專利名稱：用于離心鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的實(shí)施例大體上涉及用于離心鑄造高活性金屬的系統(tǒng)。更具體而言， 本文的實(shí)施例大體上描述了用于離心鑄造高活性鈦合金、且特別是鈦鋁化物(titanium aluminide)合金的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們不斷地尋求性能改進(jìn)的新型材料以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量并獲得 更高的發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度。鈦合金(Ti合金)、且特別是鈦鋁化物基合金(TiAl合金)完美結(jié) 合了諸如室溫延展性和韌性之類的低溫機(jī)械性能以及中高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能。鑒于這些 原因，TiAl合金有望替代當(dāng)前用來制造多數(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的鎳基超合金。真空電弧重熔法(VAR)是一種普遍用來熔煉Ti合金的技術(shù)。VAR通常包括在鈦合 金電極與安放在水冷銅坩堝中的多塊相同的合金(例如，電極端部)之間引弧。形成熔池 并且逐漸熔化電極。當(dāng)獲得足夠多的熔化的金屬時(shí)，可移開電極并使坩堝傾斜以將金屬灌 注到用于鑄造構(gòu)件的模具內(nèi)。該VAR技術(shù)可能存在幾個(gè)缺點(diǎn)。用于VAR工藝的鈦電極或會(huì)價(jià)格昂貴，其原因在 于，鈦坯棒/鈦鍛件的成本高，而且從合格的邊角料或回收料生產(chǎn)電極所包含的人力成本 高。同樣，對(duì)預(yù)合金電極的要求可使得制造非標(biāo)合金的難度大并且昂貴。而且，需采用水冷 坩堝可能限制了金屬可實(shí)現(xiàn)的過熱度，這繼而影響流動(dòng)性，導(dǎo)致難以填充薄壁鑄造物。此 夕卜，電弧閃擊金屬的部位溫度最高，而且在熔化的金屬中存在高溫梯度。這也會(huì)影響鑄模的 填充并在凝固鑄造物的過程中形成弱溫度梯度。鑒于VAR技術(shù)存在的上述問題，在熔煉Ti合金時(shí)可采用的另一種方法是真空感應(yīng) 熔煉(VIM)。開發(fā)VIM的目的是加工含有諸如鈦和鋁之類的活性元素的特種合金和稀有合 金，其不能在空氣中熔煉和鑄造。隨著此類合金的用途不斷增加，VIM因此越來越普遍。真空感應(yīng)熔煉通常包括在坩堝中加熱金屬直到坩堝內(nèi)的金屬爐料熔化成液態(tài)為 止，該坩堝由絕緣耐熔合金氧化物制成。在這種技術(shù)中，將多塊固態(tài)鈦合金安放于冷卻的 金屬爐膛內(nèi)，該金屬爐膛通常由銅制成，并使其在采用諸如電弧或等離子之類的強(qiáng)熱源的 惰性環(huán)境中熔化。熔池將首先在鈦料的內(nèi)部和頂面形成，而靠近銅爐膛圍壁的鈦保持固 態(tài)。固態(tài)鈦形成的這種“渣殼”容納不會(huì)被污染的液態(tài)鈦金屬。參考授予Rowe的美國(guó)專利 No. 4，654，858，其全面說明了冷壁感應(yīng)熔煉。如以上提及，在冷壁感應(yīng)熔煉高活性合金中最普遍地采用銅坩堝的原因是多方面 的。例如，從瓷坩堝熔煉和鑄造會(huì)在坩堝上產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致坩堝開裂。此類開 裂會(huì)縮短坩堝壽命并在鑄造構(gòu)件中產(chǎn)生夾雜物。此外，高活性TiAl合金可使瓷坩堝裂開而 使鈦合金受到氧化物中的氧和耐熔合金的污染。類似而言，如果采用石墨坩堝，則鈦鋁化物 會(huì)從坩堝將大量的碳熔解到鈦合金內(nèi)，從而導(dǎo)致污染。此類污染會(huì)導(dǎo)致鈦合金損失機(jī)械性 能。銅不會(huì)出現(xiàn)與瓷坩堝和石墨坩堝有關(guān)的上述問題，這就是為何在利用冷壁感應(yīng)熔煉來 熔煉高活性金屬合金時(shí)通常采用銅坩堝的原因。
