專(zhuān)利名稱(chēng)：正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空熔鑄設(shè)備的制造技術(shù)，具體地說(shuō)是一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄爐在國(guó)內(nèi)外都具備成熟的制造技術(shù)，但用該類(lèi)型的爐子冶煉鑄造合金時(shí)，通常很難保證液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分，以及高N含量(＞0.3wt％)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時(shí)，為減少真空感應(yīng)冶煉時(shí)活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng)，一般在真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)，通常向下?tīng)t體內(nèi)通入一定量的保護(hù)氣氛(如通入～0.05MPa的氬氣)。但對(duì)有些合金，即使熔煉時(shí)加壓到～0.05MPa，也不能解決冶煉中所出現(xiàn)的上述問(wèn)題。另外，對(duì)鑄造形狀特殊的鑄件，如細(xì)長(zhǎng)比(L/φ)大的鑄件，采用常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄爐及頂鑄、底鑄工藝，鑄件的充型及補(bǔ)縮不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具備在真空(＜1Pa)及正壓(至2atm)下熔煉合金、離心鑄造的真空感應(yīng)熔鑄爐。采用本發(fā)明能減少真空感應(yīng)冶煉時(shí)活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng)，保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分，特殊形狀鑄件的充型及補(bǔ)縮效果理想。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是包括加料斗、線(xiàn)圈、下?tīng)t體、前爐門(mén)、控制電源、上爐蓋、抽真空系統(tǒng)，加料斗設(shè)在上爐蓋上，線(xiàn)圈置于下?tīng)t體的熔煉室內(nèi)，與控制電源電連接；上爐蓋通過(guò)升降軸與液壓缸相連實(shí)現(xiàn)上爐蓋13的升降；下?tīng)t體與抽真空系統(tǒng)相連，在上爐蓋與下?tīng)t體及加料斗的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)，保證爐內(nèi)充入的保護(hù)性氣氛在2atm下不向爐外泄漏；并安裝一離心裝置于下?tīng)t體內(nèi)；另外，所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)、液壓站、離心盤(pán)組成，其中液壓馬達(dá)設(shè)在所述下?tīng)t體內(nèi)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)無(wú)油推力軸承與離心盤(pán)安裝固定在一起，液壓馬達(dá)與下?tīng)t體外的液壓站之間設(shè)有進(jìn)油管和出油管，進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥；所述液壓馬達(dá)具有相互嚙合的配合齒輪、工作齒輪，在液壓馬達(dá)的相對(duì)位置設(shè)置進(jìn)油口、出油口，位于配合齒輪、工作齒輪嚙合處；所述工作齒輪固定于轉(zhuǎn)軸上；所述卡環(huán)橫截面為一側(cè)中部開(kāi)口的矩形框，即 型結(jié)構(gòu)，所述卡環(huán)靠上爐蓋邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu)；所述卡環(huán)與液壓缸相連，靠液壓轉(zhuǎn)動(dòng)；所述上爐蓋邊緣上表面為相問(wèn)設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)鎖緊配合；所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)鎖緊配合；本發(fā)明可在真空、正壓下熔煉合金，同時(shí)也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.具有正壓功能，確保鑄件成分準(zhǔn)確。本發(fā)明在上爐蓋與下立式下?tīng)t體接合處增加一限位卡環(huán)，實(shí)現(xiàn)了正壓功能，保證了液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的成分準(zhǔn)確，以及高N含量(＞0.3wt％)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時(shí)，在正壓的保護(hù)下，避免了真空感應(yīng)冶煉時(shí)活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng)問(wèn)題。
2.鑄件的充型及補(bǔ)縮效果好，使用方便。本發(fā)明采用離心裝置，可以使鑄造形狀特殊的鑄件獲得良好的充型及補(bǔ)縮效果。在真空或正壓下離心鑄造合金，離心速度可調(diào)，所采用的離心盤(pán)高度可調(diào)，以適應(yīng)離心鑄件在高度上的不一致。所有的真空閥門(mén)即可在真空下開(kāi)關(guān)，又可在2atm的正壓下開(kāi)關(guān)。另外，本發(fā)明采用液壓馬達(dá)作為離心的驅(qū)動(dòng)力，使驅(qū)動(dòng)力矩大而平穩(wěn)。
3.本發(fā)明的離心盤(pán)采用無(wú)油推力軸承，解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對(duì)熔煉鑄造合金造成的污染問(wèn)題。
