钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钛基合金熔炼吸铸技术领域，尤其涉及一种钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备。
【背景技术】
[0002]传统钛合金熔炼工艺经历了几个阶段变化。首先是真空电弧熔炼，这种熔炼方式的原理是利用钛锭和水冷铜坩祸分别作为正负电极，在高电流状态下通过相互放电产生的大量的热量熔化钛锭，从而在坩祸内形成熔融的金属液，进而完成浇注。
[0003]其次是真空感应熔炼，原理是在分瓣式水冷铜坩祸的外部包裹感应线圈，感应线圈产生的电磁力透过铜坩祸的分瓣之间的非金属隔离部分作用到坩祸内部的金属上，进而熔化金属在坩祸内部形成熔融金属液并完成浇注。
[0004]上述的两种方法，均需要借助水冷铜坩祸，并形成厚重的凝壳，这会带走大量的热量，导致实际的功率使用极低(仅20%-30%功率实际作用在了钛金属上)。而且传统钛合金精密铸造的型壳由于型壳制备要求高，层数多，致使工艺复杂，直接大幅提高了投资成本。传统工艺中，单炉的工作时间往往需要60—80分钟，同时装出炉劳动强度高，需要多人配合，工序复杂。传统工艺中，从蜡模制备开始到型壳清理完毕，最短需要10天。
[0005]钛本身是一种活性极强的金属，传统工艺在熔炼过程中，都需要有水冷环境的介入，这使得一旦出现坩祸击穿，熔化的钛金属液就会直接接触水，在真空环境下，直接会引发剧烈的反应，更会引发氢爆，这对生产安全有极大的威胁。国内目前钛合金的生产单位都或大或小的出现过类似的安全事故，甚至是伤亡事故。
[0006]为解决上述问题，亟需提出一种新的钛基合金感应熔炼真空吸铸设备，以解决现有的钛基合金铸造中存在的效率低、成本高、工艺复杂、工作量大、难以制备要求高的型壳、周期长、存在安全隐患等问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提出一种结构简单、生产效率高、原料利用率高、节能环保的钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备。
[0008]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备，包括外炉体以及设置于外炉体内的至少一个真空吸铸装置，当外炉体的炉门关闭后，所述外炉体内形成密闭空间，所述外炉体连接有真空机组；
[0010]所述外炉体内还设置有用于熔炼钛基合金的陶瓷坩祸，所述陶瓷坩祸的容腔与所述真空吸铸装置的铸件型腔相连通；
[0011 ] 还包括感应线圈，所述感应线圈通电后产生电磁力以对所述陶瓷坩祸内的钛基合金进行熔炼。
[0012]优选的，还包括同轴进电系统，所述同轴进电系统包括相互绝缘设置的第一电缆结构和第二电缆结构；
[0013]所述第一电缆结构一端接电源正极，另一端连接所述感应线圈的一端；
[0014]所述第二电缆结构一端接电源负极，另一端连接所述感应线圈的另一端；
[0015]所述第一电缆结构和所述第二电缆结构的轴线重合；
[0016]优选的，所述第一电缆结构与所述第二电缆结构套设在一起；
[0017]进一步优选的，所述第一电缆结构为铜材质的筒状结构，所述第二电缆结构为铜材质的筒状结构，所述第二电缆结构的外径小于所述第一电缆结构的内径，所述第一电缆结构套于所述第二电缆结构外，所述第一电缆结构与所述第二电缆结构通过绝缘组件连接在一起。
[0018]优选的，所述真空吸铸装置与所述外炉体的炉门固定连接并可随炉门一起运动；
[0019]优选的，所述外炉体的炉门为推拉式或翻转式；
[0020]优选的，所述外炉体的炉门设置于所述外炉体的顶部、侧部或底部；
[0021]优选的，所述同轴进电系统将所述感应线圈支撑于所述外炉体内，所述陶瓷坩祸设置于所述真空吸铸装置上；
[0022]进一步优选的，所述同轴进电系统固定于所述外炉体的侧壁上，当所述外炉体的炉门关闭后，所述陶瓷坩祸位于所述感应线圈内，或者所述同轴进电系统为可移动设置，当所述外炉体的炉门关闭后，所述同轴进电系统带动所述感应线圈移动至罩于所述陶瓷坩祸的外周；
[0023]优选的，所述真空吸铸装置包括内炉体、设置于内炉体内的型壳以及与所述内炉体连接的真空机组，所述型壳内为所述铸件型腔，所述内炉体上开有连通口，所述陶瓷坩祸的底部开有吸铸口，所述吸铸口经所述连通口与所述型壳的型腔入口连接；
[0024]优选的，所述陶瓷坩祸与所述内炉体之间设置有密封隔离装置，所述密封隔离装置用于在所述内炉体和所述外炉体之间形成隔离；
[0025]所述陶瓷坩祸通过连接件连接于内炉体的炉门上。
[0026]本实用新型的有益效果为:
[0027]本实用新型提供的钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备采用陶瓷坩祸对钛基合金进行真空感应熔炼，由于陶瓷对电磁力没有任何屏蔽，因此感应线圈产生的所有的电磁感应的能量能够全部作用于钛金属上，节能环保，金属原料的利用率高达60 %-70 %，极大的降低了金属成本；
