[發明專利]薄壁鑄件鑄造用真空感應爐及鑄造薄壁鈦合金鑄件的方法

有效

• 申請號: 201310314705.6
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103394674A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 屈銀虎;劉新峰;王鳳;梁濤
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于特種鑄造技術領域，涉及一種薄壁零件鑄造用真空感應爐，本發明還涉及利用上述真空感應爐鑄造薄壁鈦合金鑄件的方法。

背景技術

真空感應爐是冶金工業中用于熔煉耐熱合金、磁性材料、電工材料與高強度鋼等特種合金的一種真空電爐，其工作原理是在真空環境下，利用交變電流作用到感應線圈產生交變磁場，交變磁場在爐料上感應出交變的電流——“渦流”，爐料就是靠“渦流”加熱并熔化的。和其他類型電爐相較，真空感應爐具有加熱速度快、設備生產率高及氧化損失少的優點，真空感應爐中，金屬密封于坩堝內進行熔煉，熔煉出的金屬液干凈、無雜質，整個澆注過程也是在密閉的真空環境中進行的，可有效防止金屬的氧化；此外，由于有電磁攪拌功能，有利于脫氣以及合金成分的均勻化。

現有的真空感應爐的澆注部分無加熱裝置和保溫裝置，金屬液在澆注過程中難以維持在較高的溫度區間內，使得金屬液充型能力差，難以鑄造出高質量和表面無缺陷的薄壁金屬鑄件。在澆鑄薄壁鑄件時，由于金屬液散熱快，凝固時間較短，極大的壁面張力和粘性阻力都限制了充型過程的順利進行，難以實現薄壁鑄件的順利充填，這樣將會出現鑄件澆不足或冷隔的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種薄壁鑄件鑄造用真空感應爐，能夠鑄造出高質量、表面無缺陷的薄壁金屬零件。

本發明的另一目的在于提供利用上述真空感應爐鑄造薄壁鈦合金鑄件的方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，薄壁鑄件鑄造用真空感應爐，包括有真空感應爐殼體，真空感應爐殼體上端設置有真空爐上蓋，真空感應爐殼體內對稱設置有熔煉腔和澆注腔，熔煉腔內設置有熔煉裝置，澆注腔內設置有加熱澆注裝置，熔煉腔與澆注腔的上部與真空爐上蓋之間設置有熔煉裝置的翻轉空間，真空感應爐殼體外還設置有無線熱電偶溫度變送器。

本發明第一種技術方案的特點還在于，

熔煉裝置，包括有坩堝和翻轉架，坩堝的外壁上設置有電感線圈，坩堝固定于翻轉架內，翻轉架依次與翻轉機構及翻轉電控按鈕連接，翻轉電控按鈕設置于真空感應爐殼體的外壁上。

爐體上蓋上設置有有機玻璃窗。

加熱澆注裝置，包括有加熱澆注裝置殼體，加熱澆注裝置殼體的下端與真空感應爐殼體底部固定連接，加熱澆注裝置殼體的頂部設置有凹臺，澆注內膽與加熱澆注裝置殼體頂部的凹臺間隙配合，澆注內膽的上部設置有導流裝置，澆注內膽的下部設置有加熱裝置，加熱裝置與加熱澆注裝置殼體之間的空余部分填充有保溫材料；

無線熱電偶溫度變送器包括有熱電偶探針和熱電偶顯示屏。

導流裝置，包括有導流槽和設置于導流槽下端的澆注口，澆注口與澆注內膽連通。

加熱裝置，包括有加熱爐膽，加熱爐膽的外壁上纏繞有加熱絲，加熱絲與所述加熱爐膽四周的間隙相等；無線熱電偶溫度變送器的熱電偶探針設置于加熱澆注裝置殼體的保溫材料內，靠近加熱爐膽一側壁處，熱電偶顯示屏設置于真空感應爐殼體外部。

本發明所采用的第二種技術方案是，薄壁鑄件鑄造用真空感應爐鑄造薄壁鈦合金鑄件的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將鈦合金金屬固體放入真空感應爐殼體內的坩堝中，啟動冷卻水循環，水壓表顯示正常后啟動真空系統，調整真空感應爐殼體內的氣壓值：

步驟2、將步驟1中的鈦合金金屬固體進行熔煉和鑄型預熱處理；

步驟3、將經步驟2鑄型預熱處理的鈦合金金屬液澆注到澆注內膽內；

步驟4、打開真空爐上蓋，先取出導流裝置，將導流裝置置于烘箱中烘干，再取出澆注內膽中的薄壁鈦合金鑄件。

本發明第二種技術方案的特點還在于，

步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1、取鈦合金金屬固體，其中鈦合金金屬固體為Ti-6Al-4V；

步驟1.2、將步驟1.1中的鈦合金金屬固體放入真空感應爐殼體內的坩堝中，鈦合金金屬固體的體積不超過坩堝體積的80%；

步驟1.3、先啟動冷卻水循環，再將真空系統與真空感應爐殼體內連通，對真空感應爐殼體內進行抽真空，待真空感應爐殼體內的氣壓值為0.01Pa，關閉真空系統；

步驟1.4、關閉真空系統后，將氬氣瓶與真空感應爐殼體內連接，向真空感應爐殼體內輸入氬氣，利用氬氣進行一次或多次沖刷，待外接的機械壓力表上顯示的壓力值為0.02MPa～0.08MPa，停止給真空感應爐殼體內供應氬氣。

步驟2具體按照以下方法實施：