铸造方法技术

本发明专利技术关于一种以铸造法生产铸造件的方法，其中将传导材料的熔料引入至少一交变磁场的影响范围中，使得熔料保持在悬浮状态。熔体浇注入铸模中，以生产涡轮机叶片、义肢、或涡轮增压器动叶轮。

Casting method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铸造方法
本专利技术关于一种用于生产铸造件的铸造方法。上述方法是悬浮熔化法，其中熔体不与坩埚的材料接触，因此可避免坩埚材料、或藉熔体或坩埚材料的反应的污染。避免此类型污染在具有高熔点的金属及合金的情况下尤其重要。此类金属譬如为钛、锆、钒、钽、钨、铪、铌、铼、及钼。然而，在譬如镍、铁、及铝等其他金属及合金的情况下亦重要。
技术介绍
先前技术由先前技艺已知悬浮熔化法。是以，德国专利案第DE422004A号中已揭露熔化方法，其中传导熔体材料是藉由感应电流加热，且同时藉由电动力效应自由地浮动。上述文件是描述一铸造方法，其中藉磁铁促成的熔态材料被推压入铸模中(电动力学压铸法)。上述方法可在真空中执行。然而，上述文件并未教示熔态熔料足以填充上述铸模。美国专利案第US2,686,864A号亦描述一种方法，其中形成传导熔体材料以采取悬浮状态，譬如在真空中受一个或更多线圈影响，而无需使用坩埚。在一实施例中，使用二同轴线圈，以使悬浮材料稳定。上述材料一旦熔化，即容许将上述材料滴入铸模中或从铸模中流出。上述文件中描述的方法足够使60公克重的铝量保持悬吊。藉降低场强度移除熔态金属，使得上述熔体朝下通过圆锥形缩窄线圈流出。倘场强度非常迅速地降低，上述金属将在熔化状态下落出装置。已知此类线圈配置的“脆弱点”位在线圈中心处，这将限制可依此方式熔化的材料量。美国专利案第US4,578,552A号亦揭露一种用于悬浮熔化的装置及方法。使用相同的线圈来加热及固持熔体，且在其内容中变化施加的交流电的频率以调节加热功率，同时将电流强度保持恒定。悬浮熔化的特殊优点在于，避免以坩埚材料、或在其他方法中与熔体接触的其他材料污染熔体。悬浮熔体仅与周围大气接触，上述周围大气可譬如为真空或保护气体。消除与坩埚材料的化学反应的风险意指，熔体可加热至非常高的温度。此外，特别是相较于藉冷坩锅方法的熔化，减少了受污染材料方面的浪费。又，实际上尚未建立悬浮熔化。这是因为悬浮熔化仅容许相对较小量的熔态材料保持悬吊(请参考德国专利案第DE69617103T2号，第2页，第1段)。为此，部分已使用半悬浮方法，其中熔态材料未保持悬吊但依据相似原理被定向，同时上述材料被支撑于平台上而非悬浮。此方法是在德国专利案第DE69617103T2号及第DE69031479T2号中说明。然而，依此方式熔化的材料已证明难以浇注入铸模中。此外，此程序产生已藉接触上述平台而受污染的相当大比例的不可用材料。德国专利案第DE69031479T2号使用具有圆形开口的平台，上述圆形开口是以相同的材料封闭。一旦熔体完全熔化，则熔体经由上述开口流出熔化区。由先前技艺已知的方法的缺点可总结如下：完全悬浮熔化法仅可与小量材料结合使用，且因此迄今在工业上的应用尚未成功。半悬浮熔化法具有缺点，即其必须将已接触上述平台的部分的使用过材料丢弃。此外难以浇注入铸模中。因此，迄今不可能执行完全悬浮熔化法以工业规模生产铸造件。
技术实现思路
目的因此，本专利技术的目的是提供一种方法，其允许在工业上使用悬浮熔化，同时避免半悬浮熔化法及冷坩埚方法特有的材料损失，且达成悬浮熔化技术所有优点。具体来说，本专利技术应允许高产出量，且应能够熔化足够的材料以允许工业上生产非常高品质的铸造件，而无需使用支持平台。
技术实现思路
上述目的是依据本专利技术的方法来达成。本专利技术提供一种生产传导材料铸造件的方法，其包括以下步骤：-将传导材料熔料引入至少一交变磁场的影响范围(熔化区)中，使得上述熔料保持在悬浮状态，-熔化上述熔料，-将铸模定位于上述悬浮熔料下方的填充区中，-浇注上述全部熔料至上述铸模中，-从上述铸模移除固化的铸造件，其中熔态熔料的体积足以填充铸模达足够生产铸造件的程度(「填充体积」)。一旦已填充铸模，铸模容许使用冷却剂来冷却或被冷却，使得材料在铸模中固化。接着，可从铸模移除铸造件。浇注可表现为特别是藉切断交变电磁场而容许熔料落下，或者浇注可使用交变电磁场而放慢，譬如藉使用线圈。在一实施例中，方法包括在浇注后、但在移除固化铸造件前从填充区移除已填充铸模的步骤。当使用熔失铸模时，由于可释放填充区给另一熔失铸模，因此运用本实施例特别有利。在另一实施例中，特别是当使用一永久铸模时，可在填充区中进行铸造件的移除。可依多种方式移除固化铸造件。在一实施例中，将在移除铸造件时破坏铸模。这是指“熔失铸模”方法。在另一实施例中，铸模可制成永久铸模、特别是制成永久压铸模。永久压铸模较佳地由金属材料制成。此等永久压铸模适合较简单的组件。永久铸模较佳地具有二个或更多铸模元件，可相互分离以移除铸造件。可使用一个或更多顶出器，以从永久铸模脱模。依据本专利技术，“传导材料”应被理解为材料，其具有适当传导性以感应加热及悬浮材料。依据本专利技术，“悬浮状态”应被理解为完整悬浮状态，使得待处理熔料无论如何皆不与坩埚或平台、或相似物接触。铸模的“填充体积”应被理解为，填充铸模达足以生产待使用铸模形成的一个或更多完整铸造件的程度的体积。这无需必然与完整填充铸模相当、亦无需与生产铸造件所必须的最小体积相当。决定性的是无需填充铸模到超过填充体积。