[发明专利]一种三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸装置和方法

权利要求书

1.一种三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸装置，其特征在于，该装置包括：结晶器、固定电极、活动电极、底垫、活动电极输电装置、固定电极输电装置，具体结构如下：

固定电极、活动电极作为自耗电极，固定电极、活动电极与结晶器型腔相邻面之间保持的安全间距在1mm至100mm之间；通过对铸件局部增加工艺补贴，使结晶器型腔内局部具有可使活动电极移动输送的公共型腔，结晶器型腔的其余部分与铸件随型，结晶器型腔内凝固成型的即为铸件本体；活动电极位于结晶器外的上端与活动电极输电装置连接接电或者采用电渣炉夹头夹持连接供电，固定电极与固定电极输电装置连接接电；活动电极下端设有半锥台形状或楔形的活动电极引弧段，结晶器的底部开口处设置底垫，结晶器下部与底垫接触一侧设置有一段用于引弧的工艺段，工艺段与结晶器型腔相连通，活动电极下端的活动电极引弧段伸至结晶器工艺段内引弧熔化渣料形成熔融态渣料，活动电极在熔铸过程中是可弯曲的或不可弯曲的。

2.按照权利要求1所述的三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸装置，其特征在于，固定电极与结晶器型腔内壁面之间设置绝缘块或绝缘层，固定电极与活动电极相邻面根据熔铸工艺的需要设置绝缘块或绝缘层，活动电极与结晶器型腔内壁面之间设置绝缘块或绝缘层，固定电极、活动电极与结晶器型腔内壁面之间的绝缘块或绝缘层的厚度不大于两者间的安全距离。

3.按照权利要求2所述的三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸装置，其特征在于，绝缘块分散分布固定于结晶器型腔内，保证活动电极与固定电极、活动电极与结晶器型腔、固定电极与结晶器型腔之间的分离绝缘；或者，绝缘层刷涂于固定电极、活动电极与结晶器型腔相邻面单侧，绝缘层的刷涂区域是所述相邻面的全部区域或者相邻面的局部区域。

4.一种使用权利要求1至3之一所述装置的三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸方法，其特征在于，根据铸件形状特点，设计铸件毛坯尺寸以及结晶器的型腔尺寸，根据结晶器设计自耗电极、输电装置，结晶器型腔是根据铸件形状设计的单一型腔，通过对铸件局部增加工艺补贴，使设计的结晶器局部具有可使活动电极移动的公共型腔，结晶器其余部分与铸件随型；铸件在结晶器型腔内凝固成型，自耗电极位于结晶器型腔内，自耗电极由以下形式电极组合构成：相对于结晶器型腔移动的活动电极，以及相对结晶器型腔静止的固定电极；固定电极输电装置与固定电极连接输电，活动电极输电装置与活动电极连接输电，固定电极、活动电极与结晶器之间保持绝缘，熔铸过程中自耗电极熔化的金属液填充结晶器型腔，熔铸过程中，熔铸液面不断上升，使固定电极保持连续熔化状态直至完成铸件熔铸，熔铸完成后在结晶器中凝固的铸件即为铸造产品；

当自耗电极自身重心与自耗电极固定点或约束点不在一条竖直线上时，自耗电极在重心力矩的作用下会难于与结晶器保持稳定的安全距离，自耗电极之间或自耗电极与结晶器型腔之间采用绝缘材料间隔分开，在结晶器型腔内壁面或自耗电极的局部粘贴绝缘块或涂布绝缘层，保持自耗电极与结晶器型腔之间的绝缘；绝缘块或绝缘层在电渣熔铸过程中与熔融渣层接触后会熔化，不影响铸件的化学成分，不影响铸件表面的凝固成型完整性。

5.按照权利要求1所述的三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸方法，其特征在于，活动电极与固定电极同时存在，活动电极下端为具有利于引弧的半锥台形状或楔形活动电极引弧段，在电渣熔铸的加电开始阶段，活动电极负责引弧熔化固态渣料形成熔融态的渣层，铸件结晶器下端与底垫接触一侧设置有一段用于引弧的工艺段，该工艺段用于活动电极引弧形成熔融渣层，工艺段与铸件结晶器型腔相连通，活动电极的活动电极引弧段在工艺段引弧后熔融渣层在此段形成，随着熔铸的进行熔融渣层液面升高，固定电极不断熔化，钢水在水冷却结晶器型腔内逐渐凝固形成铸件，熔铸过程中熔融渣层随铸件凝固成型而不断升高，浸入熔融渣层的活动电极和固定电极，既使得熔融渣层保持高温熔融态，又促使熔化的金属液流动混合以及填充结晶器型腔；在熔铸过程中自耗电极、熔融渣层、熔化的金属液、凝固的铸件金属和铸件底垫构成导通电路，通过在自耗电极和底垫间接电提供熔铸过程所需的电源，使熔铸过程连续进行。