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型实施例一提供的钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备的结构示意图；
[0029]图2是图1中A部分的局部放大图；
[0030]图3是本实用新型实施例一提供的同轴进电系统与感应线圈的装配结构示意图。
[0031]图中，1、炉体支架；2、外炉体；21、外炉体的炉门；22、第一抽真空口 ；3、真空吸铸装置；31、内炉体；311、第二抽真空口 ；312、内炉体的炉门；32、型壳；4、光学监控测温装置；5、升降架；6、升降驱动系统；7、水平移动轨道；8、陶瓷坩祸；81、吸铸口 ；9、连接件；10、感应线圈；11、同轴进电系统；111、第一电缆结构；112、第二电缆结构；113、套筒；114、端盖；115、第一圆台；116、第二圆台；117、连接端子。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0033]实施例一:
[0034]本实施例提供了一种钛基合金感应熔炼底漏式真空吸铸设备，如图1和图2所示，该设备包括炉体支架1、支撑于炉体支架I上的外炉体2以及设置于外炉体2内的真空吸铸装置3。外炉体2上设置有光学监控测温装置4，用于监控外炉体2内的温度。外炉体2的侧壁上开有第一抽真空口 22，第一抽真空口 22上连接有真空机组，当外炉体的炉门21关闭后，外炉体2内形成密闭的空间，通过真空机组可对外炉体2内进行抽真空。
[0035]于本实施例中，外炉体的炉门21设置在外炉体2的底部。外炉体的炉门21下方连接有升降架5，升降架5由升降驱动系统6驱动，进而带动外炉体的炉门21上下移动，实现炉门的开启和关闭。升降驱动系统6设置于水平移动轨道7上，当外炉体的炉门21开启时，外炉体的炉门21、升降架5以及升降驱动系统6可沿水平移动轨道7移动。其中，升降驱动系统6的具体驱动方式不限，能够实现稳定传动的结构均可，如滚珠丝杠结构、气缸驱动结构等等。
[0036]真空吸铸装置3固定于外炉体的炉门21上并可随之一起运动。真空吸铸装置3包括内炉体31以及设置于内炉体31内的型壳32，型壳32内为铸件型腔。内炉体31的底部开有第二抽真空口 311，第二抽真空口 311上也连接有真空机组，通过该真空机组可对内炉体31内进行抽真空。内炉体的炉门312设置于内炉体31的顶部，内炉体的炉门312上通过连接件9固定有陶瓷坩祸8。连接件9的具体形状不限，能够方便陶瓷坩祸8的安装即可。陶瓷坩祸8的尺寸根据实际浇铸金属量进行调整，其内部容腔的直径通常在20至70cm，优选为30— 60cm，高度通常在40至150cm，优选为50— 100cm。内炉体的炉门312上开有连通口，陶瓷坩祸8的底部开有吸铸口 81，吸铸口 81经连通口与型壳32的型腔入口连接。其中，吸铸口 81的尺寸可根据铸件型腔的大小以及形状进行设定，一般设置为5至40cm，优选为10 — 30cm。在陶瓷坩祸8与内炉体31之间设置有密封隔离装置，密封隔离装置用于在内炉体31与外炉体2之间形成隔离。密封隔离装置的具体形状不限，可根据陶瓷坩祸的具体形状进行设置，能够实现隔离即可。经实验表明，采用上述的尺寸能够获得最优的熔炼效果和吸铸效果。
[0037]本实施例中采用的是通过感应线圈10通电产生电磁力对陶瓷坩祸8内的钛基合金进行熔炼的，感应线圈10设置于外炉体2内。当外炉体的炉门21打开时，内炉体31随着外炉体的炉门21运动，从而移出外炉体2，方便获得型壳32内的铸件；当外炉体的炉门21关闭时，内炉体31随外炉体的炉门21运动，从而移入外炉体2内，当外炉体的炉门21完成关闭时，陶瓷坩祸8正好位于感应线圈10内，便于对陶瓷坩祸8内的钛基合金进行熔炼。
[0038]由于钛基合金的熔炼过程必须在真空下进行，所以对于感应熔炼而言，从电源到感应线圈10之间必须有相应的连接，普通的电缆连接往往对于功率和频率的损失超过40%。而本实施例中采用的是特殊设计的同轴进电系统11，将两条电缆的轴心重合，进而可以完全避免电缆的互感，将功率损失降低到5%以内，将频率损失降低到10%以内。同轴进电系统11固定设置于外炉体2的侧壁上，感应线圈10通过同轴进电系统11支撑于外炉体2内。
[0039]如图3所示，同轴进电系统11包括相互绝缘设置的第一电缆结构111和第二电缆结构112以及连接第一电缆结构111和第二电缆结构112的绝缘组件。第一电缆结构111为铜材质的筒状结构，其一端接电源正极，另一端通过连接端子117与感应线圈10的一端连接；第二电缆结构112为铜材质的筒状结构，第二电缆结构112的外径小于第一电缆结构111的内径，第一电缆结构111套于第二电缆结构112外，且第一电缆结构111和第二电缆结构112的轴线重合。
[0040]绝缘组件包括套筒113和端盖114。套筒113的内径与第二电缆结构112的外径基本相同，第二电缆结构112套于套筒113内，套筒113在一端设置有第一圆台115以及与第一圆台115连接的第二圆台116，第二圆台116的外径大于第一圆台115的外径大于套筒113的外径。第一电缆结构111的端面与第二圆台116的圆台面相抵接，第一电缆结构111的内周面与第二圆台116的周面配合。由于套