排除空气的金属反重力铸造的装置和方法制造方法及图纸

一种排除空气的反重力铸造方法和装置，坩埚外壁有一第一盖板，其上有孔可接纳炉料和填充管端；和一活动盖板，有适于接纳炉料的第一孔和接纳填充管端的第二孔，使第一盖板的孔和活动盖板的第一孔对准可向坩埚加料。将填充管自由端插入活动盖板第一孔，移动活动盖板使填充管端对准第一盖板的孔，将填充管向下插入金属液，使处于低压的型腔充满，活动盖板可调整，防止空气接触金属液。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种金属反重力铸造的方法和装置，特别是用于活性金属，例如某种合金，它所包含的元素在铸造温度下易于与空气反应，而生成有害于铸件产品的氧化物和/或氮化物。为了得到这种活性金属的高质量铸件，在金属易于与空气反应的温度下的所有铸造操作中，都应该排除空气，或者通过真空的方式，或通过用一种惰性气件置换空气的方式。美国专利3，863，706和3，900，064公开了一种通常用于排除空气的反重力铸造的方法和装置。根据该专利，在金属的熔化坩埚的气密外壁上面装有一个气密的可抽空的隔仓，隔仓具有一个通向坩埚的进出口，它通过一个从隔仓延伸穿过坩埚外壁顶部的气密导管，导管具有一个中间关闭滑阀。于是，坩埚外壁不暴露于周围大气，在隔仓中一个垂直的可分开的室接受一个从室底伸出的铸型的填充管的下端，并绕有气孔的铸型密封。在所述专利的装置的使用中，通过在坩埚中熔化锭料而提供要铸造的熔融金属，坩埚外壁中被抽空形成高真空。在铸造中，一个铸型置于隔仓中的铸型室中。室和隔仓都被密封和抽空，它们和坩埚外壁被再充以惰性气体(例如氩气)至一个同样的低真空。随着导管阀打开，室被降低通过导管，直至铸型的填充管的伸出端低于坩埚中熔融金属的表面。然后，将室抽空至一个足够高的真空，致使熔融金属流动通过充填通路，直至充满型腔。在型腔中的金属充分硬化之后，室和隔仓中的压力升高，并且室从坩埚外壁中撤出，进入隔仓从室和隔仓中取下铸型。所述专利的方法和装置对于生产高质量的空气活性金属的铸件是很成功的，但是，围绕铸型室的外隔仓和其与坩埚外壁相连的带阀的导管是昂贵的装置，其操作复杂，并在使用中带来一些不方便的限制。例如，外隔仓需要可密封的门，以提供到室的进出口，用于放入和取出铸型，其有碍于操作，通过连接导管隔仓传导地暴露于坩埚外壁的热量，当阀打开时，则暴露于在其之中的热量，使隔仓难于进行适当的冷却。用于降低或升高室的机构的位置部分地在隔仓中，这就导致了隔仓围绕延伸进入隔仓的可动件的密封的复杂化，以及当隔仓密封时，不能进出到达该机构和铸型。其他的先有技术，虽然避免了上述的复杂的装置，但不能有效地在装有熔融金属的坩埚中容纳惰性气体。在本专利技术人的有关的美国专利申请4，791，977中，专利技术人试图这样防止空气污染当坩埚外壁暴露于周围大气时，在装有熔融体的坩埚外壁中保持高于大气压力的惰性气体压力。加热的惰性气体上升通过坩埚外壁上的用于与充填管配合的小孔，这将充分地防止空气通过该孔与熔融体接触。然而，专利技术人接着测定出，对于高活性金属，仍然会产生空气污染。经调查发现问题的根源在于熔融金属上面的垂直热空气流，或涡流循环，它向下吸引空气穿过上升的惰性气体到达坩埚，与熔融金属接触。这些气流至今在流体力学中被称为“Brillion区域”。本专利技术可以消除用于铸型室的隔仓，以及如前面美国专利所述的与装置的坩埚外壁相连的带阀的导管，同时在金属熔液表面维持一个有效的惰性气体的气氛。一种新型装置的构思使这种本质上的改进成为可能。其中，提供一种装置，用于将熔融金属的上表面与开口外的周围大气源隔开一个距离，足以防止Brillion区域向下吸进空气到达金属，并将金属表面保持在该距离上，除了在充填铸型的时候，在金属上表面和周围大气之间的最佳距离是至少8英寸。已经发现，所述距离能防止在实际的惰性气体压力下由于Brillion区域所产生的污染。金属的污染是如下防止的坩埚外壁具有一个第一盖板，它有一孔用于接收金属炉料和填充管的自由端，和一个可横向运动的第二盖板，它具有相互横向间隔的第一和第二孔，和一个至少等于第一盖板上孔的直径的不间断部分。横向可运动的盖板的第一孔适于接收金属炉料，和第二孔适于接纳填充管的自由端。在用金属填充坩埚时，活动盖板上的第一孔和第一盖板上的孔相互对齐，并与周围大气相互连通，同时通过坩埚外壁保持一个惰性气流，以防止空气污染。在坩埚充料之后，将活动盖板定位以防止空气接触熔融金属，在铸造期间，填充管的下端插入活动盖板的第二孔，然后，使活动盖板运动(通过移动填充管)直至填充管与第一盖板上的孔对齐。然后，使填充管的自由端伸入熔融金属，在这之后，使活动盖板定位防止空气与熔融金属接触。