【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体为一种用于母合金真空冷却与补缩的装置和工艺方法。
技术介绍
1、母合金是航空发动机、战机、燃气轮机关键零部件的原材料，母合金成分均匀性要求高、组织性能要求苛刻，熔炼工艺技术复杂、难度大。母合金主要靠真空感应熔炼后浇注而成，浇注和冷却过程中由于真空或者保护气氛的工况特殊性，可用的真空冷却方法和辅助保温、补缩的措施比较有限，往往铸锭内部会出现较大、且连续的缩孔，内部组织致密性方面也存在较大缺陷，严重影响了母合金铸锭的质量。从而导致成品率低，加工生产成本高等问题，同时也可能会成为航空发动机等特殊领域关键零部件加工的质量隐患。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于母合金真空冷却与补缩的装置和工艺方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，包括保温冒口、模管、加热装置、底塞、底盘、冷却单元和超声振动器，所述真空腔室内设置有防护罩，所述防护罩的外侧设置有定位环，且定位环的外部等距固定安装有四个支撑腿，所述防护罩内部的底端设置有底盘，且底盘的顶部安装有底塞，所述防护罩内部位于底塞的顶部均匀固定安装有模管，且模管成环形均匀分布在定位环内，所述模管外部的顶端设置有加热装置，所述模管外部位于加热装置的底部设置有凸台，所述模管的顶部固定安装有保温冒口，所述真空腔室的外部设置有加热电源，所述加热装置的外部连接有加热导线，且加热导线的端部穿过真空腔室与加热电源连接，所述加热装置内
3、优选的，所述真空腔室内位于防护罩的外部分别设置有进气管和回气管，且进气管和回气管分别与气管通道的两端连接，所述真空腔室的外部设置有冷却单元，所述进气管和回气管的端部分别穿过真空腔室与冷却单元连接，所述进气管和回气管内设置有冷却介质，且冷却介质为氩气。
4、优选的，所述电阻加热带位于加热装置内部的一段成s型结构分布。
5、优选的，所述保温冒口的顶部与加热装置的顶部位于同一水平面内。
6、优选的，所述加热装置的外部设置有金属罩，且金属罩的外部均匀开设有圆孔。
7、优选的，所述保温冒口安装在模管的顶部，材质是耐火材料，其主要成分是氧化铝；设计为顶部开口小的倒锥形结构。
8、优选的，所述气管通道位于底盘内部的一段成u型结构分布。
9、根据以上任一用于母合金真空冷却与补缩的装置的工艺方法，包括如下步骤：
10、步骤一：首先将底盘水平放置，将带有四个支腿的定位环置于底盘的中心位置，放置底塞呈环形均匀布置，与定位环的定位孔对中放置
11、步骤二：将模管均匀布置与定位环的定位孔中，呈环形分布，并且调整底塞插入模管中；
12、步骤三：放置带有超声振动器的支架，至底盘的中心；调整四个振动头与定位环内圈弧面紧密接触；
13、步骤四：分别放置保温冒口至每个模管的顶部；
14、步骤五：放置带有电阻加热带的加热装置至支腿的凸台上，顶部与保温冒口平齐；
15、步骤六：用加热导线连接加热电源和加热装置，
16、步骤七：用连接导线连接超声振动器和振动电源；
17、步骤八：用进气管、回气管连接底盘和冷却单元；
18、步骤九：s1:装配完毕后，按照加热工艺执行加热装置的加热操作，涉及到加热功率和加热时间设定，即浇注开始前，提前将模管和保温冒口预热，预热时间为25t-30t，预热时设定功率为100％,t为浇注满12支(所有)模管所用的时间；开始浇注时功率设定为80％，加热时间设定为t，直到12支(所有)模管完成浇注；完成浇注后开始逐步降功率加热设定，每间隔2t时间，下调功率10％，直到功率将为50％保持10t时间后，完成加热补缩；
19、s2:冷却介质氩气将会按照浇注前、浇注中、浇注后各个阶段按照一定的温度设定，和压力设定进行输出进入底盘进行冷却；即浇注前温度设定为30°，压力1bar，维持时间25t-30t，浇注时温度设定为35°，压力为2bar,维持时间为浇注时间t，浇注后温度设定为50度，压力为3bar,维持时间与浇注后总加热时间相同，即维持时间16t，冷却结束。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、(1)本专利技术设计的冒口设计为倒锥形结构顶部开口小，具有浇注后防止热量散失的特点，同时具有为钢液的凝固补缩提供足量的钢液补充的作用；
22、(2)加热装置内部布置有加热电阻带成s型分布；外层是金属防护罩，防护罩设计有均匀的圆孔，防护罩的内部均匀布置有模管；整套加热装置位于模管的上部分，并且顶部与保温冒口平齐；能够为模管内上半部分及钢液进行加热，延缓钢管上部分钢液的凝固，有利于缩孔的减少
23、(3)整个模管、加热装置、底塞放置于气冷底盘上，与外部冷却单元相连；能够实现对模管及下部钢液的及时冷却，加快底部钢液的凝固，上部分的钢液能及时的补缩；
24、(4)气冷底盘所用的介质是氩气，属于惰性气体能排除气体泄漏对真空下合金料氧化的隐患，密度大、导热性能好，利于热量的传递；
25、(5)所使用的工艺包括一种特定的加热工艺，具体涉及到加热功率和加热时间设定，能准确和可控的从真空腔室外对模管及钢液进行加热达到上部钢液延缓凝固的效果；
26、(6)所使用的工艺包括一种特定的冷却工艺，具体涉及到使用真空腔室外的冷却机组和介质氩气分别在浇注前、浇注中、浇注后各个阶段按照一定的温度设定，和压力设定进行输出进入底盘进行冷却；实现可控的底部冷却；
