大型高温高强度材料真空精密铸造设备的制作方法

本发明属精密铸造设备领域，尤其涉及一种大型高温高强度材料真空精密铸造设备。该设备可用于生产100kg以上的大型高温合金的等轴晶精密铸件。

背景技术：

真空精密铸造设备是一种用于在真空或保护气氛下进行精密铸造的特种冶金设备，本设备主要用于大尺寸的高温合金精密铸件。传统真空精密铸造炉采用立式双室结构，模壳室在下方，熔炼室在上方。熔炼室供感应器对母材合金进行二次重熔，熔炼室内还需一套模壳加热系统。待二次重熔完成后将坩埚内的金属液体浇入模壳中，模壳根据不同工艺按一定速度向下运动。直至完全移出熔炼室，水冷隔离阀将两腔室封闭隔开。模壳室破空并载入新的模壳。熔炼室也通过加料机构加入新的合金供下一个工作周期。

传统的真空精密铸造炉采用立式双室结，为实现模壳从下室（模壳室）与上室（熔炼室）之间的转移，需要一套竖直的模壳传动机构。该套机构需要占用垂直方向距离，所以传统的真空精密铸造炉往往要在炉体所在地面上挖一个深3～4m左右的地坑用于容纳该模壳传统机构；真空精密铸造炉根据工艺要求一般不配置模壳加热器，但模壳体增加时，模壳在浇铸前的降温会比较大，这不利用铸造的工艺过程。同时，由于模壳尺寸增大，熔炼线圈为不与模壳（或模壳加热器）产生机械干涉必须在模壳上方较高的位置，过高的距离不利用控制浇铸过程中液流的稳定性。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种加热速度快，使用寿命长，铸造效率高，可适合大型铸件连续生产的大型高温高强度材料真空精密铸造设备。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种大型高温高强度材料真空精密铸造设备，包括熔炼室、模壳室、熔炼线圈、模壳加热器、模壳车、熔炼室真空系统及模壳室真空系统；所述熔炼室与模壳室横向固定相接；所述熔炼室与模壳室之间设有联通口；所述熔炼线圈及模壳加热器置于熔炼室内；在所述模壳室腔体上部纵向设有水冷隔离阀；所述水冷隔离阀可沿熔炼室外壁纵向移动以实现联通口的开合转换；在所述熔炼室腔体内纵向设有加热器升降机构；所述模壳加热器与加热器升降机构的升降部件固定相接；在所述熔炼室的顶部固定设有加热器升降驱动单元；所述加热器升降驱动单元的动力输出端与加热器升降机构的动力输入端固定相接；所述熔炼线圈与平移翻转结构固定相接；所述模壳车置于模壳室之外；在所述模壳车上纵向固定设有炉门；在所述炉门的前端设有模壳平移机构；在所述模壳车上，于炉门后端横向固定设有顶推机构；所述顶推机构的工作端与模壳平移机构的端部固定相接；在所述模壳平移机构上固定设有模壳托盘；在所述模壳托盘上设有模壳。

作为一种优选方案，本发明在所述熔炼室上固定设有加料机构及测温机构；所述测温机构的下部固定设有测温热电偶；所述测温机构采用纵向可伸缩结构。

进一步地，本发明所述顶推机构采用液压缸；所述液压缸中推杆的端部与模壳平移机构的端部固定相接。

本发明加热速度快，使用寿命长，铸造效率高，可适合大型铸件连续生产。本发明使用卧式布局，无地坑设计，非常适合大型模壳的精密铸造工艺。本发明采用感应加热式模壳加热器，与传统电阻加热形式相比具有加热速度快，经久耐用等特点。

本发明采用卧式双室结构的连续设计。熔炼室主要用于母合金的二次熔炼、母合金加料测温、模壳加热、模壳浇铸等。模壳室主要用于空纳非真空状态下的模壳或等待热模冷却。为保证大容量（100kg）以上的密精铸造过程，采用大尺寸可平移的熔炼线圈系统，平移功能既保证了不与大尺寸的模壳加热器产生机械干涉，又可通过平移功能来实现预设曲线浇铸，大大地提高了铸造的质量。

