[發明專利]凝固過程可控的鈦基合金反重力鑄造裝置及鑄造方法

無效

• 申請號: 201410189117.9
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103978187A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 寇宏超;王軍;楊光;李金山;孫智剛;胡銳;薛祥義
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及一種反重力鑄造裝置及其工藝領域，具體為一種凝固過程可控的鈦基合金反重力鑄造方法和吸鑄系統。?

背景技術

精密鑄造是一種先進的近凈成形的鑄造工藝，在眾多的領域得到了應用，特別適用于形狀復雜、薄壁構件的成形。反重力鑄造作為精密鑄造的一種方法，有利于實現金屬液的平穩充型，正壓凝固，補縮效果優良，其生產的鑄件具有尺寸精確、成品率高、力學性能好和內部質量高等特點，一般不經過加工或稍作加工便可應用，因而可以節省大量的金屬和機械加工裝置。反重力生產裝置效率高，易于實現生產過程的機械化和自動化，從而可以減輕工人勞動強度，改善勞動條件，提高經濟效益。?

由于反重力鑄造的優勢，該方法在鋁合金、鎂合金等領域得到了廣泛的應用。中國專利申請號：02115638，發明名稱：“鎂、鋁合金反重力鑄造真空消失模鑄造方法及其裝置”：該專利所述的裝置由澆注爐、爐蓋上的澆注臺，其上放置的砂箱，連通澆注爐和砂箱的澆注管構成，澆注爐內包括帶不銹鋼爐襯的坩堝，澆注管外包覆保溫加熱線圈，澆注爐蓋上具有保護氣體和可控壓力惰性氣體通道，其綜合了真空消失模和反重力鑄造的特點。中國專利申請號：200510029885.9，發明名稱：“鋁基復合材料反重力鑄造真空吸鑄成形其裝置”：該專利所述的裝置由熔煉裝置、真空吸鑄裝置和氣路部分組成，該裝置在中隔板上設置了一個攪拌器，在熔煉的過程中可對熔體進行攪拌，避免了復合材料成形過程中的顆粒沉降和團聚。由于鈦合金、鈦鋁合金的流動性較差，必須對鑄型進行預熱保溫以保證完整地充型，同時鈦鋁合金開裂傾向大，需采用緩冷的方式對其開裂問題進行控制，該裝置難以實現對凝固過程的控制。?

中國專利申請88102624公開了金屬反重力鑄造的裝置和方法，中國專利申請88102623公開了反重力鑄造的裝置和方法，中國專利申請89106430.3公開了反重力鑄造方法和裝置，中國專利申請93107264.6公開了反重力鑄造的裝置與方法。上述專利都是將鑄型放置于液態合金或熔融金屬基復合材料上方的密封室內，對密封室抽真空，密封室與下面的液態合金面上產生壓差，液態合金在此壓差的作用下克服重力而?填充型腔；上述方法的共同特征是要利用真空泵系統產生壓差，均不能對鑄型進行加熱，不利于實現鑄件可控凝固，對于鈦合金、鈦鋁合金等鑄造性能差的合金，不能保證復雜薄壁件的完整充填與缺陷控制。?

中國專利申請200810150346.2公開了一種鈦及鈦合金的鑄造方法，中國專利申請號CN101121196A公開了一種鈦合金的鑄造方法，其特征均在于采用真空感應熔煉將鈦合金加熱至熔融狀態，采用真空吸鑄將鈦基合金熔體吸鑄入預熱至20～500℃陶瓷鑄型內，后隨爐冷卻。上述兩種方法在合金熔煉之前將陶瓷鑄型加熱并放置于上爐體，再進行抽真空、熔煉等過程，在此過程中鑄型的溫度會急劇下降，不可實現對鑄型溫度的控制，再者由于鈦基合金的相變溫度較高，低的鑄型溫度不能對組織進行控制，會導致澆注過程中存在充型不完整、組織粗大以及鑄件開裂的現象，從而導致合金構件性能惡化甚至報廢。?

綜上所述，對于鈦基合金，由于其熔點高、糊狀區大、流動性差，在凝固過程中易發生開裂、鑄造組織粗大且不均勻，現有的反重力鑄造裝置及方法均不能實現對鑄件的可控凝固。針對鈦基合金充型難、組織不均勻、易開裂等問題，希望開發出一種可獲得性能優良的鈦基合金鑄件的可控凝固方法及裝置。?

發明內容

為克服現有鈦基合金鑄造技術中存在的鑄型溫度不可控、鑄造組織粗大不均勻、鑄件易開裂的缺點，本發明提出了一種凝固過程可控的鈦基合金反重力鑄造裝置及鑄造方法。?

本發明包括熔煉系統和吸鑄系統，所述熔煉系統包括下爐體、感應加熱器、水冷銅坩堝、坩堝升降機構、惰性氣體儲氣瓶和抽真空管道。其中，所述的感應加熱器為水冷銅線圈，纏繞于水冷銅坩堝外側，坩堝升降機構位于水冷銅坩堝下方由電機控制，可實現水冷銅坩堝的升降。吸鑄系統由上爐體、升液管、升液管加熱器、鑄型加熱器、鑄型固定套筒、陶瓷鑄型組成。所述的鑄型固定套筒、升液管和升液管加熱器都固定于上爐體上，鑄型固定在鑄型套筒內；吸鑄系統包括上爐體、升液管、升液管加熱器、鑄型固定套筒和陶瓷鑄型。所述的鑄型固定套筒、升液管和升液管加熱器均按常規方式固定在上爐體內；陶瓷鑄型固定在鑄型套筒內。其特征在于：?