多功能真空离心振荡细晶熔铸炉制造技术

本实用新型专利技术涉及铸造高温合金整体精铸领域，具体为一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，它是在真空下采用感应熔炼、浇注、旋转振荡、快速冷却凝固制备多种精密细晶铸件的熔铸设备，解决现有技术中存在的不能依靠动力学法制备大型复杂薄壁细晶铸件的难题。该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环和升降机构，熔炼炉位于保温炉的上方；壳型置于保温炉中的水冷转盘上，水冷转盘底部连接转动机构，水冷转盘下方设置气冷环，熔炼炉、保温炉与真空系统连接。本实用新型专利技术设备能够用于生产航空、航天、燃机等发动机机匣类细晶结构件以及盘片一体化细晶铸造的涡轮，以及其它用于细晶铸造的精密铸件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及铸造高温合金整体精铸领域，具体为一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，它是在真空下采用感应熔炼、浇注、旋转振荡、快速冷却凝固制备多种精密细晶铸件的熔铸设备。
技术介绍
铸造高温合金整体精铸技术是航空、航天铸造行业的一个重大发展，应用越来越广，从整体的涡轮转子、导向器叶轮、喷嘴环到结构复杂的扩压机匣、扩散机匣、燃烧室机匣、涡轮壳及风扇框架等都均可通过精密铸造成型.越来越多的整体精密铸件用于代替锻件、锻铸组合件及机械加工组合件，不仅可以改善部件的使用性能，有效减少发动机的重量，提高发动机的使用性能和可靠性，而且可以大大提高生产效率，降低制造成本，带来十分明显的经济效益。从上世纪八十年代，国外有关高温合金整体精铸技术的发展和应用极为迅速，相继出现了镍基、钴基、钛基等高温合金的大型薄壁整体精铸件，这类精铸件的外形尺寸一般都大于300mm，典型的最小壁厚可达到1. 25mm，浇注的最大重量可达到720kg，而且对晶粒尺寸进行了控制，获得了细晶组织，辅以热等静压技术，使铸件的低周疲劳寿命得到大幅度的改善。细晶精密铸造技术的发展进一步改善了整体铸造大型薄壁结构件的使用性能，其中，对高温合金铸件的中低温(< 760V )使用性能的改善尤为明显，一方面可使铸件的低周疲劳寿命提高一倍以上，而且可有效改善合金组织和成分的均勻性，减少铸件力学性能数据的分散度，从而提高铸件的设计容限和使用的可靠性。如图1所示，现有的机械振荡细晶铸造炉主要包括熔炼感应线圈11、熔炼坩埚 12、金属液13、盖板14、壳型15、加热坩埚16、液压振动单元17、绝热层18、加热感应线圈19 等，壳型15设置于加热坩埚16中，加热坩埚16设有绝热层18、加热感应线圈19，绝热层18 在加热感应线圈19内侧，加热坩埚16顶部设置盖板14，加热坩埚16底部设置液压振动单元17 ；加热坩埚16的上方设置熔炼坩埚12，熔炼坩埚12设有熔炼感应线圈11，熔炼坩埚 12中的金属液13与壳型15相对应。为细化高温合金晶粒，国外先后开发了热控法、化学法和动力学法(机械法)等细化方法。热控法的特点是降低精炼温度和时间，保留碳化物，同时降低浇注温度，加速冷却，限制晶粒生长；化学法是向熔体中加入固体形核剂，形成大量非均质晶核；动力学法则是通过旋转铸型、机械振动来搅拌熔体，细化晶粒。但是上述工艺方法在应用上都存在着一定的局限性和缺陷，如热控法其缺点是不易排除气泡和夹杂，使铸件纯净度降低，铸造大件困难，由于极低的过热温度和严格的温度控制限制了它的应用。机械法应用中，利用机械力难以使熔体运动均勻而且受部件形状限制。化学法缺点是难于控制化学成份，且形核剂易形成氧化物造成疲劳源。
技术实现思路
本技术的目的是在于提供一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，解决现有技术中存在的不能依靠动力学法制备大型复杂薄壁细晶铸件的难题。本技术的技术方案一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、 转动机构、水冷转盘、气冷环和升降机构，熔炼炉位于保温炉的上方，壳型置于保温炉中的水冷转盘上，水冷转盘底部连接转动机构，水冷转盘下方设置气冷环，熔炼炉、保温炉与真空系统连接。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，真空系统、升降机构、熔炼炉和保温炉均设置于炉体内。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，炉体上方设置转塔加料测温系统。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，水冷转盘与水冷系统连通，水冷系统通过水冷转盘对壳型水冷。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，气冷环与气冷系统连接，气冷系统通过气冷环对壳型气冷。