用於金屬材料熔鑄成型的設備的製作方法
2023-09-23 09:16:30 1
專利名稱：用於金屬材料熔鑄成型的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型總的來說涉及一種用於金屬材料熔鑄成型的設備，更 具體地，涉及一種高熔點活潑有色金屬材料熔鑄成型的機電設備。
背景技術：
真空中頻熔煉已大量應用於冶金行業，常壓精密鑄造和離心鑄造 也已廣泛應用於鑄造行業。目前正在推廣的l支術有真空吸鑄、消失 模精密鑄造以及真空感應熔煉。
真空吸鑄技術。在負壓下氧化夾雜少；負壓作用使型內的背壓降 低，顯著提高了鑄件的充型能力；吸鑄溫度較重力鑄造低100~ 150 °C;金屬利用率高、工藝出品率可達90%;與普通精鑄工藝比較生產 率高(提高85%~ 135%)。但其缺點如下A、熔爐較大， 一次熔化 的材料很多，不節省能源；B、熔爐液面需有如大氣氣壓來維持爐內 壓力使金屬液上升至模腔；C、鑄型需預熱，導致鑄件晶粒粗大，力 學性能下降；D、鑄件凝固時無補縮壓力，鑄件可能發生縮孔、縮松 缺陷。
消失模精密鑄造。上世紀80年代開始投入工業應用的新技術，因 其在造型和澆鑄過程中也使用了負壓技術，所以其具有鑄件尺寸精 度高表面粗糙度低、機械加工量少、環境汙染少、勞動生產率高等 特點。它是一種公認的有發展前景的近淨型加工技術和清潔生產技 術。而其缺點為A、泡沫塑料制模，且澆鑄時泡沫受熱汽化、燃燒 消失；制模麻煩，且有一定的汙染；B、要大量的石英型砂、砂箱及
加砂和振動造型設備造型，設備和人工要求高、造型慢、落砂後型
砂冷卻慢、綜合成本高；C、注金屬液過程難用真空，澆鑄型腔真空 度低(-0. 2MPa ~ -0.腿Pa )不適用於活潑金屬。
真空感應熔煉。目前現有的設備皆為金屬冶煉、鑄錠用， 一般都用坩堝熔化並精煉完金屬後，將坩堝翻轉使金屬液傾倒到鑄錠模。 它不是零件的最終成型加工。
現有的真空感應爐或真空負壓鑄造技術均為有坩堝結構。
實用新型內容
本實用新型是真空感應熔煉與真空負壓鑄造的集成，消除了以上 技術的缺點並涵蓋了它們的全部優點。除此之外，還融入了電磁攪 拌、離心澆注和等靜壓冷卻結晶技術使本實用新型能直接應用於精 密、複雜零件的成型
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種金屬材料熔鑄成型 的設備，該設備當 一 個真空熔鑄室在裝卸工件和冷卻結晶時電源能 繼續供電於另一真空熔鑄室的熔煉和澆鑄；另外，不僅能夠同時實 現真空中頻熔煉和真空澆鑄，克服需要使用坩堝再次澆鑄的過程， 而且在中頻熔煉和真空澆鑄的同時能夠對金屬液進行電磁攪拌，以 獲得晶粒細小、組織緻密、性能優良的鑄件。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種金屬材料熔鑄成型 的系統，包括中頻電源，通過中頻電纜來與真空裝置連接；電氣 控制裝置，通過控制及反饋線、動力線來與所述真空裝置相連；所 述真空裝置，進一步包括真空泵組、真空熔鑄室和轉動馬達，其中 所述真空泵組通過真空管路來與所述真空熔鑄室相連，而所述真空 熔鑄室則通過所述轉動馬達和動力線來與電氣控制裝置連接；以及 液壓啟閉裝置，通過控制及反饋線、動力線來與所述電氣控制裝置 相連。
