[发明专利]挤压式铸造装置及采用该装置生产铸件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金铸造领域中的一种挤压式铸造装置，还涉及一种采用该装置生产铸件的方法。

背景技术

由于钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、线膨胀系数小、生物相溶性好等优异性能，在航空、航天、远洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业中都是不可缺少的结构材料，因此其用量和应用自上个世纪末每年以20%的速度递增。在钛及钛合金的成型方面，早已废弃变形件的制作工艺，一是熔炼工艺和设备的更新和升级，二是造型工艺和其专用的造型材料的探索与研究。目前国内外对于钛及钛合金的成型基本定位在使用熔模精密铸造工艺，即通过蜡模制作与组装、离心浇注等流程实现熔模精密铸造。热等静压技术的出现，使该工艺产品的铸态组织缺陷得以消除和改善，但是工艺本身的缺陷给铸件带来的问题仍然有：①铸件成型后需要焊接修补；②经过热等静压后仍需喷丸处理、化学腐蚀等消除浇注缺陷；③因材料熔点高、浇注时间短，铸件的浇注温度不易精确、稳定地控制；④对中、薄壁铸件的壁厚不能精确、均匀地控制。未来钛及钛合金的应用更广阔的前景将是与航空航天有关的领域，该领域的主要机体材料要求轻量化、高压力比、高温化，材料的最高使用温度可达1800℃，在如此高温下承载巨大复杂的负荷，对成型后的材料尽量要求避免焊接修补或不允许焊补，同时对材料的纯度要求高，材料成型过程产生的各种缺陷必须降低到一定限度或消除。

热挤压成型技术在铸件生产领域已经应用。由于热挤压成型技术一般只适合生产结构简单的铸件，钛或钛合金铸件包括一些筒状的结构简单的铸件，上述筒状铸件一端开口，一端封闭，由侧壁和底板围成一个空腔。钛或钛合金铸件也包括一些结构十分复杂的铸件。本领域技术人员为了可通过一套工艺既可以生产出结构简单的铸件也可生产出结构复杂的铸件，所以没有考虑应用热挤压成型技术生产钛或钛合金铸件。而熔模精密铸造工艺可生产出结构复杂的铸件，所以本领域技术人员在生产钛或钛合金铸件时，只会考虑熔模精密铸造工艺。所以至今没有一套成熟可行的适于钛或钛合金铸件生产的热挤压成型工艺。按照现有的热挤压成型技术还不能生产出符合相关标准的合格的钛或钛合金铸件。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可生产出组织致密且厚度均匀的筒状铸件的挤压式铸造装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：挤压式铸造装置，包括熔炼炉、内模和外模座，还包括设置在熔炼炉下方的容器，所述容器上设置有取物口，取物口通过与容器可拆卸连接的盖体密封，容器上还设置有惰性气体输入接口；容器内设置有金属液接收工位和挤压成型工位，所述熔炼炉的出口下方设置有导管，导管下端位于容器内的金属液接收工位；所述外模座位于容器内，外模座与外模座驱动装置相连，外模座驱动装置驱动外模座在金属液接收工位和挤压成型工位间移动,外模座上设置有外模座控温装置；所述内模设置在容器内的挤压成型工位，内模与内模驱动装置相连，内模驱动装置驱动内模沿竖直方向移动，当内模位于外模座的内腔时，内模的外壁与外模座的内壁之间的间隙形成挤压成型腔，内模上设置有内模冷却装置。通过上述装置，可克服熔模精密铸造工艺的缺陷。可生产出组织致密、厚度均匀、表面光滑、不需要焊接修补喷丸处理和化学腐蚀的筒状铸件。

进一步的是：所述外模座控温装置包括金属液温度检测装置以及用于对外模座内部承载的金属液加热的电磁感应加热装置，金属液温度检测装置与电磁感应加热装置相连，还包括用于对外模座进行冷却的外模座水冷装置。

进一步的是：所述内模冷却装置包括内模水冷装置。

进一步的是：所述导管的顶端设置有喇叭形接液口，喇叭形接液口的大端朝向熔炼炉的出口。

进一步的是：所述导管内壁设置有导管内壁耐火材料层，所述外模座的内壁设置有外模座内壁耐火材料层。

进一步的是：所述熔炼炉为冷坩埚熔炼炉。

进一步的是：所述外模座驱动装置包括小车，外模座设置在小车上，小车设置在导轨上并与用于驱动小车沿导轨移动的小车驱动机构相连。

进一步的是：所述挤压成型工位设置有内模导向装置和外模座定位装置。

进一步的是：所述容器或盖体上设置有用于观测容器内部的观察窗。

本发明还提供了一种采用上述挤压式铸造装置生产铸件的方法，该方法具体是：

A、向容器内输入惰性气体，通过外模座驱动装置将外模座移动至金属液接收工位；

B、将熔炼炉内的金属液通过导管导入外模座的内腔，通过外模座控温装置使金属液的温度保持在预定挤压成型温度；