專利名稱：一種真空熔煉落料設備的制作方法
技術領域：
一種真空熔煉落料設備
技術領域：
本實用新型涉及真空熔煉落料，尤指對某些易氧化金屬及合金的熔煉落料設備。
背景技術：
具有優(yōu)異的物理、化學、力學性能及精密成型性的新型金屬和合金，是支撐未來精密機械、信息、航空航天器件、國防工業(yè)等高新技術的關鍵材料。然而多數(shù)新型金屬和合金的制備條件要求苛刻，如高端Ti合金，Mg合金，非晶合金等的性能對氧含量敏感，就要求其熔煉、落料和成型過程始終在真空條件下進行。且對加熱過程、落料的行程、雜質含量等要求特別高，每次所熔煉的料也較少，需要儀器設備精巧簡單。現(xiàn)在較先進的原理一般采用電磁感應加熱，即一般在坩堝外通過纏繞感應線圈對坩堝內(nèi)金屬或合金加熱；加熱時由于熔煉的金屬或合金與坩堝壁的接觸，會形成一薄層凝殼，內(nèi)部熔體則在該薄層凝殼內(nèi)熔化；常規(guī)的抽拉落料方式極易破壞薄層凝殼并引入雜質元素，導致原料被污染?，F(xiàn)有技術中的儀器均不夠精密，達不到易氧化金屬或合金的小型高端產(chǎn)品件生產(chǎn)活動的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種結構簡單、易于實現(xiàn)，精密度高的真空熔煉及落料的設備。 本實用新型真空熔煉落料設備，包括熔煉室及坩堝，抽真空裝置，翻轉裝置，落料口 ；所述坩堝位于熔煉室內(nèi)，坩堝外纏繞有感應線圈；其中所述翻轉裝置為同軸電極翻轉機構，其設置在熔煉室壁上，同軸電極翻轉機構上引出有同軸電極，所述同軸電極與坩堝外纏繞的線圈電連接用于向感應線圈供電，線圈中空，可通冷卻介質冷卻；同軸電極翻轉機構設有管道與感應線圈連接，用于接入冷卻介質、并接出感應線圈中熱交換后的冷卻介質；同軸電極翻轉機構同時可實現(xiàn)翻轉運動，驅動坩堝翻轉； 熔煉室內(nèi)位于坩堝下方的位置設有石墨漏斗，落料口位于石墨漏斗下方；抽真空裝置用于對熔煉落料設備抽真空。 采用本實用新型技術方案，結構精巧，易于實現(xiàn)，其通過同軸電極翻轉落料機構落料，可最大程度的防止外界對熔化后金屬或合金熔液的影響，石墨漏斗可最大限度的減少對金屬或合金液體的污染，防止液體飛濺。同時快速將金屬或合金液體引入料筒或模具中，最終從模具中生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。


圖1本實用新型具體實施方式
中真空熔煉落料設備結構示意圖；[0008] 圖2本實用新型具體實施方式
中坩堝結構示意圖；[0009] 圖3本實用新型具體實施方式
中熔煉室結構示意圖；[0010] 圖4本實用新型具體實施方式
中同軸電極翻轉結構示意圖；[0011] 圖5本實用新型具體實施方式
中外電極結構示意圖；[0012] 圖6本實用新型具體實施方式
中內(nèi)電極結構示意圖。[0013] 附圖標記說明如下 l，坩堝；2，熔煉室；3，抽真空接口 ；4，石墨漏斗；5，落料口 ；6，同軸電極翻轉機構；7，壓套；ll，感應線圈；20，筒狀腔室；21，上蓋；22，同軸電極通口 ；61，外電極；62，內(nèi)電極；63，外電極水嘴；64，內(nèi)電極水嘴；65，絕緣套；66，外電極夾頭；67，外電極水冷管道；68，
