專利名稱：正壓立式離心真空感應熔鑄爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及真空熔鑄設備的制造技術，具體地說是一種正壓立式離心真空感應熔鑄爐。
背景技術：
目前，常規(guī)真空感應熔鑄爐在國內(nèi)外都具備成熟的制造技術，但用該類型的爐子冶煉鑄造合金時，通常很難保證液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的準確成分，以及高N含量(＞0.3wt％)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時，為減少真空感應冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強烈反應，一般在真空感應爐熔煉時，通常向下爐體內(nèi)通入一定量的保護氣氛(如通入～0.05MPa的氬氣)。但對有些合金，即使熔煉時加壓到～0.05MPa，也不能解決冶煉中所出現(xiàn)的上述問題。另外，對鑄造形狀特殊的鑄件，如細長比(L/φ)大的鑄件，采用常規(guī)真空感應熔鑄爐及頂鑄、底鑄工藝，鑄件的充型及補縮不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具備在真空(＜1Pa)及正壓(至2atm)下熔煉合金、離心鑄造的真空感應熔鑄爐。采用本發(fā)明能減少真空感應冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強烈反應，保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準確成分，特殊形狀鑄件的充型及補縮效果理想。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案是包括加料斗、線圈、下爐體、前爐門、控制電源、上爐蓋、抽真空系統(tǒng)，加料斗設在上爐蓋上，線圈置于下爐體的熔煉室內(nèi)，與控制電源電連接；上爐蓋通過升降軸與液壓缸相連實現(xiàn)上爐蓋13的升降；下爐體與抽真空系統(tǒng)相連，在上爐蓋與下爐體及加料斗的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)，保證爐內(nèi)充入的保護性氣氛在2atm下不向爐外泄漏；并安裝一離心裝置于下爐體內(nèi)；另外，所述離心裝置主要由液壓馬達、液壓站、離心盤組成，其中液壓馬達設在所述下爐體內(nèi)，液壓馬達的轉(zhuǎn)軸通過無油推力軸承與離心盤安裝固定在一起，液壓馬達與下爐體外的液壓站之間設有進油管和出油管，進油管路上設流量調(diào)節(jié)閥；所述液壓馬達具有相互嚙合的配合齒輪、工作齒輪，在液壓馬達的相對位置設置進油口、出油口，位于配合齒輪、工作齒輪嚙合處；所述工作齒輪固定于轉(zhuǎn)軸上；所述卡環(huán)橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框，即 型結構，所述卡環(huán)靠上爐蓋邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設置的向上傾斜的齒型結構；所述卡環(huán)與液壓缸相連，靠液壓轉(zhuǎn)動；所述上爐蓋邊緣上表面為相問設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)鎖緊配合；所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)鎖緊配合；本發(fā)明可在真空、正壓下熔煉合金，同時也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金，具有如下優(yōu)點1.具有正壓功能，確保鑄件成分準確。本發(fā)明在上爐蓋與下立式下爐體接合處增加一限位卡環(huán)，實現(xiàn)了正壓功能，保證了液態(tài)下具有較高蒸汽壓合金元素在合金中的成分準確，以及高N含量(＞0.3wt％)不銹鋼的N含量。尤其是熔煉活潑金屬合金(如Ti-Al基合金等)時，在正壓的保護下，避免了真空感應冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強烈反應問題。
2.鑄件的充型及補縮效果好，使用方便。本發(fā)明采用離心裝置，可以使鑄造形狀特殊的鑄件獲得良好的充型及補縮效果。在真空或正壓下離心鑄造合金，離心速度可調(diào)，所采用的離心盤高度可調(diào)，以適應離心鑄件在高度上的不一致。所有的真空閥門即可在真空下開關，又可在2atm的正壓下開關。另外，本發(fā)明采用液壓馬達作為離心的驅(qū)動力，使驅(qū)動力矩大而平穩(wěn)。