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，保温炉、气冷环分别与升降机构连接，升降机构对保温炉和气冷环升降控制。所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，水冷转盘底部连接的转动机构为旋转振荡机构，实现水冷底盘速度可调正反旋转并能够急停反向旋转。本技术的有益效果是1、本技术多功能真空离心振荡细晶熔铸炉设有水冷底盘和石墨感应加热可升降的保温炉、气冷环、用于熔炼的感应线圈等核心部件，属于动力学法和热力学发相结合的细晶制备方法，可用于制备航空、航天发动机、燃机等的机匣类细晶精密铸件，还可以用于发动机的盘片一体化的细晶精密铸造涡轮，以及其它一些细晶精密铸件的制备。2、本技术水冷底盘旋转时速度可调并可以正反转旋转，而且能够在旋转中急停，再反向旋转，从而在离心振荡下细化高温合金晶粒。附图说明图1为现有的机械振荡细晶铸造炉结构示意图。图中，11熔炼感应线圈；12熔炼坩埚；13金属液；14盖板；15壳型；16加热坩埚；17液压振动单元；18绝热层；19加热感应线圈。图2为本技术离心振荡细晶熔铸炉结构示意图。图中，1炉体；2真空系统；3 升降机构；4熔炼炉；5转塔加料测温系统；6保温炉；7气冷系统；8转动机构(旋转振荡机构)；9水冷转盘；10气冷环。具体实施方式如图2所示，本技术多功能真空离心振荡细晶熔铸炉主要包括炉体1、真空系统2、升降机构3、熔炼炉4、转塔加料测温系统5、保温炉6、气冷系统7、转动机构8、水冷转盘9、气冷环10等，具体结构如下炉体1内设置真空系统2、升降机构3、熔炼炉4、保温炉6，炉体1上方设置转塔加料测温系统5，熔炼炉4位于保温炉6的上方；壳型置于保温炉6中的水冷转盘9上，水冷转盘9与水冷系统连通，水冷系统通过水冷转盘9对壳型实现水冷；水冷转盘9下方设置气冷环10，气冷环10与气冷系统7连接，气冷系统7通过气冷环10对壳型实现气冷；保温炉6、 气冷环10分别与升降机构3连接，升降机构3实现对保温炉6和气冷环10升降控制。水冷转盘9底部连接转动机构8，实现水冷底盘速度可调正反旋转并能够急停反向旋转。熔炼炉4、保温炉6与真空系统2连接，实现在真空下感应熔炼。本技术成套设备由工作台、炉体、熔炼炉、保温炉、转盘拖动机构、线圈升降机构、真空系统、加料装置、测温装置、液压系统、熔炼电源、保温电源及控制柜等部分组成。其中，熔铸炉采用立式结构，炉体1放在地面上，炉体1下部拖动机构伸在地坑中，真空系统2中的油增压泵也装在地坑中，真空系统2中的旋片泵及罗茨泵置于地面上。炉体1(即真空室)采用U型结构，水套式冷却，内壁外壁均为不锈钢板，为加强刚度外壳加蜂窝及T型筋，顶部装有合金加料装置、测温装置。熔炼炉和保温炉的进电均由侧面引入，保温炉的升降机构和转盘的拖动机构均由底部引入。侧面还备有2个备用孔及6 对热电偶引入手座，可同时测六点温度。炉体顶部有二个观察窗，可观察熔炼及浇铸情况。熔炼炉4采用石墨感应加热式保温炉，通过炉体侧壁的转轴及炉外的水冷电缆与熔炼炉电源相连。操纵手柄安装在炉门近处的左上方，用链传动完成线圈倾转动作。转浇铸是靠转轴上的手柄或液压缸来实现的。保温炉6采用石墨感应加热式保温炉，安装在保温炉升降机构上，由水冷电缆及炉体外的导电排与保温炉电源相连接。用它可以实现保温离心浇铸，当需快速冷却时，保温炉可以上升，远离铸件。保温炉底部连接有气冷环，随保温炉一起升降，可对壳型快速冷却。合金加料、测温装置(转塔加料测温系统5)均安装在炉顶部，转臂用手动液压千斤顶升降，手动直插测温升降靠齿轮齿条传动。熔炼炉熔化的高温合金可直接浇铸到保温炉的模壳中，模壳固定在水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，其特征在于：该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环和升降机构，熔炼炉位于保温炉的上方，壳型置于保温炉中的水冷转盘上，水冷转盘底部连接转动机构，水冷转盘下方设置气冷环，熔炼炉、保温炉与真空系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，其特征在于该熔铸炉设有真空系统、熔炼炉、保温炉、转动机构、水冷转盘、气冷环和升降机构，熔炼炉位于保温炉的上方，壳型置于保温炉中的水冷转盘上，水冷转盘底部连接转动机构，水冷转盘下方设置气冷环，熔炼炉、 保温炉与真空系统连接。2.按照权利要求1所述的多功能真空离心振荡细晶熔铸炉，其特征在于所述真空系统、升降机构、熔炼炉和保温炉均设置于炉体内。3.按照权利要求2所述的多功能真空离心振荡细晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：董加胜，楼琅洪，张健，白清举，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89