与现有技术相比，本发明主要具有三方面优势：

1、采用卧式双室结构，无地坑设计，对场地要求小；

2、采用水冷隔离阀将熔炼室与模壳室隔开，配合加料仓与测温机构，保证了熔炼室在多个生产周期内保持真空状态，使设备具备连续生产功能；

3、具有大尺寸模壳加热器和熔炼线圈平移功能，适合大尺寸模壳的精密铸造工艺。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1、熔炼室；2、模壳室；3、加料机构；4、测温机构；5、熔炼线圈；6、模壳加热器；7、加热器升降机构；701、升降部件；8、水冷隔离阀；801、联通口；9、模壳车；10、模壳平移机构；11、模壳；12、熔炼室真空系统；13、模壳室真空系统；14、液压缸；15、加热器升降驱动单元；16、模壳托盘；17、测温热电偶。

具体实施方式

如图所示，大型高温高强度材料真空精密铸造设备，包括熔炼室1、模壳室2、熔炼线圈5、模壳加热器6、模壳车9、熔炼室真空系统12及模壳室真空系统13；所述熔炼室1与模壳室2横向固定相接；所述熔炼室1与模壳室2之间设有联通口801；所述熔炼线圈5及模壳加热器6置于熔炼室1内；在所述模壳室2腔体上部纵向设有水冷隔离阀8；所述水冷隔离阀8可沿熔炼室1外壁纵向移动以实现联通口801的开合转换；在所述熔炼室1腔体内纵向设有加热器升降机构7；所述模壳加热器6与加热器升降机构7的升降部件701固定相接；在所述熔炼室1的顶部固定设有加热器升降驱动单元15；所述加热器升降驱动单元15的动力输出端与加热器升降机构7的动力输入端固定相接；所述熔炼线圈5与平移翻转结构固定相接；所述模壳车9置于模壳室2之外；在所述模壳车9上纵向固定设有炉门901；在所述炉门901的前端设有模壳平移机构10；在所述模壳车9上，于炉门901后端横向固定设有顶推机构；所述顶推机构的工作端与模壳平移机构10的端部固定相接；在所述模壳平移机构10上固定设有模壳托盘16；在所述模壳托盘16上设有模壳11。

本发明在所述熔炼室1上固定设有加料机构3及测温机构4；所述测温机构4的下部固定设有测温热电偶17；所述测温机构4采用纵向可伸缩结构。本发明所述顶推机构采用液压缸14；所述液压缸14中推杆1401的端部与模壳平移机构10的端部固定相接。

参见图1所示，本发明主体结构包括熔炼室1、模壳室2、加料机构3、测温机构4、熔炼线圈5、模壳加热器6、加热器升降机构7、水冷隔离阀8、模壳车9、模壳平移机构10、模壳11、熔炼室真空系统12及模壳室真空系统13，上述技术特征形成了一个卧式双室真空炉结构。其中熔炼室1与模壳室2为焊接式结构，共同组成炉体部分。熔炼线圈5及模壳加热器6置于熔炼室1中，熔炼室1与模壳室2均设有独立的炉门，用于安装及铸造作业。水冷隔离阀8置于模壳室2的腔体内，用于实现熔炼室1与模壳室2之间的密封，水冷隔离阀8采用水冷结构，防止长期在热态状态阀板产生变形。熔炼线圈5同时具备翻转铸注功能与平移功能，可保证稳定浇铸曲线。模壳加热器6采用感应加热方式，通过加热器升降机构7与加热器升降驱动单元15实现模壳加热器6的上下升降功能。

模壳车9置于模壳室2之外，它主要有两大功能，其一是充当模壳室2的炉门功能，保证模壳11进入室模壳室2内，其二是作为模壳平移机构10的载体与液压缸14、模壳托盘16共同完成将模壳11平稳地运送到熔炼室1内的指定位置，即模壳加热器6的正下方。测温机构4位于熔炼室2上，熔炼线圈5平移初始位置的正上方，通过自身机构将测温热电偶17浸入正在熔炼的母合金熔液中，进行熔炼测温作业。

