[發明專利]感應攪拌、超聲修改的熔模鑄件和產生設備

有效

• 申請號: 201210557764.1
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103170577B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 樸埈永;J.R.帕羅利尼;I.尤科克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22D27/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,譚祐祥

技術領域

本發明大體上致力于用于產生帶有預選晶粒結構的熔模鑄件（investment?casting）的設備，且具體而言致力于通過控制固化過程而在熔模鑄件中產生預選晶粒結構。

背景技術

熔模鑄造加工特別適用于精密公差或設計復雜性為考慮因素的鑄件。一個示例為諸如渦輪葉片和靜葉的翼型件的鑄件，其由特殊合金制成且經受高溫環境。熔模鑄造允許鑄造薄區段，諸如渦輪葉片的翼型部分。

包括熔模鑄件的鑄件的固化通常在從鑄件提取熱時通過模具壁發生。這種固化通常通過將熱從鑄件中的熔融金屬傳遞至周圍大氣的模具壁發生。在提取熱時，成核部位形成于模具壁上且固化前沿作為枝晶生長到熔融金屬內。

由于在固體/液體界面的前沿中的固體片段，晶粒也不均一地成核。這些固體片段的數量與過冷量成比例。成核晶粒的形態由在任何給定時間的熱通量的方向和量來決定。

需要一種鑄造系統，其允許在固化期間對金屬或金屬合金的固化的額外控制，以在需要時在鑄件中均化溫度分布，減小偏析和破壞/分布鑄件中的體積缺點。

發明內容

闡述了用于產生感應攪拌、超聲修改的熔模鑄件的鑄造單元。該鑄造單元包括具有模具腔的熔模鑄造模具。該鑄造單元還包括爐。爐的第一區包括用于在模具被提供熔融金屬時在熔融金屬中生成對流的裝置。第一區接納熔模鑄造模具。耐火(耐熱，refractory)分隔件限定包圍工作區的第一區。然而，能量可跨過分隔件轉移到第一區/自第一區轉移。第一區還由絕熱物包圍，使得跨過爐邊界到周圍環境的快速傳熱不發生。用于在模具腔被提供熔融金屬時將超聲脈沖傳送到模具腔內的超聲源被定位成與模具的底部接觸。第一加熱元件在耐火分隔件與熔模鑄造模具之間位于第一區內。由于高的預熱溫度，這些加熱元件為非金屬的且在耐火分隔件與熔模鑄造模具之間位于第一區內。

還提供一種用于制造等軸鑄件的方法。該方法包括以下步驟：提供爐，其具有接納熔模鑄造模具的第一區或工作區。還提供用于在模具被提供熔融金屬時在模具中生成對流的裝置。耐火分隔件包圍第一區。絕熱物包圍該爐的第一區，減緩了從爐到包圍該爐的周圍環境的傳熱。第一加熱元件定位于耐火分隔件的內側上，在耐火分隔件與熔模鑄造模具之間。第一加熱元件使熔模鑄造模具能夠被預熱（若需要），使得熔融金屬的溫度在引入后不急劇降低且可在固化過程中允許對爐的第一區中的熔融金屬溫度的一些控制。定位成與模具接觸的超聲源供以在熔融金屬被引入到模具腔內時將超聲脈沖傳送到模具腔內。具有模具腔的熔模鑄造模具定位于爐的第一區內。熔融金屬被引入到熔模鑄造模具的模具腔內。第一加熱元件允許在將熔融金屬引入模具腔內之前預熱熔模鑄造模具，并且可用于在固化過程中調節模具中熔融金屬的溫度。一旦引入到模具腔內，熔融金屬便將開始固化，通常處于從模具表面生長到熔融金屬內的枝晶的形式。超聲脈沖從超聲源引入到熔融金屬內，生成用于使枝晶分裂為片段的超聲脈沖或波。這些片段通過對流分布在熔融金屬中且然后用作用于額外晶粒形成的核。對流由來自超聲源的波生成或者從低輸出感應線圈生成，或兩者。低輸出感應線圈在從約20?Hz至約10?kHz的范圍內操作，用于生成對流的目的。

超聲脈沖還可施加到熔模鑄造模具以干擾枝晶的形成，枝晶通常從熔模鑄造模具的側部生長，如上文所討論的。超聲脈沖還對液體合金的成分提供混合效果且在促進從液體金屬內的成核部位生長時促進等軸晶粒的形成。當枝晶從模具的側部破裂時，它們由液體內的脈沖和由用于生成對流的裝置生成的對流兩者混合，且到它們未完全熔化的程度，它們還形成額外成核部位用于等軸晶粒的形成。可通過該工藝來制成具有等軸晶粒結構的熔模鑄件。

根據結合附圖對優選實施例的下列更詳細描述，本發明的其它特點和優點將是顯而易見的，附圖以示例方式示出本發明的原理。

附圖說明

圖1描繪了本發明的設備，其中，熔融金屬已被引入到澆口杯或熔爐內，但未到位于爐工作區中的熔模鑄造模具內，熔模鑄造模具包括成核劑和熱穩定的分散劑兩者。

圖2描繪了圖1的設備，其中，熔融金屬已從澆口杯轉移到熔模鑄造模具內。

圖3描繪了圖1的設備，其中，熔融金屬已被引入到澆口杯內，但未到位于爐工作區中的熔模鑄造模具內，熔模鑄造模具僅包括成核劑。

圖4描繪了圖3的設備，其中，熔融金屬已從澆口杯轉移到熔模鑄造模具內。

具體實施方式