在一个推荐实施例中是这样防止熔融金属的空气污染的在坩埚外壁中建立一个基本无空气的惰性气体保护气氛，然后在活动盖板的第一孔中插入一个管子，它适用将坩埚内金属的上表面与周围大气隔开一个距离，当第一孔和在第一盖板上的孔相互对齐并与周围大气连通时，该距离足以防止循环的空气流通过第一孔和第一盖板上的孔向下吸入空气到达金属。然后使活动盖板运动，使管子活动盖板上的第一孔和第一盖板的孔相互对齐，同时穿过所述坩埚外壁保持一个惰性气流，如果需要，可以通过管子，活动盖板的第一孔和第一盖板的孔向坩埚充入金属。在另一个推荐实施例中，是这样防止空气污染的将活动盖板定位，堵住通向熔融金属的第一盖板的孔，同时在坩埚外壁内维持一个基本无空气的惰性气体保护气氛。在插入过程中，最好将铸型室抽空，在铸型内部产生一个比坩埚外壁内的惰性气体压力更低的压力。本装置和方法的一个优点是可以不采用先有技术的复杂的密封外壁而进行铸造。为了这个目的，填充管具有一个不透气的表面，并在坩埚外壁中保持一个足够的惰性气体压力，防止空气通过通向空气源的开口进入坩埚外壁的内部。最好，惰性气体压力稍高于大气压力。如果惰性气体是氩气(密度大于空气)或氮气(密度稍小于空气)，或在同样条件下，密度至少接近于氮气密度的其他气体，那么，惰性气体通过开口到大气的必然损失将是最小。采用这种方法，不仅先有技术装置的复杂性被消除了，而且也可以用一根适当长度的填充管维持与坩埚外壁隔开的铸型室，并通过大气空气或惰性气体在那里隔热，能更有效地和更经济地冷却该室，另外，在铸造作业期间，可以接近填充管进行操作，而在例如美国专利4589466中则是防碍其接近的。另一个优点对于铸造大型部件是有用的，就是减少了用于抽空该系统并充以惰性气体所必需的时间。最好具有一个带加料闸的可取下的真空罩，它能与坩埚外壁密封，并能经受住将外壁内抽空至一个高的真空。为了在坩埚内提供熔融金属，通过加料闸将金属锭放入坩埚。当金属在真空下熔化后，在外壁中再充以惰性气体。并且将真空罩取下准备进行铸造。与来自坩埚外壁内的另外的惰性气体可以被提供到铸型室，以协助冲洗作业和/或然后提高室中的压力。也利用于所述美国专利NO.4791977的与铸型相连的抽吸连接管的优点。在附图中附图说明图1和图2是本专利技术推荐装置的示意侧剖视图，显示了顺序的操作步骤。图3是该装置的类似的视图，显示了向坩埚再充加金属料。参见图1和图2，一个用于具有上表面64的熔融铸造金属的坩埚62被一个通常用60表示的大致箱型结构所封闭。外壁60的壁的内侧可以装有盘形管(未显示)，用于冷却流体(例如水)的循环，或具有双重壁，它们相互间隔允许冷却液在其中循环。坩埚62被嵌入一个耐热的电绝缘座70，它装有围绕坩埚的感应加热线圈72。坩埚外壁60具有一个可取下的盖96，盖96的特点是具有一个开口98，其上装有一个盖板100(可用可透气的耐火纤维板材料制作)，盖板100有一孔102，其尺寸能与直径大致3英寸的金属锭相适应，并能自由地接纳通过该处的可抽空的铸型装置10的填充管40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融金属的反重力铸造方法，排除了密封在一个可抽空的室中的透气铸型中的空气，并有一个带有从那里伸出的自由端的用于型腔的填充管，该方法包括下述步骤：在一个外壁内的坩埚中，于基本无空气的惰性气体的气氛下提供一个要铸造的熔融金属的供给源，所 述外壁暴露于周围的大气源，所述外壁有一第一盖板，其上有一孔适于接纳金属炉料和从该处穿过的所述填充管的自由端；和一个可横向移动的第二盖板，它位于所述第一盖板的上面，具有相互横向间隔的第一种和第二孔，和一个大于或等于所述第一盖板的孔的直径的不间断区域，所述第一孔适于接纳金属炉料，所述第二孔适于接纳穿过该处的所述填充管的自由端，当向所述坩埚提供熔融金属的供料时，所述第一盖板上的孔和所述活动盖板上的第一孔相互对准和连通；调整所述活动盖板，防止空气与所述坩埚中的熔融金属接触；在 所述活动盖板上的第二孔中插入所述填充管的自由端，然后移动活动盖板，使填充管的自由端与所述第一盖板上的孔对准；使所述填充管和所述坩蜗外壁相对运动，将填充管的自由端伸至坩埚中熔融金属表面以下的位置，抽空所述的室，在铸型内部提供一个充分低于坩 埚外壁内所述惰性气体气氛压力的压力，致使熔融金属通过填充管上升，充满所述铸型的腔；使所述铸型填充管和所述坩埚外壁反向相对运动，使填充管从熔融金属中抽出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治迪克森钱特勒，
申请(专利权)人：皮克勒制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]