[发明专利]一种钛合金构件真空低压铸造成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金反重力铸造领域，具体地说，涉及一种钛合金构件真空低压铸造成形装置，属于铸造及铸造设备领域。

背景技术

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀等优异的综合性能，是航空航天领域内一种重要的结构材料。离心铸造是钛合金铸造最常用的方法，但是铸造过程中工艺参数不易控制，并且离心力的存在会造成铸件化学成分的不均匀性，最终导致铸件力学性能的不均匀性。在中国专利[201010615723.4：一种小型钛合金或钛铝合金复杂铸件的铸造成形方法]中，该发明提出一种底漏式真空吸铸熔模精密铸造方法成形钛合金铸件的方法，该方法借助重力及真空吸力使合金液沿重力方向充型，属于重力铸造范畴，充型过程中无法对合金液流速及流态进行控制，影响铸件最终的内在质量。在中国专利[200810150364.2：一种钛及钛合金的铸造方法]中，该发明采用了一种类似于真空吸铸的方法，通过快速抽取上炉腔真空，使纯钛或钛合金液沿升液管逆重力方向进入铸型壳中。但真空吸铸的吸铸力有限，合金液的充型动力及凝固补缩压力都较小，无法用于较大铸件的生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种钛合金构件真空低压铸造成形装置，可采用真空低压铸造方法生产钛合金构件。该装置在钛合金真空熔炼完成后，通过坩埚上升完成低压铸造准备工作，然后向下室中通入保护气体，使合金液沿升液管上升进入铸型型腔并凝固成形，完成低压铸造过程。该装置通过控制进入下室的气体流量实现对合金液充型速度的控制，具有充型速度可控、充型平稳、铸造缺陷少的特点。

本发明提供的一种钛合金构件真空低压铸造成形装置，包括设备主体、真空低压造气控系统、电控系统。

设备主体采用上下室式结构，上室及下室分别带有冷却水循环系统。下室内放置有水冷铜坩埚，通过设备主体电极引入点与感应电源相连接。水冷铜坩埚与升降装置相连，可以带动水冷铜坩埚做上下往复运动。铸型放置在上室中，上室内有加热保温装置及模壳固定装置。设备主体通过管道与真空低压铸造气控系统相连接。

真空低压铸造气控系统包括连接有真空系统的真空控制管路和连接有保护性气体气源系统的管路组成。真空系统由真空罐、机械泵、扩散泵和增压泵组成。保护气体气源系统由储气罐和保护性气体发生装置组成。真空低压铸造气控系统采用数字式组合阀作为流量调节执行机构，由计算机实现流量调节控制。

电控系统主要有工业计算机和PLC组成。工业控制计算机主要用作参数设置、数据监控和数据存储；PLC用作现场控制器，负责现场采样、数据运算、控制输出。工业控制计算机和PLC通过RS485通讯口进行连接，实现数据共享。铸造过程采用闭环控制，监视器上设置有监控画面，能实时观测到设定压力和实际压力，以及各元件的工作状态。

本发明将反重力铸造与钛合金水冷铜坩锅感应熔炼技术结合起来，实现了钛合金构件的真空低压铸造成型，为钛合金构件提供了一种可行的铸造工艺手段。熔炼在真空状态下完成的，铸造和凝固过程在惰性保护气体下完成。真空低压铸造可提高钛合金熔体的充型能力，有利于提高构件在成型过程中的补缩能力和抑制构件在成形过程中产生化学成分偏析的倾向。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种钛合金构件低压铸造成形装置作进一步详细的说明。

图1为本发明的钛合金构件真空低压铸造形装置结构示意图。

1.下室 2.下室冷却水进出口 3.铜坩埚电极接入点 4.水冷铜坩埚 5.升液管 6.中隔板 7.密封垫 8.锁紧密封机构 9.上室 10.电阻丝 11.电极接口 12.上室冷却水进出口 13.保温层 14.模壳锁紧机构 15.铸型模壳16.上室进排气电磁阀 17.真空系统 18.上下室互通电控截止阀 19.计算机控制系统 20.保护气体气源系统 21.气源电控截止阀 22.数字式组合阀23.排气电控截止阀 24.感应电源 25.冷却水循环系统 26.下室进排气电控截止阀 27.电感应开关 28.位置挡片 29.坩埚升降机构

具体实施方式

本实施例是一种钛合金构件真空低压铸造成形装置