連接，且連接點(diǎn)位于中空通孔I的公稱內(nèi)徑上，所述主體凹弧面5和連接弧面的彎曲方向相反。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形凹槽2延伸到通孔主體I的前部，且通過(guò)過(guò)渡段9與通孔主體前端部8形成光滑連接，所述過(guò)渡段9形成若干個(gè)與弧形凹槽2相對(duì)應(yīng)的曲面斜坡。因此，所述中空通孔包括3段，從前到后分別為:通孔主體前端部8、過(guò)渡段9，以及設(shè)置弧形凹槽的通孔主體段，所述過(guò)渡段9的長(zhǎng)度和通孔主體前端部8的長(zhǎng)度均不小于5_。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述弧形臺(tái)階包括第一圓弧面6和第二圓弧面7，所述第一圓弧面6的后端與圓柱形的通孔主體前端部8光滑連接，所述第二圓弧面7的前端與坩禍出口 4光滑連接，第一圓弧面6和第二圓弧面7之間光滑連接，且彎曲方向相反。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述坩禍主體10的外徑為60_，所述中空通孔I的公稱內(nèi)徑Dl為32mm，所述主體凹弧面5的圓弧半徑為5mm，第一圓弧面6的半徑為8mm，第二圓弧面7的半徑為12mm。在設(shè)計(jì)上，坩禍主體10的外徑為中空通孔I的公稱內(nèi)徑Dl的1.8?2.5倍，所述主體凹弧面5的圓弧半徑為中空通孔I的公稱內(nèi)徑Dl的0.15?0.2倍，第一圓弧面6的半徑為中空通孔I的公稱內(nèi)徑Dl的0.25-0.3倍。
[0026]圖5為射蠟?zāi)＞咝景羧S圖。所述射蠟?zāi)＞咝景舭▓A柱形棒體11，所述圓柱形棒體11的前端設(shè)置有前端部12，所述前端部的直徑小于圓柱形棒體的直徑，所述前端部通過(guò)錐形圓弧面與圓柱形棒體的前端連接，所述圓柱形棒體的后端沿徑向設(shè)置有一槽口 13。槽口 13以及設(shè)置在芯棒端部的螺紋孔都是后續(xù)制殼工藝中方便掛取的。
[0027]圖6為射蠟?zāi)＞呱夏D。如圖所示，所述射蠟?zāi)＞呱夏０ㄉ夏Ｖ黧w，上模主體內(nèi)設(shè)置有上模腔，所述上模腔為一半圓柱形凹陷部14，半圓柱形凹陷部14的內(nèi)壁設(shè)置有多個(gè)圓弧形凹槽，上模腔的前部設(shè)置有臺(tái)階狀凸起15，所述臺(tái)階狀凸起表面形成與半圓形凹陷部光滑連接的第一圓弧面，所述第一圓弧面的前端高度高于后端高度，第一圓弧面的前端和第二圓弧面光滑連接，第二圓弧面的前端與出口腔光滑連接，第一圓弧面和第二圓弧面的彎曲方向相反。所述半圓柱形凹陷部的一側(cè)設(shè)置有射蠟槽16，17為坩禍延長(zhǎng)部分，保障上端坩禍掛砂后內(nèi)徑的。18是上下模具的定位銷。
[0028]射蠟?zāi)＞呦履Ｅc射蠟?zāi)＞呱夏?duì)稱設(shè)置，上模腔和下模腔合成射蠟?zāi)Ｇ唬瑢⑸湎災(zāi)＞咝景糁萌肷湎災(zāi)Ｇ?，?duì)射蠟?zāi)＞弑砻嫔湎炐纬蓪?duì)應(yīng)坩禍內(nèi)部型腔的蠟?zāi)?對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行5-10制殼工藝形成坩禍模殼機(jī)構(gòu);再將坩禍模殼機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫蠟取射蠟?zāi)＞咝景舻玫匠跫?jí)坩禍結(jié)構(gòu)；最后初級(jí)坩禍結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫焙燒后即可得到高溫合金特種鑄造用內(nèi)曲面坩禍結(jié)構(gòu)。其中高溫合金包括高溫不銹鋼、合金鋼、鈦合金、鈦鋁合金等，特種鑄造包括真空重力鑄造、離心鑄造、真空離心鑄造等。依靠這種內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)的坩禍應(yīng)用于高溫合金特種鑄造工藝中，有安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明的用于高溫合金特種鑄造工藝的坩禍中，所述的主體中空通孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其目的是形成可容納填充合金空間，保證填充合金可在此結(jié)構(gòu)中熔煉，且熔煉后的合金溶液可順利排放。