具体来说，在本专利技术内文中，铸模可具有数个通道或填充区，其无需填充来生产完整铸造件，反而仅用于将熔体浇注入铸模中或将熔体分配于铸模中。依据本专利技术，铸模特别是不填充到超过熔态熔料的体积。依据本专利技术使用的铸模具有与待生产铸造件外形一致的模穴。在本专利技术的内文中，可能使用具有超过一个此类模穴，且因此适合同时生产多重铸造件的铸模。在一实施例中，依据本专利技术使用的铸模具有刚好一个模穴以生产刚好一个铸造件。在一实施例中，铸模具有填充区，其直径较待填充铸模的模穴大。此类填充区可特别是设计成漏斗型。这有助于使熔态熔料进入铸模中。铸模材料较佳地由陶瓷(特别是氧化物陶瓷)材料，譬如特别是Al2O3、ZrO2、Y2O3或其混合物等材料制成。此铸模已证明其本身实用，且特别是有利于熔失铸模。依据本专利技术亦可使用的永久铸模可由金属材料、亦即金属或金属合金制成。依据本专利技术，可在从填充区移除已填充铸模后、或者在完全或部分地从填充区移除填充有熔料的铸模的同时，将另一空铸模移入填充区中。另一选择，特别是在永久铸模的情况下，可在铸造件仍位于填充区中时，从铸模移除铸造件，而无需从填充区移除铸模。此外，在浇注熔料后，可将又一传导材料熔料引入交变电磁场的影响范围。又一熔料可完全相同地熔化且浇注入另一铸模中。可依期望地频繁重复此程序，尤其因为这无需可能磨耗的坩埚。本专利技术的方法可依据这种节奏进行，即每一传导材料熔料分派给确切一个铸模。铸模充份地填充有熔料，且可从填充区移除以腾出空间给次一铸模来接收次一熔料。这允许特别高效率的程序，其即使以悬浮熔化法的相对有限容量，仍容许高产出量。在一实施例中，铸模是在填充前预热。预热的铸模具有使熔态熔料不致在接触铸模时立即固化的优点。尤其在待填充的细微模穴情况下，譬如在涡轮增压器动叶轮背景下发生者，加热铸模达一温度，以容许熔态熔料在材料固化前分布入铸模的细微模穴中是方便的。已证明在铸模填充有熔态熔料前，预热铸模达400到1100℃、特别是500到800℃范围中的温度是有利的。过低温度在某些特定情形下无法防止固化。过高温度将增加材料与铸模之间非期望反应的风险。本专利技术亦包含铸模未预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产传导材料铸造件的方法，包括以下步骤：将一传导材料熔料(1)引入至少一交变磁场的影响范围中，使得该熔料保持在一悬浮状态；熔化该熔料(1)；将一铸模(2)定位于该悬浮熔料(1)下方的一填充区中；浇注全部该熔料(1)至该铸模(2)中；从该铸模(2)移除固化的铸造件；其特征在于：该熔态熔料(1)的体积足以填充该铸模(2)达足够生产一铸造件的程度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.17 DE 102017100836.51.一种生产传导材料铸造件的方法，包括以下步骤：将一传导材料熔料(1)引入至少一交变磁场的影响范围中，使得该熔料保持在一悬浮状态；熔化该熔料(1)；将一铸模(2)定位于该悬浮熔料(1)下方的一填充区中；浇注全部该熔料(1)至该铸模(2)中；从该铸模(2)移除固化的铸造件；其特征在于：该熔态熔料(1)的体积足以填充该铸模(2)达足够生产一铸造件的程度。2.如权利要求1所述的生产传导材料铸造件的方法，其中在浇注该熔料(1)后、且在该铸造件移除前，从该填充区移除该已填充铸模(2)。3.如权利要求2所述的生产传导材料铸造件的方法，其中在从该填充区移除该已填充铸模(2)后、或者在从该填充区移除填充有该熔料(1)的该铸模(2)的完全或部分地同时，将另一空铸模(2)移入该填充区中。4.如权利要求1至3中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中该铸模(2)是在填充前预热。5.如权利要求1至4中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中在填充期间环绕一垂直轴旋转该铸模(2)。6.如权利要求5所述的生产传导材料铸造件的方法，其中以每分钟10到1000、特别是100到500转的一转速来执行该旋转。7.如权利要求1至6中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中该熔料(1)的熔化及该铸模(2)的填充二者皆在真空、特别是一至多1000帕的压力下，或者在一保护气体、特别是为氮、惰性气体其中之一、或其混合物下执行。8.如权利要求1至7中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中当填充时，该铸模(2)是与浇注该熔料(1)的方向平行、特别是在浇注方向上作平移运动。9.如权利要求5至8中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中该旋转及/或平移运动是藉该熔料(1)浇注触发。10.如权利要求1至9中任一项所述的生产传导材料铸造件的方法，其中该传导材料包含择自以下族群的至少一金属：钛、锆、钒、钽、钨、铪、铌、铼、钼、镍、铁、铝。11.如权利要求10所述的生产传导材料铸造件...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利克·法兰兹，索吉斯·斯比坦斯，乌里奇·贝兹，伊刚·包尔，马克斯·霍兹，
申请(专利权)人：ALD真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE