[发明专利]高温合金复杂薄壁铸件调压精密铸造装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高温合金复杂薄壁铸件的调压精密铸造装置，特别是一种利用调压工艺进行高温合金薄壁铸件熔模精密铸造装置，属于铸造专业领域。

背景技术

随着航空，航天，航海，汽车，医疗及石油化工事业的高速发展，高性能，特殊材质，高尺寸精密度及高质量铸件的需求日渐增加，高端精密铸造是满足这种需求的重要手段，铸件薄壁化是现代铸造技术的发展方向。超常规的重量要求和高尺寸精确度的高温合金高端铸造材料，都对国内现有的精密铸造装备和技术提出挑战。

例如，英国AE公司在新型航天飞行器上应用了一系列复杂薄壁精铸件，这些精铸件的外形尺寸一般在300～600mm，最小壁厚达到0.8～1.5mm，而且可以对晶粒尺寸进行控制，辅以热等静压技术，使铸件的疲劳寿命大幅度改善。美国Hitchiner公司、PCC公司和Howmet公司为美国GE发动机铸造了一系列的大型薄壁整体铸件，其中最小壁厚远低于国内同类铸件。国外在大型复杂结构件的精密成型装备方面有较好的基础，但始终对中国实行严格的技术封锁，所以自主创新是我国发展大型铸件精密铸造技术的必由之路。

在国内，调压铸造作为一种先进的铸造工艺已经在铝合金大型铸件和镁合金大型铸件上获得了成功应用。但铝合金与镁合金都属于轻金属，采用重力铸造时需要的压力较低比较容易实现。高温合金密度较大，调压铸造需要的压力大，设备制造难度较大。目前国内尚无此类装置。利用该装置可以得到调压条件下浇注系统、浇注工艺和调压参数等对熔体流态、充填行为和补缩能力的影响规律，探索高温合金复杂薄壁铸件调压精密铸造浇注系统设计原理与方法，实现高温合金复杂薄壁铸件调压精密成型技术的突破，提升我国航天航空工业领域大量使用的复杂薄壁铸件精密铸造装备水平。

经对现有技术的文献检索发现：申请号为01209399.8的中国发明专利涉及到一种真空和保护气体循环加压铸造装置，该装置基于镁合金铸造，克服了氧化的问题、夹渣和气孔等问题。装置的设计思路仍然是基于申请号88106919.1专利提出的，加热方式和结构设计也无法满足高温合金熔模精密铸造的要求。因为在高温合金反重力调压铸造装置中，升液管材质选择及高温密封是两大难题。升液管是连接调压铸造装置下罐中的液态金属和上罐中铸型的通道，使金属液在外加压力作用下沿升液管充入铸型。升液管材质的选择至关重要。

专利号为200820232358.7的实用新型专利涉及到一种准调压铸造机，该专利提到所设计的调压铸造装置成本较低，适用于铝合金薄壁件的铸造。但该专利在充型和凝固中的压力控制不能在瞬间达到所要的压差，未能实现真正意义上的压力瞬时调节，因此命名为准调压铸造机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高温合金复杂薄壁铸件调压铸造装置，以满足高温合金熔模精密铸造的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的高温合金复杂薄壁铸件调压铸造装置包括：中频感应加热电源，调压炉、调压炉罐体提升系统、调压气路控制系统、真空系统和气体罐；其中：调压炉中的上下罐体通过中隔板隔开，上、下罐体及中间隔板之间采用活节螺丝杆夹紧；中频感应加热电源用于熔化合金，连接到调压炉的下罐体；调压炉罐体提升系统设置在调压炉上方，用于提升上罐体；调压炉设有通气孔，该通气孔连接到调压气路控制系统；调压气路控制系统与真空系统、气体罐依次相连接，实现调压炉内的真空度和压力调节。

本发明中，上罐体为拱顶结构，其中法兰隔板边缘装有与下罐体上定位销相对应的定位销孔。拱顶上焊有供吊运用的吊耳，并配有吊具。上罐体侧部壳体上开有一个抽气或充气孔。

本发明中，上罐体内安装铸型和升液管，升液管穿过中隔板进入下罐体的氧化铝坩埚内。

本发明中，在铸型和上罐体的内壳中间安装一砂网。铸型上端安放压铁用来压固铸型。

本发明中，下罐体内安装中频感应线圈，中频感应线圈内放置熔化合金用的氧化铝坩埚，中频感应线圈经过下罐体与中频感应加热电源连接。

本发明中，上罐体和下罐体分别开有通气孔，并在下罐体中装有测温热电偶。

本发明中，调压炉外部布置有真空系统和调压气路控制系统。调压气路控制系统由计算机软件控制，实现调压过程中的压力变化。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明具有以下优点：