[實(shí)用新型]一種真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720526529.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN206732104U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏明許;曾龍;馬和平;魚佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 共慧冶金設(shè)備科技（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): B22D18/06
• 分類號(hào): B22D18/06
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域:

本實(shí)用新型屬金屬熔煉成型設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置。

背景技術(shù)：

冷坩堝懸浮熔煉，是一種利用分辨式水冷銅坩堝對(duì)合金進(jìn)行電磁熔煉的冶金方法；該方法充分利用了電磁場(chǎng)與金屬相互作用的熱效應(yīng)和力效應(yīng)，一方面交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流熱使得金屬材料熔化，另一方面交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁力使得金屬熔體與坩堝壁之間保持軟接觸或者非接觸。冷坩堝熔煉技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）金屬在水冷銅坩堝內(nèi)懸浮或者軟接觸，可以使金屬?zèng)]有污染地熔化；（2）感應(yīng)加熱可以熔化高熔點(diǎn)的金屬；（3）電磁力的強(qiáng)烈攪拌使熔體組織成分均勻；（4）適用范圍廣，可以熔煉不同成分的合金和材料；（5）高溫熔體對(duì)冷坩堝無實(shí)質(zhì)性腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。

由于以上優(yōu)點(diǎn)，冷坩堝懸浮熔煉受到了各國(guó)科研工作者的關(guān)注和研究，并發(fā)展出一些比較成熟的技術(shù)，如冷坩堝電磁連鑄技術(shù)、冷坩堝定向凝固技術(shù)；我國(guó)大連理工大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)在這一方面做了大量的工作，目前已經(jīng)能夠制備出表面平整度高、內(nèi)部宏觀偏析較小的圓鑄錠和扁鑄錠，材料覆蓋到鋁合金、鋼鐵等多種材料；然而對(duì)于一些活潑金屬（如鈦合金）的復(fù)雜零件或者薄壁零件，目前國(guó)內(nèi)并沒有很好的解決方法。

本實(shí)用新型的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置，采用該裝置可進(jìn)行活潑金屬（如鈦合金）的懸浮熔煉和真空吸鑄成型，從而解決一些活潑金屬的復(fù)雜零件和薄壁零件的成型難問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型所提供的一種真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置，包括真空腔體、冷坩堝懸浮加熱系統(tǒng)、吸鑄系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。所述真空腔體采用雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層均由不銹鋼焊接而成，夾層通水冷卻；所述的冷坩堝懸浮熔煉系統(tǒng)包括分辨式水冷銅坩堝、感應(yīng)加熱線圈以及與之匹配的電源；所述的吸鑄系統(tǒng)包括吸鑄成型模具、真空連接管道、真空閥、真空罐以及真空泵；所述的冷卻系統(tǒng)采用水冷，分別對(duì)真空腔體、分辨式水冷銅坩堝和感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行冷卻。

進(jìn)一步地，所述真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置包括不銹鋼爐體，所述不銹鋼爐體底部設(shè)有安裝座，其連接方式采用螺栓連接，密封形式采用硅橡膠圈密封。

進(jìn)一步地，所述安裝座上方設(shè)有分辨式水冷銅坩堝，所述分辨式水冷銅坩堝周圍有感應(yīng)加熱線圈。

進(jìn)一步地，所述真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄裝置，其特征在于所述分辨式水冷銅坩堝上方設(shè)有吸鑄模具，所述吸鑄模具上方設(shè)有真空管道，所述真空管道上方設(shè)有真空電磁閥。

進(jìn)一步地，所述的吸鑄模具通過夾持架和升降電機(jī)的滑塊連接通過滑塊的移動(dòng)可以控制吸鑄模具進(jìn)入金屬液體并控制其進(jìn)入液體的高度。

進(jìn)一步地，所述的吸鑄模具通過真空閥與真空罐連通，通過真空閥的開閉可以控制吸鑄的動(dòng)作。

進(jìn)一步地，所述的吸鑄模具和真空罐連通，通過調(diào)節(jié)真空罐內(nèi)的壓力，可以吸鑄不同的材料和不同體積的鑄件。

本發(fā)明的有益效果是可進(jìn)行活潑金屬的懸浮熔煉和真空吸鑄成型，從而解決一些活潑金屬的復(fù)雜零件和薄壁零件的成型難問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-不銹鋼爐體，2-分辨式水冷銅坩堝，3-感應(yīng)加熱線圈，4-底部安裝座，5-吸鑄模具，6-真空管道，7-真空電磁閥，8-夾持架，9-升降電機(jī)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的真空冷坩堝懸浮熔煉和吸鑄系統(tǒng)，包括雙層水冷不銹鋼爐體1、十六等分的分辨式水冷銅坩堝2、環(huán)繞在水冷銅坩堝周圍的感應(yīng)加熱線圈3、用于支撐水冷銅坩堝的底部安裝座4、用于液態(tài)金屬成型的吸鑄模具5（本例中為圓形的棒狀零件）、用于連通吸鑄模具和真空壓力罐的真空管道6、用于控制吸鑄開始的真空電磁閥7、用于連接真空管道和升降滑塊的夾持架8、以及用于控制吸鑄模具位置的升降電機(jī)9。

熔煉步驟：

1. 先將鈦合金母材裝在冷坩堝2里，然后對(duì)爐體1內(nèi)抽真空后并反充氬氣至0.06Mpa，再啟動(dòng)冷卻水，保持冷卻水處于循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)；

2. 通過真空泵對(duì)真空罐抽真空，設(shè)定真空罐內(nèi)的壓力為0.04Mpa；

3. 將感應(yīng)加熱線圈3與電源接通，設(shè)定控制電源的功率為50kW，頻率為100kHz，金屬母材內(nèi)產(chǎn)生渦流并開始加熱；

4. 當(dāng)冷坩堝內(nèi)的鈦合金完全熔化時(shí)，通過升降電機(jī)9將吸鑄模具5升入金屬熔體中，然后快速打開真空電磁閥7，金屬熔體在瞬間被吸入吸鑄模具內(nèi)并凝固成型。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼耍緦?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。