[0030]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的中空通孔內(nèi)表面設(shè)計(jì)類花瓣曲面結(jié)構(gòu)，其目的是使坩禍適應(yīng)急冷急熱的工作環(huán)境，形成熱緩沖并保證100-1000次的使用次數(shù)。在某種程度上這種內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)也可以增加坩禍的強(qiáng)度。
[0031]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的中空通孔下端弧形臺(tái)階設(shè)計(jì)，其目的是為了拖住填充合金并和填充合金形成緊密配合。保證填充合金在熔煉結(jié)束前一直停留在坩禍內(nèi)部，直至熔煉結(jié)束使合金溶液一次性流出。且弧形臺(tái)階可防止金屬液殘留、粘結(jié)等問(wèn)題。
[0032]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的坩禍毛坯尺寸在60mmX200mm—150mm X 500mm范圍內(nèi)，皆可滿足特種鑄造工藝高溫合金的熔煉。
[0033]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的射蠟?zāi)＞咝景艚Y(jié)構(gòu)需配合射蠟?zāi)＞咧苽涑鰧?duì)應(yīng)坩禍內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的蠟?zāi)＃淠康脑谟谛纬蓮?fù)雜的坩禍內(nèi)部型腔結(jié)構(gòu)。
[0034]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的射蠟?zāi)＞咝景舯砻嫔湎?，蠟主要包括石蠟、微晶蠟、蜂蠟、地蠟和蟲白蠟的一種或幾種。其目的在于方便制殼，并在制殼后方便射蠟?zāi)＞咝景舻娜〕觥?br>[0035]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的5—10層制殼工藝，其中面層到殼層用砂料包括鋯英砂、莫來(lái)石、鎂砂、硅砂中的一種或幾種。其目的在于形成坩禍整體結(jié)構(gòu)。所述5—10層制殼工藝包括面層、殼層以及位于面層和殼層之間的中間層，其中最里面的是面層，選用大目數(shù)的細(xì)沙粉，比如200-400目的鋯英粉;中間就是中間層或稱過(guò)渡層;靠外的就是殼層，需用小目數(shù)的粗砂，比如15-50目左右的莫來(lái)石等。
[0036]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的坩禍結(jié)構(gòu)焙燒，可直接焙燒至500-1200°C任意溫度，一般焙燒20分鐘左右即可，然后投入特種鑄造設(shè)備中進(jìn)行高溫合金鑄件的生產(chǎn)。本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的特種鑄造主要包括真空重力鑄造、離心鑄造、真空離心鑄造等。
[0037]本發(fā)明的高溫合金特種鑄造用曲面坩禍中，所述的高溫合金包括高溫不銹鋼、合金鋼、鈦合金、鈦鋁合金等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，包括坩禍主體，其特征在于坩禍主體設(shè)置有中空通孔，所述中空通孔包括圓柱形的通孔主體，通孔主體內(nèi)表面形成若干個(gè)弧形凹槽，所述通孔主體的下端為坩禍出口，所述坩禍出口的內(nèi)徑小于通孔主體內(nèi)徑，中空通孔下端通過(guò)弧形臺(tái)階與坩禍出口相連。2.如權(quán)利要求1所述的一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，其特征在于，所述弧形凹槽的內(nèi)表面包括主體凹弧面以及設(shè)置在主體凹弧面兩側(cè)的連接弧面，相鄰兩個(gè)弧形凹槽的連接弧面平滑連接，且連接點(diǎn)位于中空通孔的公稱內(nèi)徑上。3.