然而，雖然在銅坩堝中進(jìn)行冷坩堝熔煉可為上述高活性合金加工提供冶金方面的 優(yōu)點(diǎn)，但其在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面也存在諸多限制，包括由于形成渣殼和高電能需求而造 成的低過熱度、產(chǎn)量損失。特別是，冷壁感應(yīng)坩堝在停電時(shí)遭受熱損失，從而容許金屬沿鑄 模的水冷銅側(cè)壁塌落。為了克服真空感應(yīng)熔煉存在的上述問題，已采用的一種新開發(fā)的技術(shù)是通過噴嘴 從冷爐膛熔煉系統(tǒng)的底部灌注。參考授予Rowe的美國(guó)專利No. 4，546，858和授予Wang等 人的美國(guó)專利No. 5，164，097。通常采用的噴嘴材料為銅或黃銅，認(rèn)為它們是導(dǎo)熱性能良好 的材料。還提到采用石墨和絕熱材料作為噴嘴材料。雖然采用噴嘴與其它普通慣例相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，然而采用噴嘴并非完全沒有出 現(xiàn)復(fù)雜情況的可能性。例如，冷爐膛熔煉以及在底部灌注類似于鈦之類的活性金屬會(huì)導(dǎo)致 噴嘴內(nèi)不期望的熔化凝結(jié)。此外，許多坩堝/噴嘴系統(tǒng)難以提供必不可少的液體流速控制， 難以將噴嘴的腐蝕降低到最低限度，并且難以將熔化污染降低到最低限度。為了克服真空感應(yīng)熔煉存在的上述問題，已采用的另一種新開發(fā)的技術(shù)是懸浮熔 煉，其通常包括利用感應(yīng)線圈的能量來使熔煉的金屬電磁懸浮。參考授予Fishman等人的 美國(guó)專利5，275，229，其全面說明了懸浮熔煉。 然而，雖然感應(yīng)磁場(chǎng)既可加熱金屬，又可保持 融化的金屬懸浮于坩堝內(nèi)的空間中，但是一旦系統(tǒng)電源關(guān)閉，金屬就會(huì)滑回至水冷坩堝內(nèi) 并在其可被灌注之前再次降溫。這會(huì)導(dǎo)致鑄模的不完全填充。因此，除此類改進(jìn)外，還需一種改進(jìn)的用于熔煉諸如TiAl之類的高活性金屬的系 統(tǒng)，其容許合金在灌注過程中保持熔化，卻減少了與常規(guī)熔煉工藝有關(guān)的問題的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及用于離心地鑄造高活性的鈦金屬的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 用于容納鈦金屬料的冷壁感應(yīng)坩堝，該感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可移除的底板；電源， 用于加熱感應(yīng)坩堝中的鈦金屬料以獲得熔化的金屬；預(yù)熱的第二坩堝，用于在熔化的金屬 在可移除的底板已移開并且電源關(guān)閉后從感應(yīng)坩堝落下時(shí)接住該熔化的金屬；以及離心鑄 造機(jī)，用于保持第二坩堝和使其加速，以離心地迫使熔化的金屬進(jìn)入鑄模和產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。本發(fā)明的實(shí)施例還大體涉及用于離心地鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 用于容納鈦金屬料的冷壁感應(yīng)坩堝，該感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可移除的底板；電源， 用于加熱感應(yīng)坩堝中的鈦金屬料以獲得熔化的金屬；預(yù)熱的第二坩堝，用于在熔化的金屬 在可移除的底板已移開并且電源關(guān)閉后從感應(yīng)坩堝落下時(shí)接住該熔化的金屬；漏斗，用于 將熔化的金屬?gòu)母袘?yīng)坩堝轉(zhuǎn)移至第二坩堝；以及離心鑄造機(jī)，用于保持第二坩堝和使其加 速，以離心地迫使熔化的金屬進(jìn)入鑄模并產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。本發(fā)明的實(shí)施例還大體涉及用于離心鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用 于容納鈦鋁化物料的冷壁感應(yīng)坩堝，該感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可滑動(dòng)地移除的底 板；電源，用于加熱感應(yīng)坩堝中的鈦鋁化物料以獲得熔化的鈦鋁化物；預(yù)熱的第二坩堝，用 于在熔化的鈦鋁化物在可移除的底板已移開并且電源關(guān)閉后從感應(yīng)坩堝落下時(shí)接住該熔 化的鈦鋁化物；鈮漏斗，用于將熔化的鈦鋁化物從感應(yīng)坩堝轉(zhuǎn)移至第二坩堝；以及離心鑄 造機(jī)，用于在熔化的鈦鋁化物落入第二坩堝內(nèi)后保持第二坩堝靜止約0. 5秒至約2秒，然后 使第二坩堝在約1秒至約2秒內(nèi)加速到約IOOrpm至約600rpm，以離心地迫使熔化的鈦鋁化物進(jìn)入鑄模并產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。