4.應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明在兼有常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄的功能外，還可在正壓保護(hù)氣氛下熔煉鑄造合金。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1為圖l中卡環(huán)鎖緊示意圖。
圖2-2為圖2-1局部放大剖面圖。
圖3為圖1中液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)示意圖。
圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例離心鑄造的汽車(chē)排氣閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，包括具有加料斗1和坩堝5的下?tīng)t體6，線(xiàn)圈3設(shè)在坩堝5的外側(cè)，置于下?tīng)t體6內(nèi)，與控制電源12電連接，加料斗1設(shè)在上爐蓋13上；在側(cè)面，上爐蓋13通過(guò)升降軸與液壓缸相連，下?tīng)t體6與抽真空系統(tǒng)18相連，在上爐蓋13與下?tīng)t體6及加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)2，并安裝一離心裝置于下?tīng)t體6內(nèi)；如圖2-1、2-2、3所示，所述卡環(huán)2與液壓缸相連，橫截面為一側(cè)中部開(kāi)口的矩形框，即 型結(jié)構(gòu)，套裝在下?tīng)t體6及上爐蓋13、加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處，所述卡環(huán)2靠上爐蓋13、加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，上爐蓋13邊緣上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)2鎖緊配合；加料斗蓋上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)2鎖緊配合；在上爐蓋13、下?tīng)t體6的邊緣之間加設(shè)密封圈14；加料斗1斗體與加料斗蓋亦設(shè)密封圈14；所述卡環(huán)2與液壓缸相連，靠液壓轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖1、3所示，所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)7、液壓站9、離心盤(pán)11組成，其中液壓馬達(dá)7設(shè)在所述下?tīng)t體6內(nèi)，液壓馬達(dá)7的轉(zhuǎn)軸73通過(guò)無(wú)油推力軸承與離心盤(pán)11安裝固定在一起，液壓馬達(dá)7與下?tīng)t體6外的液壓站9之間設(shè)有進(jìn)油管17和出油管16，進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥8。
所述液壓馬達(dá)7具有相互嚙合的配合齒輪71、工作齒輪74，在液壓馬達(dá)7的相對(duì)位置設(shè)置進(jìn)油口72、出油口75，位于配合齒輪71、工作齒輪74嚙合處；所述工作齒輪74固定于轉(zhuǎn)軸73上。
另，4為合金液；前爐門(mén)10與下?tīng)t體6之間加設(shè)密封圈14。
本發(fā)明工作原理是本發(fā)明采用上爐蓋13與下?tīng)t體6接合處增加一限位卡環(huán)2結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正壓功能。在上爐蓋13與立式下?tīng)t體6間加一限位卡環(huán)2，熔鑄爐在抽真空時(shí)，上爐蓋13下移后，液壓轉(zhuǎn)動(dòng)卡環(huán)2，將上爐蓋13鎖緊，保證爐內(nèi)的氣氛在1～2atm的正壓下不向爐外泄露；前爐門(mén)10抽真空后的鎖緊則用普通的羅桿、羅冒實(shí)現(xiàn)。熔煉鑄造結(jié)束時(shí)，將下?tīng)t體6內(nèi)的正壓抽至真空狀態(tài)，液壓轉(zhuǎn)動(dòng)卡環(huán)2至給定位置，當(dāng)下?tīng)t體6破壞真空后，即可通過(guò)液壓升降實(shí)現(xiàn)上爐蓋13開(kāi)啟。
為解決環(huán)形件、薄壁筒(環(huán))狀件、以及細(xì)長(zhǎng)比較大件的鑄造難成型問(wèn)題，本發(fā)明所采用的離心裝置具有從0～500r/min任意調(diào)節(jié)離心鑄造速度的離心功能，其離心動(dòng)力來(lái)自于液壓馬達(dá)7，從液壓站9流出的油通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥8進(jìn)入液壓馬達(dá)7，使液壓馬達(dá)7轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)7內(nèi)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)離心盤(pán)11轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)離心功能，參見(jiàn)圖1、4。該種液壓產(chǎn)生離心的特點(diǎn)是，不受啟動(dòng)力矩的限制，同時(shí)通過(guò)調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥8控制進(jìn)入液壓馬達(dá)7油的流量，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的要求，讓離心轉(zhuǎn)盤(pán)11獲得不同的轉(zhuǎn)數(shù)，這種液壓產(chǎn)生離心的特點(diǎn)克服了用電動(dòng)機(jī)作離心的動(dòng)力所產(chǎn)生的啟動(dòng)力矩大、電機(jī)容易燒壞，以及高速旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)軸難以有良好的密封的弊端。
