[發明專利]高溫合金的熔煉與成型裝置

有效

• 申請號: 201810529150.X
• 申請日: 2018-05-26
• 公開（公告）號: CN108677042B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王書杰;孟靜
• 申請（專利權）人: 遼寧宏基電力設備制造有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;B22D13/06;B22D13/10;B22D27/04;B22D27/02
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王藝偉

本發明公開了一種高溫合金的熔煉與成型裝置。所述成型裝置設有多個水冷銅坩堝和等離子熔煉電極，熔煉開始后水冷銅坩堝及其內部的熔體可以構成導電環并通電，水冷銅坩堝做離心運動，在離心力及其洛倫茲力的作用下，熔體處于力學平衡狀態，此時主要對合金進行熔煉。當熔煉結束后，水冷銅坩堝環內的電流改變方向，并給水冷銅坩堝環的離心運動加速，使得熔體受到向外的合力作用而充入鑄型中實現高速冷卻。通過多工位等離子電弧熔煉，結合洛倫茲力和離心力，完成高溫高活性合金的熔煉與快速成型過程，具有熔煉溫度高，熔煉效率高，精密高溫高活性合金鑄件質量優異等特點。

技術領域

本發明涉及新材料的制備裝置技術領域，尤其涉及一種高溫合金的熔煉與精密成型裝置。

背景技術

以鎳、鈦、鈮、鎢、鈷為基的金屬合金材料，由于其能在600℃以上的溫度長期工作，被稱為高溫合金。高溫合金具有優異的高溫強度；良好的抗氧化、抗熱腐蝕、抗疲勞性能，高的斷裂韌性等綜合性能，廣泛應用于航空航天、醫學、石油、化工、能源、國防等領域。

鑄造高溫合金是一種重要的高溫合金成型方法，其可以制備復雜高溫合金零件，例如發動機相關組件。這類材料通常熔點高，因此熔煉困難，生產效率低下。另外，由于澆鑄溫度高，在澆鑄成型時極易與鑄型材料反應，例如比強度很高的高溫鈦合金，但是其幾乎與所有的鑄型材料反應，因而高溫高活性合金的成型性極差，精密鑄造的難度就更大了，嚴重影響了高溫高活性合金的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種熔煉溫度高，熔煉效率高，精密度高的高溫合金的熔煉與成型裝置。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種高溫合金的熔煉與成型裝置，其特征在于：包括容器狀的水冷銅坩堝基體，沿所述水冷銅坩堝基體的內壁上設置有若干個水冷銅坩堝，且所述水冷銅坩堝在同一高度處，并沿所述水冷銅坩堝基體內壁的圓周設置，在所述水冷銅坩堝基體外設置有與所述水冷銅坩堝一一對應的鑄造模具，所述水冷銅坩堝與所述鑄造模具之間通過直澆道進行連通，電極旋轉軸的一端位于所述水冷銅坩堝基體的外側，與離心機的動力輸出端連接，電極旋轉軸的另一端位于所述水冷銅坩堝基體內，并與主電極的一端連接，與水冷銅坩堝一一對應的熔煉電極位于所述主電極的外側壁上，且熔煉電極的端部與水冷銅坩堝之間保持有間隙，該間隙構成熔煉電極的放電空間，當所述熔煉電極通電后在水冷銅坩堝與熔煉電極之間形成等離子電弧，所述水冷銅坩堝基體的下側設置有水冷銅坩堝基體旋轉支撐，水冷銅坩堝基體旋轉支撐通過絕緣連接件與所述電極旋轉軸連接，所述水冷銅坩堝基體的外側設置有磁場產生裝置，所述磁場產生裝置用于向水冷銅坩堝基體內施加周期變化磁場；

熔煉期間在離心機的作用下多個熔煉電極與多個水冷銅坩堝同時做離心運動，同時在水冷銅坩堝基體中通過磁場產生裝置施加變化磁場，熔體在離心力、坩堝支撐力、洛倫茲力及表面張力的作用下處于力學平衡狀態；熔煉結束后，加速電極旋轉軸的離心運動，同時通過控制磁場產生裝置改變磁場變化，使磁場產生的洛倫茲力與離心力同向，使得熔體加速通過直澆道快速充型進入鑄造模具中，實現精密鑄造成型。

進一步的技術方案在于：所述裝置還包括絕緣支撐，所述絕緣支撐位于所述熔煉電極與主電極的連接處，通過所述絕緣支撐將熔煉電極與熔煉電極之間的端部分開，熔煉電極可在絕緣支撐中的槽內上下擺動，在離心力作用下調整與高溫高活性金屬合金料之間的距離。

進一步的技術方案在于：所述水冷銅坩堝與水冷銅坩堝基體之間的內部具有空腔，所述空腔形成循環水道。

進一步的技術方案在于：所述電極旋轉軸通過電刷為所述主電極供電，所述主電極再為所述熔煉電極供電，通過熔煉電極放電進行高溫合金的熔煉。

進一步的技術方案在于：所述鑄造模具通過鑄造模具連接件連接到所述水冷銅坩堝基體的外壁上，所述鑄造模具連接件使用石墨或者石英等易碎材料制作，在鑄造成型后，當直澆道中存在殘余凝固的合金而無法脫模時，鑄造模具連接件可被破碎，通過切割將殘余在直澆道內的合金切斷，取出成型的零件。