本发明采用卧式无地坑结构，对场地要求小；采用双室布局，熔炼室与模壳室通过隔离阀隔开，两室均设有真空系统，可分别为其独立抽空。熔炼线圈具有平移功能。模壳加热器具有上下升降功能。

本发明采用卧式无地坑布局，双室连续式结构，使熔炼室内的模壳加热器和熔炼线圈等主要工作单元保待真空热态，使设备具有连续作业的能力。通过采用卧式双室布局，两炉室之间经隔离阀隔开，由此可实现连续工作状态下，熔炼室保待真空热态状态。

本发明采用可平移的熔炼线圈，熔炼时线圈处于熔炼位置，可进行测温及加料等作业。浇铸时，熔炼线圈平移至浇铸位置，可配合浇注曲线进行平移动作。本发明采用具有升降功能的模壳加热器，当模壳移动到熔炼室指定位置时，加热器下移，完全罩住模壳，并对其进行加热作业，当完成加热待浇铸时，加热器可快速上移到初始位置，不干扰平移线圈的浇铸作业。

本发明设备运行流程概述：

1、准备所用合金及模壳，并对设备进行例行检查，各部分功能反馈正常，无异常报警后启动设备；

2、将母合金置于熔炼线圈5的坩埚内，将模壳11置于模壳托盘16上；

3、水冷隔离阀8处于关闭状态，关闭炉门，分别通过熔炼室真空系统12和模壳室真空系统13对熔炼室1、模壳室2同是进行抽真空作业；

4、熔炼室1真空度达到指定数值后，模壳加热器6通电，按既定程序进行升温加热作业；

5、待熔炼室1与模壳室2达到指定真空度后，水冷隔离阀8打开，熔炼室1与模壳室2连通；

6、模壳平移机构10工作，液压缸14驱动模壳托盘16将模壳11移动至熔炼室1指定位置，该位置通常为模壳加热器6的正下方；

7、加热器升降机构7工作，由加热器升降驱动单元15提供动力将模壳加热器6下降到指定位置，并将模壳11罩住，对模壳11进行加热；

8、当模壳11达到预定温度并按工艺保温一段时间后，启动中频电源，对熔炼线圈5进行大功率通电，此时母合金熔化。此时可通过测温机构4将测温热电偶17浸入到母合金熔液中进行测温作业。当母合金熔液达到指定温度具备浇铸条件时，测温机构4必须将测温热电偶17抽回至机构内部；

9、熔炼线圈5按既定程序进行平移，平移到指定的浇铸位置，安既定的浇铸曲线将母合金熔液浇入模壳11内；

10、按既定静置若干分钟后模壳加热器6通过加热器升降机构7与加热器升降驱动单元15上升到模壳11上方的初始位置，防止模壳11平移时产生机械碰撞。同时熔炼线圈5恢复到翻转0位，平移至熔炼位置（平移初始位）；

11、模壳平移机构10工作，液压缸14驱动模壳托盘16将模壳11移动至模壳室2指定位置后，水冷隔离阀8关闭将熔炼室1、模壳室2隔离开；

12、按工艺要求静置若时间，待模壳冷却至一定温度后，模壳室真空系统13关闭抽真空阀门，模壳室2进行破空作业，模壳车9向外移动，模壳11完全离开模壳室2；

13、取出模壳11，通过加料机构3在不破坏真空的情况下将新的母合金加入熔炼线圈5内；

14、反复以上2-13步骤，可实现连续式生产工艺。

本发明用于生产100kg以上的大型高温合金的等轴晶精密铸件。本发明是一种100kg以上（含100kg）容量的真空精密铸造炉，具熔炼线圈平移、模壳加热器升降、适合大型铸件、生产节拍快等特点。本发明使用卧式布局，无地坑设计。非常适合大型模壳的精密铸造工艺。使用感应加热形式模壳加热器，与传统电阻加热形式相比具有加热速度快、皮实耐用等特点。本发明除可应用于航空航天领域外，还可应用到用于燃气轮机等其它需要高温合金精密铸件的行业。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。