如權(quán)利要求2所述的一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，其特征在于，所述弧形凹槽延伸到通孔主體的前部，且通過(guò)過(guò)渡段與通孔主體的前端部形成光滑連接，所述過(guò)渡段形成若干個(gè)與弧形凹槽相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)曲面斜坡。4.如權(quán)利要求1所述的一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，其特征在于，所述弧形臺(tái)階包括第一圓弧面和第二圓弧面，所述第一圓弧面的后端與通孔主體前端部光滑連接，第二圓弧面的前端與坩禍出口光滑連接，第一圓弧面和第二圓弧面之間光滑連接，且兩者的彎曲方向相反。5.如權(quán)利要求1所述的一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，其特征在于，初級(jí)坩禍結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫焙燒的溫度為500-1200°C。6.如權(quán)利要求1所述的一種高溫合金特種鑄造用曲面坩禍，其特征在于，特種鑄造包括真空重力鑄造、尚心鑄造或真空尚心鑄造，尚溫合金包括尚溫不鎊鋼、合金鋼、欽合金或欽招合金。7.一種制作高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的模具，包括射蠟?zāi)＞吆蜕湎災(zāi)＞咝景?，其特征在于，所述射蠟?zāi)＞甙ㄉ夏Ｖ黧w和下模主體，所述上模主體和下模主體拼合后內(nèi)部形成射蠟?zāi)Ｇ唬錾湎災(zāi)Ｇ粸閳A柱形孔，且所述圓柱形孔的內(nèi)壁設(shè)置有若干個(gè)弧形凹槽，所述射蠟?zāi)Ｇ坏那岸嗽O(shè)置有臺(tái)階狀凸起，所述臺(tái)階狀凸起的后端與圓柱形孔的前端通過(guò)一錐形過(guò)渡面連接，所述臺(tái)階狀凸起的前端依次通過(guò)第一射蠟?zāi)＞邎A弧面和第二射蠟?zāi)＞邎A弧面與射蠟?zāi)＞叱隹谇恢g形成光滑連接，第一射蠟?zāi)＞邎A弧面和第二射蠟?zāi)＞邎A弧面的彎曲方向相反； 所述射蠟?zāi)＞咝景舭▓A柱形棒體，所述圓柱形棒體的前端設(shè)置有前端部，所述前端部的直徑小于圓柱形棒體的直徑，所述前端部通過(guò)錐形圓弧面與圓柱形棒體的前端連接，所述圓柱形棒體的后端沿軸向設(shè)置有一孔。8.—種利用權(quán)利要求5所述的模具制備高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的方法，其特征在于，A、射蠟?zāi)＞咝景糁萌肷湎災(zāi)＞邇?nèi)，對(duì)射蠟?zāi)＞弑砻嫔湎炐纬蓪?duì)應(yīng)坩禍內(nèi)部型腔的蠟?zāi)?B、對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行5-10層制殼工藝形成坩禍模殼機(jī)構(gòu);C、再將坩禍模殼機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫蠟取射蠟?zāi)＞咝景舻玫匠跫?jí)坩禍結(jié)構(gòu);D、最后初級(jí)坩禍結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫焙燒后即可得到高溫合金特種鑄造用內(nèi)曲面坩禍結(jié)構(gòu)。9.如權(quán)利要求8所述的制備高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的方法，其特征在于，射蠟?zāi)＞咝景舻谋砻嫔湎?，蠟包括石蠟、微晶蠟、蜂蠟、地蠟和蟲白蠟的一種或幾種。10.如權(quán)利要求8所述的制備高溫合金特種鑄造用曲面坩禍的方法，其特征在于，制殼采用5-10層制殼工藝，用砂料包括鋯英砂、莫來(lái)石、鎂砂、硅砂中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】F27B14/10GK105953583SQ201610525905
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】嚴(yán)元眾, 王鑫, 關(guān)奇漢
【申請(qǐng)人】上海華培動(dòng)力科技有限公司