27、(7)整个装置配合特定的加热工艺和冷却工艺方法，能使得浇注后钢液形成自上而下的冷却梯度，下部钢液首先凝固，上部钢液缓慢凝固的效果，从而减少和缩孔的形成，提高铸锭的冶金质量。
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1.一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，包括保温冒口(1)、模管(2)、加热装置(3)、底塞(4)、底盘(6)、冷却单元(10)和超声振动器(18)，其特征在于：所述真空腔室(21)内设置有防护罩(22)，所述防护罩(22)的外侧设置有定位环(15)，且定位环(15)的外部等距固定安装有四个支撑腿(11)，所述防护罩(22)内部的底端设置有底盘(6)，且底盘(6)的顶部安装有底塞(4)，所述防护罩(22)内部位于底塞(4)的顶部均匀固定安装有模管(2)，且模管(2)成环形均匀分布在定位环(15)内，所述模管(2)外部的顶端设置有加热装置(3)，所述模管(2)外部位于加热装置(3)的底部设置有凸台(20)，所述模管(2)的顶部固定安装有保温冒口(1)，所述真空腔室(21)的外部设置有加热电源(9)，所述加热装置(3)的外部连接有加热导线(5)，且加热导线(5)的端部穿过真空腔室(21)与加热电源(9)连接，所述加热装置(3)内布置有电阻加热带(12)，所述底盘(6)内部设置有气管通道(13)，所述气管通道(13)的两端穿过底盘(6)，所述底盘(6)顶部位于底塞(4)的外部安装有支架
2.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述真空腔室(21)内位于防护罩(22)的外部分别设置有进气管(7)和回气管(8)，且进气管(7)和回气管(8)分别与气管通道(13)的两端连接，所述真空腔室(21)的外部设置有冷却单元(10)，所述进气管(7)和回气管(8)的端部分别穿过真空腔室(21)与冷却单元(10)连接，所述进气管(7)和回气管(8)内设置有冷却介质，且冷却介质为氩气。
3.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述电阻加热带(12)位于加热装置(3)内部的一段成S型结构分布。
4.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述保温冒口(1)的顶部与加热装置(3)的顶部位于同一水平面内。
5.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述加热装置(3)的外部设置有金属罩，且金属罩的外部均匀开设有圆孔。
6.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述保温冒口(1)安装在模管(2)的顶部，材质是耐火材料，其主要成分是氧化铝；设计为顶部开口小的倒锥形结构。
7.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，其特征在于：所述气管通道(13)位于底盘(6)内部的一段成U型结构分布。
8.根据权利要求1-7任一所述的用于母合金真空冷却与补缩的装置的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于母合金真空冷却与补缩的装置，包括保温冒口(1)、模管(2)、加热装置(3)、底塞(4)、底盘(6)、冷却单元(10)和超声振动器(18)，其特征在于：所述真空腔室(21)内设置有防护罩(22)，所述防护罩(22)的外侧设置有定位环(15)，且定位环(15)的外部等距固定安装有四个支撑腿(11)，所述防护罩(22)内部的底端设置有底盘(6)，且底盘(6)的顶部安装有底塞(4)，所述防护罩(22)内部位于底塞(4)的顶部均匀固定安装有模管(2)，且模管(2)成环形均匀分布在定位环(15)内，所述模管(2)外部的顶端设置有加热装置(3)，所述模管(2)外部位于加热装置(3)的底部设置有凸台(20)，所述模管(2)的顶部固定安装有保温冒口(1)，所述真空腔室(21)的外部设置有加热电源(9)，所述加热装置(3)的外部连接有加热导线(5)，且加热导线(5)的端部穿过真空腔室(21)与加热电源(9)连接，所述加热装置(3)内布置有电阻加热带(12)，所述底盘(6)内部设置有气管通道(13)，所述气管通道(13)的两端穿过底盘(6)，所述底盘(6)顶部位于底塞(4)的外部安装有支架(17)，且支架(17)顶端安装有超声振动器(18)，所述超声振动器(18)的端部设置有振动头(16)，所述超声振动器(18)的顶端连接有振动导线(19)，且振动导线(19)的端部穿过真空腔室(21)连接有振动电源(14)。
2.根据权利要求1所述的一种用于母合金真空冷却与...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨恩，刘利伟，李会武，付宝全，赵岐，李创路，杨天宇，茹一帆，李超，王明明，刘言，曹森山，王盛交，金佳晨，
申请(专利权)人：西安聚能高温合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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