根據(jù)以下公開內(nèi)容，這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng) 域的技術(shù)人員而言將變 得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的冷壁感應(yīng)坩堝的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖，該冷壁感應(yīng)坩堝 中安放有金屬料；圖2是根據(jù)本發(fā)明的冷壁感應(yīng)坩堝的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖，該冷壁感應(yīng)坩堝 的底板已被移除，且熔化的金屬懸浮于其中；圖3是根據(jù)本發(fā)明的離心鑄造系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖；以及圖4是可根據(jù)本發(fā)明鑄造的構(gòu)件——低壓渦輪葉片的一個(gè)實(shí)施例的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式這里描述的實(shí)施例大體涉及用于將高活性金屬、特別是鈦合金和鈦鋁化物合金離 心鑄造成干凈形狀的構(gòu)件的系統(tǒng)，盡管以下描述并不限于此。根據(jù)以下描述，如圖1所示，可提供具有本體12的感應(yīng)坩堝10。本體12可由任何 具有良好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能的金屬制成，比如，例如銅。本體12可以是水冷的，以防止 銅在加熱坩堝的過程中熔化。更具體而言，銅通常在約1900° F(約1038°C )熔化，而TiAl 在約2600° F(約1427°C)熔化，并且坩堝中的銅可與鈦形成低熔點(diǎn)共晶體。水冷卻坩堝 可防止出現(xiàn)這種情況。水冷入口 24和水冷出口 26可用來使冷卻水經(jīng)定位于本體12周圍 的多個(gè)通道28循環(huán)。雖然本體2可具有用于感應(yīng)熔煉的任意期望和適合的形狀，但在一個(gè) 實(shí)施例中，本體12可總體成形為中空?qǐng)A柱體。本體12可具有定位在其周圍的多個(gè)感應(yīng)線 圈14，可利用電源21加熱該感應(yīng)線圈14。如以下所述，可將線圈14作為熱源來熔化安放 在坩堝內(nèi)的金屬料并保持其熔化狀態(tài)。坩堝10也可如圖1所示具有可移除的底板16。與坩堝10相似，底板16可由任何 具有良好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能的金屬制成，且在一個(gè)實(shí)施例中，可由銅制成。底板16也 可以是水冷的，并具有定位于其下方的多個(gè)感應(yīng)線圈14，以再次幫助熔化安放于坩堝10內(nèi) 的金屬料并保持其熔化狀態(tài)。此外，電絕緣板19可包住底板以有助于保持坩堝10的底部 中的熱量。如以下所述，可采取多種方式將底板16從本體12移除，包括但不限于滑動(dòng)(如 圖2和圖3所示)、轉(zhuǎn)動(dòng)和下落等。在使用中，包括高活性合金的金屬料18可如圖1所示安放于坩堝10的本體12內(nèi) 部。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬料18可包括鈦合金，更具體而言為鈦鋁化物合金，并且可呈各種 適合的形狀，包括但不限于塊狀、錠狀、粒狀、板狀、粉末狀以及這些形狀的混合形狀。然而， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的是，安放于坩堝10內(nèi)的金屬料18的量可根據(jù)期望用途而異，在 一個(gè)實(shí)施例中，用來制造如以下所述的干凈形狀的低壓渦輪葉片的金屬料18的量為約1磅 (約454克)至約3. 5磅(約1588克)，而在另一個(gè)實(shí)施例中，該量為約1. 25磅(約567 克)至約3. 3磅(約1497克)。一旦將金屬料18安放于坩堝10內(nèi)，就可將蓋20定位于本體12的頂部，并由蓋環(huán) 22保持在適當(dāng)位置以確保坩堝10密封，在一個(gè)實(shí)施例中蓋20可由與坩堝10相同的材料制成?？山油娫?1并且金屬料18可在達(dá)到適當(dāng)溫度時(shí)熔化，在一個(gè)實(shí)施例中該溫度為約 2700° F至約2835° F(約1480°C至約1557°C )。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的是，感應(yīng)線 圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)引起金屬料內(nèi)部發(fā)熱，其原因是金屬料內(nèi)的電流引起電阻發(fā)熱。