內(nèi)電極夾頭；69，內(nèi)電極水冷管道；610，內(nèi)電極安裝管道；611，堵頭，612，內(nèi)筒；613，外筒；614，折彎管道，a，外電極接頭；b，內(nèi)電極接頭。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0016] 實施例 如圖1中所示，本實施例詳細描述了一種真空熔煉落料設備，包括熔煉室2及坩堝l，抽真空裝置，翻轉裝置，落料口 5 ;坩堝1為有底的筒狀坩堝，位于熔煉室2內(nèi)，坩堝1外纏繞有感應線圈11。 翻轉裝置的目的是在坩堝1中金屬被感應線圈ll加熱熔化后，迅速翻轉坩堝1，使坩堝1中的金屬熔液落入落料口 5中，然后進入料筒或模具中成型。本例中翻轉裝置為同軸電極翻轉機構6，其設置在熔煉室壁上，通過密封圈密封；同軸電極翻轉機構6上引出有同軸電極，與坩堝l外纏繞的線圈電連接用于供電感應線圈ll，線圈中空，同軸電極翻轉機構6設有管道接入感應線圈11中提供冷卻介質，并接出感應線圈11中熱交換后的冷卻介質；同軸電極翻轉機構6同時可實現(xiàn)相對熔煉室壁轉動，驅動坩堝1翻轉；冷卻介質可以采用油、水等，本例中以冷卻水為例，為后續(xù)描述方便起見，無論是通入感應線圈11中的冷水還是從感應線圈11中熱交換后產(chǎn)生的熱水，本例中將均稱之為冷卻水，因除溫度有變化外，其余均無變化，不影響我們對本實施例的理解。 同軸電極翻轉機構6中的管道不限，比如單獨的供水、排水的管道，或者與同軸電極翻轉機構6為一體的管道，只要能提供循環(huán)冷卻水即可。本例中提供的管道優(yōu)選與同軸電極翻轉機構6 —體的方式，將在下面具體描述。 熔煉室2內(nèi)位于坩堝1下方的位置設有石墨漏斗4，落料口 5位于熔煉室2中圖示底部上石墨漏斗4下方，是澆料通道，將熔融金屬導入料筒或模具內(nèi)。[0021 ] 抽真空裝置用于對熔煉落料設備抽真空。 坩堝1如圖2所示，一般采用石英坩堝或氧化鋁坩堝，抗熱沖擊效果較好，性價比高。本例中石英坩堝的內(nèi)徑為40-60mm，坩堝高80-120mm， 一次可熔70—500g原料。[0023] 本例中感應線圈11為空心紫銅管繞制，空心紫銅管的外徑為8mm，內(nèi)徑為6mm，因此足夠支撐石英坩堝，直接作為石英坩堝的夾具而無需另外設置夾持機構；這樣管狀體可以通過電流，中心內(nèi)空心管可以使冷卻介質(比如冷卻水)在空心管內(nèi)流動。這樣可在感應線圈11通電工作時對感應線圈11進行冷卻處理，防止其感應線圈11過熱。[0024] 如圖3所示，熔煉室2的作用是作為金屬熔煉的真空腔室，其可為筒狀或箱狀等本領域技術人員可簡單想見的各種形狀，可呈圓柱體狀、長方體狀等等。本例中熔煉室2包括一筒狀腔室20及上蓋21，筒狀腔室20和上蓋21之間通過密封圈密封，筒狀腔室20呈圓柱體形，內(nèi)徑為400mm，熔煉室2上設有抽真空接口 3，該抽真空接口 3的位置可以在筒狀腔室20的側壁上，也可以在上蓋21上，本例中設置在側壁上，為一進氣法蘭；該抽真空接口 3與抽真空裝置相連，這樣可對熔煉室2內(nèi)進行抽真空處理，防止金屬熔煉時的氧化等問題。為方便觀察熔煉室2中坩堝1內(nèi)反應情況，上蓋21上開設有一透明觀察窗，直徑為140mm，厚8mm石英玻璃，能耐1100度高溫，也通過密封圈密封。 同時，由于熔煉室2內(nèi)坩堝1下方設置有石墨漏斗4，這樣熔液從坩堝1中掉下時，可防止金屬熔液四處飛濺，可有力防止凝殼的破壞而引入雜質、污染金屬原料的情況發(fā)生。[0026] 落料口 5為一法蘭，該法蘭通過密封銅片連接到料筒上。 同時，該熔煉室2上開設有同軸電極通口 22，同軸電極翻轉機構6安裝在該通口內(nèi)，并且通過密封圈及壓套7實現(xiàn)轉動密封。本例中同軸電極通口 22為如圖所示的法蘭；下面將對同軸電極翻轉機構6做詳細說明。 如圖4所示，同軸電極翻轉機構6是為了實現(xiàn)與電源的連接和翻轉落料兩個目的而設置的機構；本例中同軸電極包括同軸的內(nèi)電極62和外電極61 ;內(nèi)電極62和外電極61設有上均設有接口，分別與感應線圈11的兩端相連。其材料均采用導電性能良好的紫銅。