[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

说明书

本发明属于铸造领域，特别是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。该装置的固定电极、活动电极作为自耗电极，活动电极上端伸至结晶器上方的部分设置活动电极输电装置，活动电极下端设有活动电极引弧段；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，活动电极下端的活动电极引弧段伸至工艺段内与底垫相对应。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，熔铸过程中自耗电极熔化的金属液填充结晶器型腔，熔铸完成后在结晶器中凝固的铸件即为铸造产品。本发明通过自耗电极与结晶器型腔相互配合，实现铸件高质量、低成本生产。

技术领域

本发明属于铸造领域，特别是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。

背景技术

电渣熔铸作为一种集精炼与成型于一体的铸造工艺，目前广泛应用于高质量要求铸件的制造领域。其熔铸一般以自耗电极为熔铸原料，自耗电极置于结晶器内，加电后电极在熔融态渣层中完成重熔过程，这一过程需要保持电极与结晶器内腔的工艺安全距离，同时自耗电极作为导体使熔融渣层处于电路中，通过渣阻产生的热量熔化自耗电极，熔化的钢水在水冷结晶器型腔内凝固，随着熔铸的进行自耗电极逐渐融化充满结晶器型腔，直至完成整个熔铸过程。

对于异型件，这里主要指的是铸件形状使得结晶器对活动电极没有公共型腔，即活动的自耗电极无法在结晶器内上下运动即为结晶器与电极没有公共型腔，此时在熔铸过程中自耗电极是不能充分填充结晶器型腔。对此工艺设计和技术人员一直在寻求解决这一问题的方法：一种是在铸件结晶器型腔之外增加一个移动的或固定的熔铸结晶器型腔，铸件型腔和熔铸结晶器型腔通过补充通道连接，熔铸结晶器中熔化的钢液通过补充通道流入铸件结晶器完成铸件的成型，该方法铸造后在补充通道和熔铸结晶器型腔中凝固的金属不属于铸件本体，这极大的降低了铸件的材料利用率，该方法的经济性不佳。另一种是先用电渣熔铸工艺生产平板类的坯料，再二次采用模压成型的方式制造三维曲片类铸件，该方法需要投入大型水压机和压制模具等工装设备，制造成分高，材料利用率低，该方法的工艺难度低，但经济性更差。

针对水轮发电机活动导叶、组焊式活动导叶枢轴和轴头铸件、水轮发电机叶片、船桨叶片、旋翼推进器桨叶等复杂形状的铸件，目前的工艺方法未能解决三维曲面叶片类铸件高质量、低成本的生产技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供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，解决铸件电渣熔铸过程中自耗电极与结晶器型腔相互配合实现铸件高质量、低成本的生产技术难题，解决了复杂形状铸件，特别是三维曲面叶片类铸件的电渣熔铸成型问题，增加了电渣熔铸技术制造产品的种类，拓宽了电渣熔铸技术的应用领域。

本发明的技术方案如下：

一种三维曲面叶片类铸件直接成型的电渣熔铸装置，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。