隨著金屬 料18開始熔化，由此而產(chǎn)生的熔化的金屬30可變成懸浮在坩堝10的本體12內(nèi)，這使得只 要對(duì)坩堝10供電，熔化的金屬30就不會(huì)與本體12的內(nèi)側(cè)相接觸。熔化的金屬30的這種 懸浮可防止形成渣殼。在坩堝10中熔煉金屬料的同時(shí)，可采用任意適合的方法預(yù)熱第二坩堝32或其它 類似的保持裝置，比如但不限于微波或輻射能。第二坩堝可由石墨或陶瓷制成，并可任選 地具有金屬襯墊，比如，例如，鈮襯墊。第二坩堝32可有助于將熔化的金屬轉(zhuǎn)移至鑄模，無 須損失在感應(yīng)坩堝10中的感應(yīng)熔煉過程中所產(chǎn)生的熔化金屬的任何過熱。更具體而言，當(dāng) 第二坩堝32由鈮制成時(shí)，第二坩堝32可預(yù)熱至至少約1832° F (約1000°C )，并且在一個(gè) 實(shí)施例中從約1832° F至約2200° F (1000°C至約1200°C )，而當(dāng)?shù)诙釄逵商沾芍瞥蓵r(shí)， 第二坩堝32可預(yù)熱至至少約1980° F (約1082°C )，并且在一個(gè)實(shí)施例中從1980° F至約 2400° F (1082°C至約1316°C )。預(yù)熱可有助于防止第二坩堝32的熱沖擊和開裂，這將容 許將其重復(fù)利用。然后，總體如圖3所示，可將預(yù)熱的第二坩堝32安放在離心鑄造機(jī)36的 轉(zhuǎn)臂34中并將其定位于感應(yīng)坩堝10下方。此處可采用任意適合的常規(guī)離心鑄造機(jī)，比如， 例如，Linn High-Therm Titancast 700 (德國(guó))或 SEIT Supercast (意大利)。如以上所述，可移除的底板16然后可從坩堝10的本體12移開。在圖2和圖3所 示的實(shí)施例中，可利用任意適合的機(jī)構(gòu)將底板16可滑動(dòng)地從坩堝10移除，比如但不限于導(dǎo) 軌或?qū)蜓b置。盡管底板16已移除，但感應(yīng)線圈14產(chǎn)生的電磁場(chǎng)仍可如圖2所示使熔化 的金屬30在坩堝10的本體12內(nèi)保持在懸浮狀態(tài)直到進(jìn)一步的加工為止。當(dāng)電源21關(guān)閉時(shí)，熔化的金屬30可以從感應(yīng)坩堝10經(jīng)鈮漏斗33落到預(yù)熱的第 二坩堝32內(nèi)，第二坩堝32可在鑄造機(jī)36內(nèi)保持足夠長(zhǎng)的靜止時(shí)間以便于熔化的金屬30 完全轉(zhuǎn)移到第二坩堝32內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中該靜止時(shí)間可以是約0. 5秒至約2. 0秒。一旦 完成熔化的金屬30的轉(zhuǎn)移，第二坩堝32就可快速(約1秒至約2秒)加速至全速，該全速 可以是約IOOrpm至約600rpm。鑄造機(jī)36可離心地迫使熔化的金屬30脫離第二坩堝32并 經(jīng)端口 40進(jìn)入鑄模38，該端口 40可以是切口、孔、管道或其組合中的至少一個(gè)。這種從第 二坩堝32至鑄模38的快速轉(zhuǎn)移致使該二者之間的接觸時(shí)間少于約5秒。這種短暫接觸不 僅顯著減少了熱損失，而且有助于確保熔化的金屬與用來構(gòu)成第二坩堝32的石墨或陶瓷 之間不會(huì)進(jìn)行不期望的反應(yīng)。鑄模38可包括任何提供惰性表面涂層和絕熱襯背材料的陶瓷熔模鑄造系統(tǒng)。舉 例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，鑄模38可包括含氧化物的表面涂層。如文中所用，“氧化物”是指 選自氧化鈧、氧化釔、氧化鉿、鑭系氧化物以及它們的組合所組成的組中的合成物。此外，鑭 系氧化物(也稱為“稀土”合成物)可包括選自以下氧化物所組成的組中的氧化物，這些氧 化物為氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化钷、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、 氧化鈥、氧化鉺、氧化鐿、氧化镥以及它們的組合。鑄模38可包括采用硅膠懸浮物形式的含 有耐熔材料的背襯，該耐熔材料選自氧化鋁、硅酸鋯、二氧化硅及其組合所組成的組。一旦熔化的金屬已大體上轉(zhuǎn)移到鑄模38內(nèi)，可關(guān)閉離心鑄造機(jī)36?？衫贸Ｒ?guī)方 法將形成的鑄造構(gòu)件從鑄模38移除，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，該鑄造構(gòu)件可以是低壓渦輪葉片42。