专利名称：导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种铸造设备，特别是涉及到导弹舱体的铸造设备。
导弹舱体是一种铝合金异型筒状大型薄壁件，外表面为光滑的圆柱面，内表面上分布有无规则的凸起物、横竖加强筋及圆台、棋子等。通常为了安装及加工方便，把它分成若干段，称为舱段。其外径为100～800mm，厚度为3～8mm，长度为300～3000mm。鱼雷舱也属于同类铸件。由于导弹的发展方向是大型化及高速化，要求导弹舱体应具有高机械性能及高冶金质量，加之其形状特异，因而其铸造工艺异常困难，一般的铸造方法均不能满足要求。目前，国内外首选的铸造方法是差压铸造法。然而，长期用此法生产导弹舱体暴露的质量问题是经常出现铸造缺陷，以致报废；机械性能与国外有较大差距；难以铸出2000mm以上的舱段。本工作经过多年观查研究，认为以上问题的出现，关键在于差压铸造法仍是砂型铸造法，砂型在其中仍占有核心地位。本工作认为用砂型铸造导弹舱体，以及其特有冷却凝固方式是上述问题产生的根本原因。
本工作的目的是提供一种铸造设备，用以铸造出高质量的导弹舱体，增强国防实力。称为“导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备”。
本工作的目的是这样实现的即完全不用砂型或其它普通铸型来成型铸件外表面，而是在结晶器中同时在电磁力约束下使金属外表面成形，其内表面由精密铸造壳芯成形，同时实现连续铸造。本发明与单纯使用结晶器成型的传统连续铸造法相比以及与单纯依靠电磁力约束成型的无接触电磁成型铸造法相比都更加容易操作，却兼有两者的优点——便于实现连续铸造。“软接触”是在连续铸造结晶器外施加交流电磁场(亦称感应器)的电磁连续铸造法，是一种崭新的金属成型方法，被认为是继连铸技术之后钢铁产业的又一次重大变革，是21世纪金属成型的新方法。
本发明的交流电磁场可用多匝线圈或单匝线圈制成，可以通入各种频率电流(包括工频及高频)，对结晶器的要求是既导电又透磁，可用金属或非金属制成。
其基本原理是采用金属或非金属材料制成既导电又透磁的结晶器，使磁场透过结晶器作用于内部液态合金产生感生电流，感生电流和交流磁场作用产生电磁压力，抵消了液态合金对结晶器的接触压力，实现了“软接触”。
然而，目前“软接触”仍然广泛地应用于型材的铸造，用于异型铸件的“软接触”是绝无仅有的。据报导美国0’lin公司经过多年研究才将这一技术应用于涡轮叶片的铸造。本发明的提出，实际上是把这一技术用于导弹舱体这一异型筒状大型薄壁件的铸造。本发明不仅具有新颖性，而且在试验中没有遇到很大的困难，原因在于软接触电磁成型连续铸造法最擅长铸造圆柱状的铸锭这一型材。而导弹舱体的外表面也是圆柱面，因而两者对于软接触电磁成型连续铸造来说具有同样的可行性。至于导弹舱体的异型部分都在内表面，它们都是由型芯成型的。
本工作将取得如下积极成果(1)铸件凝固前后只与结晶器光滑的表面接触，且有电磁力向心推力，减轻了金属与结晶器的接触压力，因而铸件表面光洁。(2)铸件晶粒由于电磁力的搅拌作用及快速凝固而细化，同时也细化了技晶间距，减少了化学成份的偏析。(3)由于组织的改善也使其机械性能得到大幅度的提高。(4)连续铸造是定向凝固完全杜绝了各种铸造缺陷如气孔、缩松、缩孔、夹杂等。(5)可满足各种设计长度要求。(6)以一个半永久性的结晶器及交流电磁场代替了几十个甚至更多砂型，降低了成本。(7)本铸造过程同时完成了淬火工序，即铸造后无需再进行让生产者倍感头痛的淬火工序。因为导弹舱体铸件厚度仅8mm，当其某一段处在结晶器及交流电磁场之中时被加热保温在浇铸温度，当其被牵引至结晶器之下部某一位置时即被快速冷却凝固，而后快速冷却至室温，因而完成了淬火工序。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
图1是本发明的第一个实施例的纵剖面的构造图及俯视图。是具有紫铜结晶器的导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备。
图2是本发明的第二个实施例的纵剖面的构造图及俯视图。是具有石墨结晶器的导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备图中1引出底座；2紫铜结晶器；3交流电磁场；4随动型芯；5浇口杯；6喷水档板；7外喷水环；8缝隙；9内喷水环；10支承板；11排水孔。