作為本實用新型的優選結構，其中所述的真空熔鑄室和轉動馬達 各有兩套，而所述中頻電源採用雙供電結構。該結構較目前的單供 電結構提高了設備的利用率，減少了設備投資。
作為本實用新型的進一步的優選結構，其中所述的真空裝置採用 無坩堝結構。熔煉時不需坩堝，不僅使本實用新型設備減少故障和 輔材消耗，同時也減少了待熔材料與感應器的距離，從而提高了能源利用率並使使用成本降低。
作為本實用新型的又一優選結構，其中所述的電氣控制裝置可進
一步包括PLC內置式儀器可編程邏輯控制器；具備動態圖形顯示功 能的、帶故障診斷報警裝置。
PLC ( Programmable Logic Control ) 4義器可編程邏輯控制是PLC 內置式的而帶故障診斷、報警多功能裝置，具備動態圖形顯示功能， 使用中文語言、具有友好的人機界面，操作人員通過人機界面能方 便地實現對該實用新型其他設備的各種操作。
本實用新型設備所處理的金屬材料由於是在真空環境中直接成 形，它不僅避免了氧化和冶金缺陷，而且還改善了冶金組織，使零 件質量大大提高。由於採用中頻加熱，使熔煉速度快，設備效率高、 尺寸小、自動化程度高。其熔煉速度可達2. 5kg/min,達到工作真空 度的時間小於l分鐘，電源利用效率在90%以上，精鑄合格率在90% 以上。而由於採用一套設備配二套真空熔煉澆鑄室輪換工作，以提 高設備利用率。採用PLC控制，觸控螢幕操作顯示；使設備可靠性和 穩定性提高，勞動強度下降。
圖1示出了真空中頻金屬材料加工設備的框圖；以及 圖2是根據本實用新型的技術工藝流程圖。
具體實施方式
實現本實用新型設備的總體結構有四個部分(如圖l所示)中 頻電源，電氣控制裝置，液壓啟閉裝置和真空裝置(包括真空泵組、 真空熔鑄室及轉動馬達)。該設備採用雙供電結構的中頻電源且真 空熔鑄室和轉動馬達各有兩套，使得當其中 一個真空熔鑄室在裝卸 工件和冷卻結晶時該電源供電於另 一 真空熔鑄室的熔煉和澆鑄。該
真空裝置中的真空熔鑄室則包含用於產生電磁加熱或攪拌的感應加 熱元件(參見如圖1中熔鑄元件上的弧線)而且真空熔鑄室採用無
5坩堝結構(未圖示)，使得充型能力更高，同時也縮短了澆道。
參見圖1。中頻電源，通過中頻電纜來與真空裝置連接；電氣控 制裝置，通過控制和/或反饋線、動力線來與所述真空裝置相連；所 述真空裝置，進一步包括真空泵組、真空熔鑄室和轉動馬達，其中 所述的真空泵組通過真空管路來與所述真空熔鑄室相連，而所述真 空熔鑄室則通過所述轉動馬達和動力線來與電氣控制裝置連接；以 及，液壓啟閉裝置，通過控制及反饋線、動力線來與所述電氣控制 裝置相連。
本實用新型採用了如下結構電晶體中頻電源雙供電結構(一臺 電源供二臺爐子)；真空熔鑄室採用無坩堝結構(熔煉時不需坩堝) 並含有感應元件，用電磁攪拌真空離心澆鑄，消除了冷隔，使初生 支晶充分破碎並球化以改變結晶組織，獲得晶粒細小、組織緻密、 性能優良的產品，提高了充型能力和鑄件質量。
本實用新型設備中各部分對用真空中頻對金屬材料的加工，特別 是對高熔點活潑有色金屬材料熔鑄成型的實現，則按作為實施例的 圖2的技術工藝流程圖進行，從中也可看出，本實用新型設備中的 兩熔煉室輪流交替工作。也可以採用除圖2中的氬氣外的其他惰性 氣體。
作為實施例，本實用新型設備所要求的技術性能指標如下
熔煉重量 2~6kg 金屬棒料要求