由于采用離心鑄造，所以需對(duì)葉片42進(jìn)行些許鑄后加工。鑄造機(jī)36產(chǎn)生的 離心力通過改進(jìn)鑄模薄部的填充來保證鑄模38的最佳填充，從而提供干凈形狀的鑄造構(gòu) 件。此外，由于利用冷壁坩堝來熔煉金屬料，所以坩堝上的應(yīng)力較小，因此，坩堝開裂 的可能性較小。這樣，既容許了坩堝的重復(fù)使用，又可使鑄造構(gòu)件中的夾雜物更少。此外， 由于熔化的金屬與第二坩堝之間的接觸有限，降低了熔化的金屬由于坩堝裂開而受到污染 的可能性。更少的污染可提高鈦合金的機(jī)械性能。此書面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實(shí)例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任 何技術(shù)人員能夠制造并利用本發(fā)明。本發(fā)明可取得專利的范圍通過權(quán)利要求來限定，并且 可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例沒有不同于權(quán)利要求文字語言 所描述的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件， 則認(rèn)為此類其它實(shí)例包含在權(quán) 利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于離心地鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，包括用于容納鈦金屬料的冷壁感應(yīng)坩堝，所述感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可移除的底板；電源，用于加熱所述感應(yīng)坩堝內(nèi)的鈦金屬料以獲得熔化的金屬；預(yù)熱的第二坩堝，用于在已移開所述可移除的底板并關(guān)閉所述電源之后當(dāng)所述熔化的金屬?gòu)乃龈袘?yīng)坩堝落下時(shí)將其接??；以及離心鑄造機(jī)，用于保持并使得所述第二坩堝加速，以離心地迫使所述熔化的金屬進(jìn)入鑄模和產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鈦金屬料包括鈦鋁化物合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)坩堝的底板使用選自由滑動(dòng)、轉(zhuǎn) 動(dòng)和下落所組成的組中的方法而被移開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鑄造構(gòu)件包括低壓渦輪葉片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)坩堝的感應(yīng)線圈用來將所述金 屬料加熱到從大約1480°C至大約1557°C的溫度以獲得所述熔化的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熔化的金屬成為懸浮在所述感應(yīng)坩 堝內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第二坩堝由鈮構(gòu)成時(shí)，所述第二坩 堝被加熱到至少大約iooo°c的溫度，以及當(dāng)所述第二坩堝由陶瓷構(gòu)成時(shí)，所述第二坩堝被 加熱到至少大約1082 °C的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述離心鑄造機(jī)在所述熔化的金屬落入所述第二坩堝內(nèi)后保持所述第二坩堝靜止大 約0. 5秒至大約2秒，且之后，所述離心鑄造機(jī)使所述第二坩堝在大約1秒至大約2秒內(nèi)加 速至大約lOOrpm至大約600rpm，以離心地迫使所述熔化的金屬進(jìn)入所述鑄模而產(chǎn)生所述 鑄造構(gòu)件。