其技術(shù)特點(diǎn)為1.本發(fā)明在兼有常規(guī)真空感應(yīng)熔鑄的功能外，還可在正壓保護(hù)氣氛下熔煉鑄造合金，保證最大爐內(nèi)壓力達(dá)到2atm；2.可在真空或正壓下離心鑄造合金，離心速度可從0～500r/min任意調(diào)節(jié)，離心的最大線(xiàn)速度為940m/min；同時(shí)為適應(yīng)離心鑄件在高度上的不一致，離心盤(pán)11可以在0～200mm高度之內(nèi)的任意高度位置上進(jìn)行離心鑄造；3.采用液壓馬達(dá)7作為離心的驅(qū)動(dòng)力，使驅(qū)動(dòng)力矩大而平穩(wěn)；4.采用無(wú)油推力軸承，解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對(duì)熔煉鑄造合金造成的污染問(wèn)題；5.所有的真空閥門(mén)既可在真空下開(kāi)關(guān)，又可在2atm的正壓下開(kāi)關(guān)。
下面以采用本發(fā)明正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐熔煉的TiAl合金為例作進(jìn)一步說(shuō)明。成分及性能分別見(jiàn)表1表1 TiAl基合金的成分(wt％)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果參見(jiàn)圖4，為鑄造的新一代TiAl基汽車(chē)排氣閥。
權(quán)利要求
1.一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，包括加料斗(1)、線(xiàn)圈(3)、下?tīng)t體(6)、前爐門(mén)(10)、控制電源(12)、上爐蓋(13)、抽真空系統(tǒng)(18)，加料斗(1)設(shè)在上爐蓋(13)上，線(xiàn)圈(3)置于下?tīng)t體(6)的熔煉室內(nèi)，與控制電源(12)電連接；上爐蓋(13)通過(guò)升降軸與液壓缸相連，下?tīng)t體(6)與抽真空系統(tǒng)(18)相連；其特征在于在上爐蓋(13)與下?tīng)t體(6)及加料斗(1)的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)(2)，并安裝一離心裝置于下?tīng)t體(6)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述離心裝置主要由液壓馬達(dá)(7)、液壓站(9)、離心盤(pán)(11)組成，其中液壓馬達(dá)(7)設(shè)在所述下?tīng)t體(6)內(nèi)，液壓馬達(dá)(7)的轉(zhuǎn)軸(73)通過(guò)無(wú)油推力軸承與離心盤(pán)(11)安裝固定在一起，液壓馬達(dá)(7)與下?tīng)t體(6)外的液壓站(9)之間設(shè)有進(jìn)油管(17)和出油管(16)，進(jìn)油管路上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥(8)。
3.按照權(quán)利要求2所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述液壓馬達(dá)(7)具有相互嚙合的配合齒輪(71)、工作齒輪(74)，在液壓馬達(dá)(7)的相對(duì)位置設(shè)置進(jìn)油口(72)、出油口(75)，位于配合齒輪(71)、工作齒輪(74)嚙合處；所述工作齒輪(74)固定于轉(zhuǎn)軸(73)上。
4.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述卡環(huán)(2)橫截面為一側(cè)中部開(kāi)口的矩形框，即 型結(jié)構(gòu)，所述卡環(huán)(2)靠上爐蓋(13)邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設(shè)置的向上傾斜的齒型結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1或4所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述上爐蓋(13)邊緣上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
6.按照權(quán)利要求1或4所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設(shè)置的向下傾斜的齒型結(jié)構(gòu)，與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
7.按照權(quán)利要求1所述正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐，其特征在于所述卡環(huán)(2)與液壓缸相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及真空熔鑄設(shè)備的制造技術(shù)，具體地說(shuō)是一種正壓立式離心真空感應(yīng)熔鑄爐。該熔鑄爐包括加料斗、線(xiàn)圈和下?tīng)t體等配置，線(xiàn)圈置于下?tīng)t體內(nèi)，與控制電源電連接，加料斗設(shè)在上爐蓋上，上爐蓋通過(guò)升降軸與液壓缸相連；在上爐蓋與下?tīng)t體及加料斗斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)，并安裝一離心裝置于下?tīng)t體內(nèi)。本發(fā)明可在真空、正壓下熔煉合金，同時(shí)也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金，采用本發(fā)明能減少真空感應(yīng)冶煉時(shí)活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈反應(yīng)，保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準(zhǔn)確成分，鑄件的充型及補(bǔ)縮效果理想。
文檔編號(hào)F27B14/06GK1511661SQ0215887
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月28日
發(fā)明者高明, 張順南, 趙秀娟, 張晉德, 馬穎澈, 劉奎, 李依依, 高 明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所