金屬棒料直徑 31. 5 ~ 80mm
金屬棒料長度 100 ~ 350mm
熔煉速度 熔煉狀態
2.0-2. 25kg/min 真空
熔煉電源
電源工作方式
臺電源供二臺澆鑄爐工作澆鑄方式
免鑄方式 澆鑄狀態 模具狀態
頂注式 真空、離心 旋轉
冷卻及凝固
冷卻及凝固狀態
正壓O. 4 ~ 0. 6MPa
真空系統要求
工作真空度可在0. 01至100Pa之間。
本實用新型可廣泛應用於形狀複雜且要求精密的零件(如發動機 渦輪增壓器)和薄壁精密零件(如金屬手機殼、手錶殼)等的直接 成形加工，可省去大量鍛壓、沖壓、枳4戒加工和熱處理工序，/人而 節省大量能源、稀有金屬材料和人力。特別適用於高熔點金屬材料 和活潑金屬材料(如不鏽鋼、鎳基合金、鈦基合金、鋯基合金和鎢 基合金等)的鑄造成型。
貫穿上述說明書並在最便於理解實施例環境的地方描述了本實 用新型的其它實施例。進一步來說，已描述了對其具體實施例進行 參考的本實用新型。然而，很清楚，可能對其進行各種修改和變化 而不偏離本實用新型的更廣闊的宗旨和範圍。因此，本說明書的和 附圖的含義將被視為示例性而不是限制性的。
權利要求1.一種用於金屬材料熔鑄成型的設備，其特徵在於，包括中頻電源，通過中頻電纜與真空裝置連接；電氣控制裝置，通過控制及反饋線、動力線來與所述真空裝置相連；所述真空裝置，進一步包括真空泵組、真空熔鑄室和轉動馬達，其中所述真空泵組通過真空管路來與所述真空熔鑄室相連，而所述真空熔鑄室則通過所述轉動馬達和動力線來與電氣控制裝置連接；以及液壓啟閉裝置，通過控制及反饋線、動力線來與所述電氣控制裝置相連。
2. 根據權利要求1所述的金屬材料熔鑄成型設備，其特徵在於， 所述真空熔鑄室和轉動馬達各有兩套，而所述中頻電源採用雙供電 結構。
3. 根據權利要求1或2所述的金屬材料熔鑄成型設備，其特徵在 於，所述真空熔4壽室包含用於產生電》茲加熱和/或攪拌的感應加熱元 件。
4. 根據權利要求3所述的金屬材料熔鑄成型設備，其特徵在於， 所述真空熔鑄室採用無坩堝結構。
5. 根據權利要求4所述的金屬材料熔鑄成型設備，其特徵在於， 所述電氣控制裝置進一步包括PLC內置式儀器可編程邏輯控制器； 以及具備動態圖形顯示功能的、帶故障診斷報警的裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用於金屬材料熔鑄成型的設備，包括中頻電源，通過中頻電纜來與真空裝置連接；電氣控制裝置，通過控制和/或反饋線、動力線來與真空裝置相連；真空裝置，還包括真空泵組、真空熔鑄室和轉動馬達，其中的真空泵組通過真空管路來與真空熔鑄室相連而真空熔鑄室則通過轉動馬達和動力線來與電氣控制裝置連接；液壓啟閉裝置，通過控制及反饋線、動力線來與電氣控制裝置相連。該設備採用雙供電結構的中頻電源且真空熔鑄室和轉動馬達各有兩套，使得當其中一個真空熔鑄室在裝卸工件和冷卻結晶時該電源供電於另一真空熔鑄室的熔煉和澆鑄。該真空裝置既具有用於產生電磁加熱或攪拌的感應加熱元件又採用無坩堝結構以減少維修保養工作量。
文檔編號B22D18/06GK201291297SQ200820178729
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者丁東勝 申請人:丁東勝