3.本發(fā)明的離心盤采用無油推力軸承，解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對熔煉鑄造合金造成的污染問題。
4.應用范圍廣。本發(fā)明在兼有常規(guī)真空感應熔鑄的功能外，還可在正壓保護氣氛下熔煉鑄造合金。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。
圖2-1為圖l中卡環(huán)鎖緊示意圖。
圖2-2為圖2-1局部放大剖面圖。
圖3為圖1中液壓馬達驅(qū)動示意圖。
圖4為本發(fā)明一個實施例離心鑄造的汽車排氣閥。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖1所示，包括具有加料斗1和坩堝5的下爐體6，線圈3設在坩堝5的外側(cè)，置于下爐體6內(nèi)，與控制電源12電連接，加料斗1設在上爐蓋13上；在側(cè)面，上爐蓋13通過升降軸與液壓缸相連，下爐體6與抽真空系統(tǒng)18相連，在上爐蓋13與下爐體6及加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)2，并安裝一離心裝置于下爐體6內(nèi)；如圖2-1、2-2、3所示，所述卡環(huán)2與液壓缸相連，橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框，即 型結構，套裝在下爐體6及上爐蓋13、加料斗1斗體與加料斗蓋的接合處，所述卡環(huán)2靠上爐蓋13、加料斗蓋邊緣的下表面為相間設置的向上傾斜的齒型結構，上爐蓋13邊緣上表面為相間設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)2鎖緊配合；加料斗蓋上表面為相間設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)2鎖緊配合；在上爐蓋13、下爐體6的邊緣之間加設密封圈14；加料斗1斗體與加料斗蓋亦設密封圈14；所述卡環(huán)2與液壓缸相連，靠液壓轉(zhuǎn)動。
如圖1、3所示，所述離心裝置主要由液壓馬達7、液壓站9、離心盤11組成，其中液壓馬達7設在所述下爐體6內(nèi)，液壓馬達7的轉(zhuǎn)軸73通過無油推力軸承與離心盤11安裝固定在一起，液壓馬達7與下爐體6外的液壓站9之間設有進油管17和出油管16，進油管路上設流量調(diào)節(jié)閥8。
所述液壓馬達7具有相互嚙合的配合齒輪71、工作齒輪74，在液壓馬達7的相對位置設置進油口72、出油口75，位于配合齒輪71、工作齒輪74嚙合處；所述工作齒輪74固定于轉(zhuǎn)軸73上。
另，4為合金液；前爐門10與下爐體6之間加設密封圈14。
本發(fā)明工作原理是本發(fā)明采用上爐蓋13與下爐體6接合處增加一限位卡環(huán)2結構實現(xiàn)正壓功能。在上爐蓋13與立式下爐體6間加一限位卡環(huán)2，熔鑄爐在抽真空時，上爐蓋13下移后，液壓轉(zhuǎn)動卡環(huán)2，將上爐蓋13鎖緊，保證爐內(nèi)的氣氛在1～2atm的正壓下不向爐外泄露；前爐門10抽真空后的鎖緊則用普通的羅桿、羅冒實現(xiàn)。熔煉鑄造結束時，將下爐體6內(nèi)的正壓抽至真空狀態(tài)，液壓轉(zhuǎn)動卡環(huán)2至給定位置，當下爐體6破壞真空后，即可通過液壓升降實現(xiàn)上爐蓋13開啟。
為解決環(huán)形件、薄壁筒(環(huán))狀件、以及細長比較大件的鑄造難成型問題，本發(fā)明所采用的離心裝置具有從0～500r/min任意調(diào)節(jié)離心鑄造速度的離心功能，其離心動力來自于液壓馬達7，從液壓站9流出的油通過流量調(diào)節(jié)閥8進入液壓馬達7，使液壓馬達7轉(zhuǎn)動，液壓馬達7內(nèi)的轉(zhuǎn)軸帶動離心盤11轉(zhuǎn)動實現(xiàn)離心功能，參見圖1、4。該種液壓產(chǎn)生離心的特點是，不受啟動力矩的限制，同時通過調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥8控制進入液壓馬達7油的流量，可根據(jù)實驗者的要求，讓離心轉(zhuǎn)盤11獲得不同的轉(zhuǎn)數(shù)，這種液壓產(chǎn)生離心的特點克服了用電動機作離心的動力所產(chǎn)生的啟動力矩大、電機容易燒壞，以及高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)軸難以有良好的密封的弊端。
