[发明专利]一种真空离心铸造技术制备金属CT球管的转子铜套的方法

说明书

本发明公开了一种真空离心铸造技术制备金属CT球管的转子铜套的方法，所述方法包括：S1将碳钢基体置于陶瓷模具里，并将碳钢基体和陶瓷模具缓慢加热；S2将碳钢基体和陶瓷模具固定于离心机内并启动离心机进行高速旋转；S3转子铜套浇铸：将无氧铜融化浇入高速旋转中的碳钢基体与陶瓷模具之间的浇注口；S4机加工：浇铸完成后，离心机停止旋转，冷却后进行机加工得到成品；S5真空除气：将转子铜套清洗干燥后置于真空炉内除气。本发明采用真空离心铸造转子铜套，所制备的转子铜套钢铜界面紧密，不存在气孔和缝隙，可以大批量制造，成本相对低廉且无杂质，并且制造工艺的自由度高，能够有效满足特殊行业小批量生产的需求。

技术领域

本发明涉及用非轧制的方式生产金属板、线、棒、管、型材或类似半成品技术领域，具体是涉及一种真空离心铸造技术制备金属CT球管的转子铜套的方法。

背景技术

CT球管实际上是一个大的高真空的阴极射线二极管，是产生x线的系统，其工作过程为：由12 V电流供于阴极灯丝加热，并产生自由电子云集，这时向阴阳两极加40-150 kV高压电时，电势差陡增，在高压强电场驱动下，处于活跃状态的自由电子束，由阴极高速撞击阳极钼基钨靶，并发生能量转换，约l％的电能形成了x线，由窗口发射，99 %则转换为热能，由散热系统散发。

高热容量CT球管靶盘规格更大，直径200~240 mm，需要更大的力矩驱动靶盘，使之高速旋转，普通转子铜套无法满足；一般采用压铸的铸铜转子，但铸铜转子在铜液浇铸过程中氧化，导致材料内部夹杂，一次性投入过大，适合大批量制造；但CT球管行业存在技术复杂程度高，市场极其细分的情况，不是很适合铸铜转子的工艺路线。

传统的钢铜复合转子铜套主要的生产技术有压铸、真空钎焊两种；由于铜的熔点高达1083 ℃，普通的铸造方法很难进入钢的间隙，目前主流技术采用非真空压铸铜技术，将铜液注入模腔，施以压力，将铜液挤入有间隙的钢基体里面，其优点是钢铜界面紧密，几乎不存在气孔和缝隙，可以大批量制造，成本相对低廉，但缺点是铜液存在氧化，夹杂物卷入产品里面，模具投入较高，不够灵活，难以满足特殊行业小批量的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空离心铸造技术制备金属CT球管的转子铜套的方法。

本发明的技术方案是：一种真空离心铸造技术制备金属CT球管的转子铜套的方法，包括以下步骤：

S1模具预热：将碳钢基体置于陶瓷模具里，并将碳钢基体和陶瓷模具缓慢加热至700~900 ℃；

S2浇铸前准备：将碳钢基体和陶瓷模具固定于离心机内并启动离心机，使碳钢基体和陶瓷模具高速旋转；

S3转子铜套浇铸：将无氧铜融化得到铜液，并将铜液浇入高速旋转中的碳钢基体与陶瓷模具之间的浇注口，使铜液流入碳钢基体与陶瓷模具的间隙从而浇铸形成转子铜套初坯；

S4机加工：浇铸完成后，离心机停止旋转，待转子铜套初坯完全冷却后，进行机加工，得到转子铜套；

S5真空除气：将转子铜套清洗干燥后置于真空炉内，在真空炉内600~800 ℃温度条件下除气0.5-2 h。

进一步地，所述碳钢基体选用15#碳钢。15#碳钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都比较好，15#碳钢能够满足金属CT球管的转子铜套制造及使用需求。

进一步地，所述步骤S1中缓慢加热具体为：将碳钢基体和陶瓷模具以不超过50℃/min的升温速率加热至700~900 ℃。通过对碳钢基体和陶瓷模具进行预热可以有效避免在后续浇铸时由于急热出现开裂，同时通过限速升温也同样是为了防止急热出现开裂等情况。

进一步地，所述步骤S2中碳钢和陶瓷模具高速旋转的转速为180~230 rpm。碳钢基体和陶瓷模具在上述转速条件进行高速旋转能够满足后续铜液浇铸的离心需求，避免过低或过高转速下造成离心浇铸后铜相内外不均的情况。