[發明專利]熔融材料的離心鑄造的增強技術

在審

• 申請號: 201711120628.5
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN107876722A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 約翰·W·福爾茨四世;若爾·A·馬丁內斯-艾爾斯;阿龍·L·福斯迪克
• 申請（專利權）人: 冶聯科技地產有限責任公司
• 主分類號: B22D13/06
• 分類號: B22D13/06
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 林斯凱

本申請為申請日2014年3月4日，申請號201480002800.5，名稱為“熔融材料的離心鑄造的增強技術”的發明專利申請的分案申請。

相關申請案

本申請要求2013年3月11日提交的美國專利申請序列號13/792,929的優先權，并且要求2014年1月31日提交的美國專利申請序列號14/169,665的優先權，所述申請的公開內容以引用的方式整體并入本文。

技術領域

本公開一般涉及離心鑄造的裝備和技術。本公開更具體來說涉及金屬材料的離心鑄造的裝備和技術。

背景技術

金屬鑄造一般包括將一定體積的熔融金屬材料提供給靜態或旋轉模具，以及允許材料冷卻以產生由模具成形的鑄件。鑄件可能以近凈成形的形式被鑄造或可能在隨后的鍛造或加工應用中被進一步修改以產生最終的組件。金屬材料在從液體到固體的相變過程中收縮，這可能導致鑄件包括不受控制的收縮孔隙，尤其導致難以鑄造金屬材料，例如基于鈦鋁(TiAl)的合金和其他TiAl材料。收縮孔隙是基本凝固力學所固有的，并且可能對微觀結構以及鑄件產量產生負面影響。一般來說，最小化內化孔隙可以通過處理技術(諸如熱等靜壓(HIP))來處理。然而，不受控制的內部孔隙可能會導致影響鑄件表面質量的表面失真，并且增加生產成本。當鑄件被切開或與鑄造組件分開時，不受控制的內部孔隙也可能被暴露。當孔隙被表面連接時，當前的處理技術可能不適合于許多鑄造應用。例如，被設計成填充或封閉孔隙的表面處理技術可能無法保持鑄件的連續性，這可能會不利地影響鑄造材料的機械性能。材料去除技術(諸如加工去除外部孔隙)也可能降低鑄件產量并且暴露額外的孔隙。

用于鑄造各種金屬材料(諸如基于鈦鋁的合金)的常規的鑄造技術無法控制孔隙，使得遠離鑄件的表面和可能隨后被切開的鑄件的區域內化孔隙。例如，其他技術已經描述了使用一系列靜態鑄造和真空電弧重熔技術來制備鈦鋁部分。然而，這些靜態鑄造技術造成顯著的孔隙，這無法使用HIP來去除。其他技術也已經描述了離心鑄造技術，其用于制備在離心機達到轉速之前需要將熔融材料提供給離心機的鈦鋁鑄件。然而，如每個鑄片對單獨的加熱方法和模具的要求可明顯看出，冷卻速率和凝固難以控制。盡管已經報告了各種其他離心鑄造技術，但是沒有一種能夠充分控制收縮孔隙。

鑒于與用于鑄造金屬材料的常規的鑄造技術(包括離心鑄造技術)相關聯的缺點，開發用于鑄造金屬材料的改進的技術將是有利的。

發明內容

根據本公開的一個方面，離心鑄造裝置的非限制性實施方案包括旋轉總成，其被配置成圍繞旋轉軸旋轉。旋轉總成包括澆道室，其被定位成圍繞旋轉軸并且被構造成接收供給的熔融材料。第一澆口和第二澆口被定位成在離心力的大致方向上從澆道室接收熔融材料。第一型腔和第二型腔被堆疊，并且分別被定位成在離心力的大致方向上從第一澆口和第二澆口接收熔融材料。

根據本公開的另一方面，離心鑄造模具的非限制性實施方案包括被配置成接收供給的熔融材料的前端面、后端面、第一型腔以及第二型腔。第一型腔和第二型腔各自從前端面朝向后端面延伸并且由側壁和鄰近模具的后端面的后壁限定。第一型腔和第二型腔被堆疊，并且被配置成在離心力的大致方向上接收熔融材料。模具被構造成差動隔離第一型腔和第二型腔，使得在后壁處從熔融材料的熱量提取速率大于在側壁處的熱量提取速率以促進從后壁大致朝向離心力的大致方向的定向凝固。

根據本公開的另一方面，永久離心鑄造模具的非限制性實施方案包括前端面，其被配置成接收供給的熔融材料；后端面；以及第一型腔，其從前端面朝向后端面延伸。第一型腔由側壁和鄰近模具的后端面的后壁限定。被限定在模具中的第一澆口被定位在前端面與第一型腔之間。

根據本公開的另一方面，一種生產金屬材料的鑄件的離心鑄造方法包括定位旋轉總成，其包括多個澆口和被定位成圍繞澆道室的多個型腔，使得多個澆口和多個型腔被定位成在離心力的大致方向上從澆道室接收熔融金屬材料。多個澆口中的每個耦合到多個型腔中的一個，并且多個型腔中的至少兩個被堆疊。方法進一步包括使旋轉總成旋轉。方法進一步包括將供給的熔融金屬材料輸送到澆道室。

根據本公開的另一方面，一種裝配離心鑄造裝置的方法包括將楔定位在旋轉軸上。方法也包括將至少兩個模具定位成與楔密封嚙合，其中至少兩個模具中的每個包括前端面并且限定從前端面延伸到模具中的至少兩個型腔。方法進一步包括限定澆道室，其被構造成接收熔融材料，其中澆道室的至少一部分由至少兩個模具的前端面的至少一部分限定。