9.一種用于離心地鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，包括用于容納鈦金屬料的冷壁感應(yīng)坩堝，所述感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可移除的底板；電源，用于加熱所述感應(yīng)坩堝內(nèi)的鈦金屬料以獲得熔化的金屬； 預(yù)熱的第二坩堝，用于在已移開所述可移除的底板并關(guān)閉所述電源后當(dāng)所述熔化的金 屬?gòu)乃龈袘?yīng)坩堝落下時(shí)將其接??；漏斗，用于將所述熔化的金屬?gòu)乃龈袘?yīng)坩堝轉(zhuǎn)移至所述第二坩堝；以及 離心鑄造機(jī)，用于保持并使得所述第二坩堝加速，以離心地迫使所述熔化的金屬進(jìn)入 鑄模和產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鈦金屬料包括鈦鋁化物合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)坩堝的底板使用選自由滑動(dòng)、 轉(zhuǎn)動(dòng)和下落所組成的組中的方法而被移開。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鑄造構(gòu)件包括低壓渦輪葉片。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)坩堝的感應(yīng)線圈用來將所述 金屬料加熱到從大約1480°C至大約1557°C的溫度以獲得所述熔化的金屬。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熔化的金屬成為懸浮在所述感應(yīng)坩 堝內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第二坩堝由鈮構(gòu)成時(shí)，所述第二 坩堝被加熱到至少大約iooo°c的溫度，以及當(dāng)所述第二坩堝由陶瓷構(gòu)成時(shí)，所述第二坩堝 被加熱到至少大約1082°c的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述離心鑄造機(jī)在所述熔化的金屬落入所述第二坩堝內(nèi)后保持所述第二坩堝靜止大 約0. 5秒至大約2秒，且之后，所述離心鑄造機(jī)使所述第二坩堝在大約1秒至大約2秒內(nèi)加 速至大約lOOrpm至大約600rpm，以離心地迫使所述熔化的金屬進(jìn)入所述鑄模而產(chǎn)生所述 鑄造構(gòu)件。
17.一種用于離心地鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，包括用于容納鈦鋁化物料的冷壁感應(yīng)坩堝，所述感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可滑動(dòng)地移 除的底板；電源，用于加熱所述感應(yīng)坩堝內(nèi)的鈦鋁化物料以獲得熔化的鈦鋁化物；預(yù)熱的第二坩堝，用于在已移開所述可移除的底板且關(guān)閉所述電源后當(dāng)所述熔化的鈦 鋁化物從所述感應(yīng)坩堝落下時(shí)將其接?。烩壜┒罚糜趯⑺鋈刍拟佷X化物從所述感應(yīng)坩堝轉(zhuǎn)移至所述第二坩堝；以及離心鑄造機(jī)，用于在所述熔化的鈦鋁化物落入所述第二坩堝內(nèi)后保持所述第二坩堝靜 止大約0. 5秒至大約2秒，且之后，使所述第二坩堝在大約1秒至大約2秒內(nèi)加速至大約 lOOrprn至大約600rpm，以離心地迫使所述熔化的鈦鋁化物進(jìn)入鑄模和產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)坩堝的感應(yīng)線圈用來將所述 金屬料加熱到從大約1480°C至大約1557°C的溫度，以獲得所述熔化的金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第二坩堝由鈮構(gòu)成時(shí)，所述第二 坩堝被加熱到至少大約iooo°c的溫度，以及當(dāng)所述第二坩堝由陶瓷構(gòu)成時(shí)，所述第二坩堝 被加熱到至少大約1082°c的溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鑄造構(gòu)件包括低壓渦輪葉片。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于離心鑄造高活性鈦金屬的系統(tǒng)，其包括用于容納鈦金屬料的冷壁感應(yīng)坩堝，該感應(yīng)坩堝具有多個(gè)感應(yīng)線圈和可移除的底板；電源，用于加熱感應(yīng)坩堝內(nèi)的鈦金屬料以獲得熔化的金屬；預(yù)熱的第二坩堝，用于在熔化的金屬在可移除的底板已移開并且所述電源關(guān)閉后從感應(yīng)坩堝落下時(shí)接住該熔化的金屬；以及離心鑄造機(jī)，用于保持第二坩堝以及使第二坩堝加速，以離心地迫使熔化的金屬進(jìn)入鑄模并產(chǎn)生鑄造構(gòu)件。
文檔編號(hào)B22D21/04GK101829770SQ200910127549
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者M·J·韋默, T·J·凱利 申請(qǐng)人:通用電氣公司