[发明专利]一种实现金属构件移动微压铸成型的精铸炉

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工设备领域，具体的说，涉及一种实现金属构件移动微压铸成型的装置。

背景技术

近年来，在大尺寸薄壁钛合金构件的直接制造和工程应用方面，激光立体成型技术已取得了重要进展。然而，该技术也存在明显的局限性：首先，与常规制造方法相比，其制造成本高昂、加工效率较低，因而只能用于制造难以采用常规方法而又不惜工本的那类金属构件；其次，它必须以金属粉末为原料，并且对粉末的粒度有严格要求。过细，颗粒易于烧损，会降低粉末的利用率。过大，颗粒又可能熔化不充分不均匀，因而影响成型构件的性能。

另外，电子束立体成型技术，也存在上述同样的局限性，而且电子束加工需要真空环境，这进一步限制了其应用范围。

精密压铸技术也可以近净成型或直接制造金属结构，但对于复杂构件，特别是大而薄的薄壁构件，其成型能力有限。

喷射成型技术可成型大尺寸金属构件，其成型效率也较高，但难以成型形状复杂或尺寸精度要求高的金属构件。因其总有一定的孔隙率，对于致密度和机械性能要求高的金属构件，喷射成型后还须对其进行热静压加工。

近期提出的金属构件移动微压铸成型方法，已经在中国专利申请201310139419.0公开，是利用计算机辅助设计(CAD)或实物扫描的方法建立构件的3D图形数据库，并依据构件性能与精度的设计要求，选择图形的切片方向与分切厚度以及与之相应的熔体压铸程序和运动轨迹，在惰性气体(如氮气、氩气等)保护环境下，当结晶器(压铸基板)的指定部位，对准压铸头出口、且二者之间距达到指定层片厚度(以微米尺度为宜)时，压铸头以预定的流速和压力，将熔体填充到其出口端部与结晶平台之间的空间。与此同时，压铸头以指定速度和轨迹在结晶器上移动(也可以是压铸器不动而结晶器相对其移动)，移出压铸头内的熔体迅速凝固，压铸头向其下方不断产生的新的空间继续填充并压铸熔体。当压铸头的移动轨迹填满设定形状时，一个厚度可达微米尺度的金属层片便成型完成。然后，结晶器沿Z轴方向上移动一个层片厚度，压铸头开始执行下一层片的熔体压铸作业。如此往复，直至整个金属构件成型完成。

但目前还没有能够实现金属构件移动微压铸成型方法的精铸炉，因此，本发明的目的是提供一种能够实现金属构件移动微压铸成型方法的精铸炉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现移动微压铸熔体直接成型金属构件的精铸炉。

所述微压铸，是指压铸层的厚度以限制在微米尺度为宜，因此能够实现微压铸的设备也必须能够在微米级自动控制。

精铸炉是以一种能够将熔融的金属液体直接进行铸造成型的装置。

本发明所述的能够实现移动微压铸熔体直接成型金属构件的精铸炉包括熔炼炉体，进料口和出料口，压铸头，以及控制压铸头开合状态的电磁开关；所述熔炼炉体为中空的圆柱体，其上设置熔炼炉体法兰盖，所述炉体法兰盖上设置进料口，熔炼炉体下方设置出料口，出料口处设置有压铸头，熔融的金属液体从进料口进入后，在熔炼炉内保持一定的液面高度，然后根据需要控制压铸头开合状态的电磁开关从出料口流出，并经过压铸头进行微压铸。

为保证金属液体不被氧化，熔炼炉体内需要保护气体保护，因此本发明所述的精铸炉还包括保护气体进气口和排气口，所述进气口设置有气体进气口电磁阀，所述排气口设置有排气阀；所述保护气体进气口电磁阀和排气阀均设置在熔炼炉体上，通过其开合为熔炼炉体内的金属液体提供保护气体气氛以及提供压力；

为保证安全，本发明所述的精铸炉还包括安全阀，所述安全阀设置在熔炼炉体上，用于在保护气体进气口电磁阀和/或排气阀损坏后的排气或减压；

进一步的，为保证金属液体的一致性，本发明所述的精铸炉还包括电磁搅拌装置；所述电磁搅拌装置为环形，设置在熔炼炉体的外围，利用电磁力对熔炼炉体内的金属液体进行搅拌；

其中，所述压铸头包括压铸头外壳，压铸头绝缘材料、压铸头加热源以及压铸口；所述压铸口位于压铸头的中心，与熔炼炉体内的金属液体连通；压铸口周围设置压铸头加热源，以保证其中金属液体的流动性；压铸头加热源外围设置压铸头绝缘材料；

压铸口的内径依据毛细原理设计，可确保仅有重力作用时熔体不会自然流出，但在有外加压力作用的情况下，熔体能够顺畅稳定地输出；所述压铸头加热源可为感应加热器，感应加热器可在压铸口内壁出现熔体凝固和熔体流动受阻时发挥作用。