且內(nèi)均有冷卻水管道，內(nèi)電極62、外電極61與感應線圈11的兩端連接時，本例中采用如下方式感應線圈11兩端焊接銅接頭，內(nèi)電極62、外電極61上設有相應的電極接頭，分別為內(nèi)電極接頭b、外電極接頭a(如圖5、圖6所示)；兩接頭均為中空管狀；銅接頭通過接頭螺帽與電極接頭壓緊，且兩者之間設有密封圈，密封圈可防止冷卻水泄露。[0029] 如圖5所示，外電極61為管狀結構，包括內(nèi)筒612及外筒613組成，內(nèi)筒內(nèi)為用于安裝內(nèi)電極62的內(nèi)電極安裝管道610 ;內(nèi)筒和外筒之間的環(huán)形空間為外電極水冷管道67，用于冷卻水的流通；外筒上垂直引出一管道，如圖中左上所示；該管道折彎成90。，最終成與內(nèi)電極62平行，稱為折彎管道614。該外電極水冷管道67兩端設置堵頭611將該外電極水冷管道67封住。且該外電極61上外筒613上設有外電極夾頭66，由兩片半圓環(huán)組成，采用紫銅制成。且設有外電極水嘴63，該水嘴與外電極水冷管道67相通，用于輸入冷卻水或排出吸收感應線圈11中熱量后的冷卻水。 如圖6所示，內(nèi)電極62同樣采用紫銅制成；為一空心管道；管道內(nèi)可流通冷卻水，稱為內(nèi)電極水冷管道69 ;紫銅可導通電流。同樣，在該管狀外壁設有一內(nèi)電極夾頭68，由兩片半圓環(huán)組成，采用紫銅制成。內(nèi)電極夾頭68與外電極夾頭66分別與高頻電源連接，以提供感應線圈ll所需的交替變化的交流電流。同樣，設有內(nèi)電極水嘴64，該水嘴與內(nèi)電極水冷管道69相通，用于輸入冷卻水或排出吸收感應線圈11中熱量后的冷卻水。內(nèi)電極水嘴64與外電極水嘴63分別作為輸入口和輸出口。 如圖4所示，內(nèi)電極62和外電極61之間設有絕緣套65，用絕緣材料聚四氟乙烯制成，實現(xiàn)內(nèi)外電極61之間的絕緣。將內(nèi)電極62插入外電極61的內(nèi)電極安裝管道610內(nèi)，且在內(nèi)電極62和外電極61之間安裝隔離的絕緣套65，即形成了本例中的同軸電極翻轉機構6 ;該同軸電極即可實現(xiàn)高頻電源與感應線圈11的連通，也可實現(xiàn)冷卻水的輸入與輸出，通過簡單、精妙的構思，實現(xiàn)了兩者的統(tǒng)一 。 如圖1中所示，將同軸翻轉電極安裝到同軸電極通口 22中時，同軸電極與同軸電極通口 22之間設有用于密封的密封圈，并設有壓套7壓緊密封圈，實現(xiàn)熔煉室2與同軸電極翻轉機構6的動密封，壓套7采用聚四氟乙烯制成。本同軸電極翻轉機構6可在同軸電極通口 22中轉動，可手動或自動控制，使同軸翻轉機構轉動以帶動坩堝1轉動，實現(xiàn)坩堝1的翻轉。比如在同軸電極翻轉機構位于熔煉室外面的部分上安裝手柄，人手搖動該手柄即可實現(xiàn)坩堝的翻轉，或者安裝自動控制器轉動的動作部件，可實現(xiàn)其自動翻轉。[0033] 工作過程描述如下將需熔煉的金屬或合金原料放入坩堝1中，然后蓋上上蓋21密封，對熔煉室2抽真空；然后通電對坩堝1內(nèi)原料加熱，加熱前通循環(huán)冷卻水進行冷卻；加熱到設定溫度后，同軸電極翻轉機構6翻轉帶動坩堝1翻轉，將熔融的金屬熔體倒入石墨漏斗4中，熔融的金屬熔體由石墨漏斗4流入落料口 5，由落料口 5進入料筒中，壓入模具進行工件成型的步驟，因后續(xù)為公眾所知，不再敘述。
權利要求一種真空熔煉落料設備，包括熔煉室，坩堝，抽真空裝置，翻轉裝置及落料口；所述坩堝位于熔煉室內(nèi)，坩堝外纏繞有感應線圈；其特征在于所述翻轉裝置為同軸電極翻轉機構，其設置在熔煉室壁上，同軸電極翻轉機構上引出有同軸電極，所述同軸電極與坩堝外纏繞的線圈電連接用于向感應線圈供電，線圈中空，可通冷卻介質冷卻；同軸電極翻轉機構設有管道與感應線圈連接，用于接入冷卻介質、并接出感應線圈中熱交換后的冷卻介質；同軸電極翻轉機構同時可相對熔煉室壁轉動，驅動坩堝翻轉；熔煉室內(nèi)位于坩堝下方的位置設有石墨漏斗，落料口位于石墨漏斗下方。