其技術特點為1.本發(fā)明在兼有常規(guī)真空感應熔鑄的功能外，還可在正壓保護氣氛下熔煉鑄造合金，保證最大爐內(nèi)壓力達到2atm；2.可在真空或正壓下離心鑄造合金，離心速度可從0～500r/min任意調(diào)節(jié)，離心的最大線速度為940m/min；同時為適應離心鑄件在高度上的不一致，離心盤11可以在0～200mm高度之內(nèi)的任意高度位置上進行離心鑄造；3.采用液壓馬達7作為離心的驅(qū)動力，使驅(qū)動力矩大而平穩(wěn)；4.采用無油推力軸承，解決了真空下有油軸承因油揮發(fā)而對熔煉鑄造合金造成的污染問題；5.所有的真空閥門既可在真空下開關，又可在2atm的正壓下開關。
下面以采用本發(fā)明正壓立式離心真空感應熔鑄爐熔煉的TiAl合金為例作進一步說明。成分及性能分別見表1表1 TiAl基合金的成分(wt％)

實驗結果參見圖4，為鑄造的新一代TiAl基汽車排氣閥。
權利要求
1.一種正壓立式離心真空感應熔鑄爐，包括加料斗(1)、線圈(3)、下爐體(6)、前爐門(10)、控制電源(12)、上爐蓋(13)、抽真空系統(tǒng)(18)，加料斗(1)設在上爐蓋(13)上，線圈(3)置于下爐體(6)的熔煉室內(nèi)，與控制電源(12)電連接；上爐蓋(13)通過升降軸與液壓缸相連，下爐體(6)與抽真空系統(tǒng)(18)相連；其特征在于在上爐蓋(13)與下爐體(6)及加料斗(1)的斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)(2)，并安裝一離心裝置于下爐體(6)內(nèi)。
2.按照權利要求1所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述離心裝置主要由液壓馬達(7)、液壓站(9)、離心盤(11)組成，其中液壓馬達(7)設在所述下爐體(6)內(nèi)，液壓馬達(7)的轉(zhuǎn)軸(73)通過無油推力軸承與離心盤(11)安裝固定在一起，液壓馬達(7)與下爐體(6)外的液壓站(9)之間設有進油管(17)和出油管(16)，進油管路上設流量調(diào)節(jié)閥(8)。
3.按照權利要求2所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述液壓馬達(7)具有相互嚙合的配合齒輪(71)、工作齒輪(74)，在液壓馬達(7)的相對位置設置進油口(72)、出油口(75)，位于配合齒輪(71)、工作齒輪(74)嚙合處；所述工作齒輪(74)固定于轉(zhuǎn)軸(73)上。
4.按照權利要求1所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述卡環(huán)(2)橫截面為一側(cè)中部開口的矩形框，即 型結構，所述卡環(huán)(2)靠上爐蓋(13)邊緣及加料斗蓋邊緣的下表面為相間設置的向上傾斜的齒型結構。
5.按照權利要求1或4所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述上爐蓋(13)邊緣上表面為相間設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
6.按照權利要求1或4所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述加料斗蓋邊緣的上表面為相間設置的向下傾斜的齒型結構，與卡環(huán)(2)鎖緊配合。
7.按照權利要求1所述正壓立式離心真空感應熔鑄爐，其特征在于所述卡環(huán)(2)與液壓缸相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及真空熔鑄設備的制造技術，具體地說是一種正壓立式離心真空感應熔鑄爐。該熔鑄爐包括加料斗、線圈和下爐體等配置，線圈置于下爐體內(nèi)，與控制電源電連接，加料斗設在上爐蓋上，上爐蓋通過升降軸與液壓缸相連；在上爐蓋與下爐體及加料斗斗體與加料斗蓋的接合處分別加一限位用卡環(huán)，并安裝一離心裝置于下爐體內(nèi)。本發(fā)明可在真空、正壓下熔煉合金，同時也可在真空、正壓下離心或重力澆注熔煉的合金，采用本發(fā)明能減少真空感應冶煉時活潑元素與耐火氧化物坩堝材料之間產(chǎn)生的強烈反應，保證較高蒸汽壓合金元素在合金中的準確成分，鑄件的充型及補縮效果理想。
文檔編號F27B14/06GK1511661SQ0215887
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月28日 優(yōu)先權日2002年12月28日
發(fā)明者高明, 張順南, 趙秀娟, 張晉德, 馬穎澈, 劉奎, 李依依, 高 明 申請人:中國科學院金屬研究所