在图1中引出底座(1)为铝合金制成，浇铸开始前它按插在结晶器中一定高度，其上且按装有随动型芯(4)。紫铜结晶器(2)为厚度5mm紫铜板制成的圆管，内径φ130mm，高度60mm。交流电磁场(3)为外径10mm紫铜管制成的螺旋管共3匝，管间距5mm，按装在紫铜结晶器(2)之外，与结晶器相距10mm。随动型芯(4)为精密铸造的薄壁壳芯，其表面上有与某型号导弹舱体内表面相应的几何形状，按装在引出底座(1)上，之所以称其为随动型芯，是因为它与传统工艺的型芯是不同的，它是跟随铸件一同运动，一同静止的。两者将同时被引出紫铜结晶器(2)之外。浇口杯(5)为耐火材料制成。喷水档板(6)为塑料板制成。外喷水环(7)为塑料管制成其内侧有均匀分布的喷水孔，能水平地向其内侧的引出底座(1)上喷水冷却。缝隙(8)开在紫铜结晶器(2)之上，共有16个，在圆周上均匀分布，平行于铸件拉出方向，宽0.4mm，长40mm。缝隙上端距紫铜结晶器(2)之顶端10mm，缝隙下端距结晶器(2)之最下端有10mm距离，其目的在于减小紫铜结晶器(2)的屏蔽作用，使其外面的交流电磁场(3)能通过缝隙(8)感应其内的液态铝合金，使铝合金表面产生感生电流(涡流)，这一感生电流与交流电磁场(3)相互作用形成电磁压力。此力减小了液态铝合金作用于紫铜结晶器(2)的接触压力，从而实现“软接触”。不过此缝隙(8)要用不导电的耐火材料堵塞，以防液态铝合金逸出。另外，在使用前应在其内表面涂以耐火绝缘涂料及润滑油。内喷水环(9)为紫铜管制成，其喷水孔的喷水呈45°角斜向下方指向随动型芯(4)的下端，要求均匀喷洒。支承板(10)为电木板制成，有一定的强度及刚度，其作用在于承载浇口杯(5)、结晶器(2)、交流电磁场(3)、喷水档板(6)、外喷水环(7)、内喷水环(9)等的重量。排水孔(11)钻在引出底座之底部，共计6个，用以排出内喷水环(9)喷出之冷却水。
操作过程如下A.调节外喷水环(7)及内喷水环(9)的喷水量；B.空载向交流电磁场通电(频率为33KHz功率的5KW)以便予热紫铜结晶器(2)达到一定温度；C.浇铸液态铝合金到浇口杯(5)中使达一定深度；D.开始喷水，延续一定时间，待到引出底座上方凝固一定厚度铝合金后，启动引出机构，把引出底座(1)缓慢向下方引出，直到铸出整个舱段。如舱段很长在拉铸一定长度后，如发现紫铜结晶器(2)过热，可采取喷水冷却或风冷措施，其结构未详述。
在图2所示的第二个实施例中引出底座(1)；交流电磁场(3)；随动型芯(4)；浇口杯(5)；喷水档板(6)；外喷水环(7)；内喷水环(9)、支承板(10)；排水孔(11)；石墨结晶器(12)是用低电导率石墨制成的，附有外耐火绝缘层(13)及耐火绝缘涂料(14)。图2所示的第二施实例，称为具有石墨结晶器的导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备，它与第一个实施例的区别只有结晶器的不同，其它部件全都一样，一个是紫铜结晶器(2)，一个是具有低电导率石墨结晶器(12)及其附件，两者的共同点是它们屏蔽能力较低，亦即它们容许电磁场进入其内，作用于液态铝合金上。
权利要求
1.导弹舱体软接触电磁成型连续铸造设备主要由以下部件组成交流电磁场；结晶器；引出机构；随动型芯；浇口杯；外喷水环；内喷水环组成。其特征在于导弹舱体的外表面是在结晶器中，同时在交流电磁场的电磁力作用下成形的，其内表面是靠随动型芯成形的。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于结晶器是用紫铜做成的，其上开有均匀分布的缝隙。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于结晶器是用电导率低的石墨制成的。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于其交流电磁场是高频电磁场。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于其交流电磁场是中频电磁场。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于其交流电磁场是工频电磁场。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于随动型芯安装在引出底座上。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于内喷水环安装在随动型芯内。
全文摘要
本发明涉及到一种铸造设备，特别是涉及到导弹舱体的铸造设备。笔者认为在砂型中铸造导弹舱体，其冷却与凝固方式，是其冶金质量与力学性能长期不能得到提高的根本原因。本工作提出一种同时把液体铝合金及随动型芯(4)加入结晶器及交流电磁场(3)之中的连续铸造法，其主要特征在于导弹舱体的外表面是在结晶器中又是在电磁力作用下成形的。
文档编号B22D11/049GK1689730SQ20041003492
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者李忠炎 申请人:李忠炎