2. 如權利要求1所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述坩堝為石英坩堝或氧化 鋁坩堝；坩堝的內(nèi)徑為40-60mm，坩堝高80-120mm。
3. 如權利要求1所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述熔煉室包括一筒狀腔室 及上蓋，筒狀腔室和上蓋之間通過密封圈密封。
4. 如權利要求1所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述熔煉室上設有一同軸電 極通口 ，所述同軸電極翻轉機構安裝在該通口內(nèi)，并且通過密封圈及壓套實現(xiàn)轉動密封。
5. 如權利要求l所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述落料口為一法蘭，該法蘭 通過密封銅片連接到料筒或模具上。
6. 如權利要求l所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述感應線圈為空心紫銅管。
7. 如權利要求1所述的真空熔煉落料設備，其特征在于所述同軸電極包括內(nèi)電極和外電極，所述管道設置在內(nèi)電極和外電極內(nèi)，與感應線圈內(nèi)中空部分相通。
8. 如權利要求l所述的真空熔煉落料設備，其特征在于熔煉室上還設有觀察窗，用于 觀察熔煉室中坩堝內(nèi)反應情況。
9. 如權利要求7所述的真空熔煉落料設備，其特征在于包括內(nèi)筒及外筒，內(nèi)筒內(nèi)為用 于安裝內(nèi)電極的內(nèi)電極安裝管道；內(nèi)筒和外筒之間的環(huán)形空間為外電極水冷管道，用于冷 卻水的流通；外筒上設有連通高頻電源的外電極夾頭；所述內(nèi)電極為管道狀；包括用于冷 卻水流通的內(nèi)電極水冷管道和用于連通高頻電源的內(nèi)電極夾頭；且外電極水冷管道和內(nèi)電 極水冷管道均設有水嘴，其中一個輸入、另一個排出冷卻水；內(nèi)電極和外電極之間設有絕緣 套。
10. 如權利要求9所述的真空熔煉落料設備，其特征在于感應線圈兩端焊接銅接頭， 內(nèi)電極、外電極上設有相應的電極接頭，分別為內(nèi)電極接頭、外電極接頭；接頭均為中空管 狀；銅接頭通過接頭螺帽與電極接頭壓緊，且兩者之間設有密封圈，密封圈可防止冷卻水泄露。
專利摘要本實用新型公開了一種結構簡單、易于實現(xiàn)，精密度高的真空熔煉落料的設備。包括熔煉室及坩堝，抽真空裝置，翻轉裝置，落料口；坩堝位于熔煉室內(nèi)，坩堝外纏繞有感應線圈，線圈中空，通循環(huán)水冷卻；翻轉裝置為同軸電極翻轉機構，同軸電極翻轉機構提供感應線圈電流同時可實現(xiàn)翻轉運動，驅動坩堝翻轉；抽真空裝置用于對熔煉落料設備抽真空。采用本實用新型技術方案，結構精巧，其通過整個腔室密封設計，同軸電極翻轉落料機構落料，可最大程度的防止外界對熔化后金屬或合金液體的影響，石墨漏斗可最大限度的保證熔融金屬落料對中，減少對金屬或合金液體的污染，防止液體飛濺。
文檔編號F27B14/10GK201440033SQ200920135250
公開日2010年4月21日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權日2009年2月27日
發(fā)明者張法亮, 李運春, 高寬 申請人:比亞迪股份有限公司