[发明专利]悬浮熔炼设备配备的挤压铸造装置和悬浮熔炼-挤压铸造的方法

说明书

本发明提供一种在悬浮熔炼设备中配备挤压铸造装置和实现悬浮熔炼‑挤压铸造的方法，包括悬浮熔炼设备和挤压铸造装置，挤压铸造装置包括模具装置压机装置，通过模具装置中的模具、压杆和压头，对液态物料进行挤压。在压力作用下凝固时，物料中一旦出现微裂纹，高温物料在压力作用下能即使进行填充以发生“焊合”使微裂纹被消除。本发明可以对熔炼得到的液态物料在铸造后直接施加压力，获得无铸造缺欠高致密度的优质铸造产品，适合于制备高端金属材料的坯料，特别适合于在高温下具有脆性的难以施加热加工处理的高端金属材料。

技术领域

本发明涉及一种悬浮熔炼设备配备的挤压铸造装置和实现悬浮熔炼-挤压铸造的方法，具体为一种在真空电磁悬浮熔炼过程采用挤压铸造技术获得产品的技术，属于金属和合金的熔炼和铸造技术领域。

背景技术

真空电磁悬浮熔炼技术(以下简称“悬浮熔炼”)是一种先进的材料制备技术，这种技术特别适合于熔炼活泼金属和合金、难熔金属和合金以及高纯和超纯金属和合金。

可是，在悬浮熔炼之后利用重力铸造制备的铸造材料可能会产生缩孔、孔隙、裂纹等缺欠，而且晶粒比较粗大。虽然通过对铸锭进行热加工和热处理可以部分地消除铸造缺欠，也能使晶粒细化，可是这增加了制造工序，提高了制造成本，而且一些在高温下缺乏塑性的材料无法接受热加工。所以，在很多情况下，不得不采用粉末冶金技术生产金属和合金产品。但是，粉末冶金技术的工艺流程比较长，产品的致密性不理想，材料中的氧含量比较高，这是一些高端的材料产品所不期望的结果。例如广泛应用于薄膜技术的靶材产品，它们对材料的致密度要求很高，对氧含量的要求很严格。

现有的专利ZL 201721135724.2提供一种定向结晶炉熔炼装置，其在传统的炉型熔炼系统上引入了下感应线圈与冷凝装置，可以细致的对金属液态的凝固过程进行控制，精确的调整各部分温度场的分布，从而实现定向凝固，消除了横向晶界，以避免是裂纹产生和扩展。尽管设置有下感应线圈与冷凝装置，减弱了温度降低的不均匀性，但是，液态物料在冷凝过程中位于边界处和中心处的物料温度差依然存在，无法完全避免收缩的不均匀导致锁孔或者裂隙的产生。

同样的，现有的专利申请201210443791.6公开一种连续悬浮式冷坩埚定向凝固铸造装置，其同样通过设置上下两个感应线圈，以进行顺序填充和定向凝固，能够在一定程度上减弱微孔的产生，但是其效果同样较差，难以满足高质量合金的需求。

因此，提供一种在悬浮熔炼设备中直接获得具有材质优异的高端产品的铸造装置及方法是当前急需解决的难题之一是遍期望实现的目标。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种悬浮熔炼设备配备的挤压铸造装置和实现悬浮熔炼-挤压铸造的方法，使经过悬浮熔炼注入模具的金属液在压力作用下凝固成型，形成材质优良的铸造坯料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种悬浮熔炼设备配备的挤压铸造装置，包括悬浮熔炼设备和挤压铸造装置，悬浮熔炼设备包括水冷铜坩埚、模具、感应圈、真空炉体、真空机组、感应电源、冷却系统和控制系统，水冷铜坩埚安装在真空炉体内，模具放置在水冷铜坩埚的前面，挤压铸造装置包括模具装置，模具装置包括模具、位于模具上方的压杆和安装在压杆上的压头，压头形状和尺寸与模具的口径配合，挤压铸造装置包括从模具装置上方加压的模式和从模具装置下方加压的模式。

进一步的，从模具装置上方加压的模式中，模具包括模具筒和模具底，模具底的下面安装有压力传感器

进一步的，模具筒的上端面的内口放置一块模具盖，模具盖的中心设置有铸造口且边缘装有小的薄片，模具盖通过薄片担在模具筒的上口，压头中心设有与铸造口匹配柱状凸起。

进一步的，模具筒的上端面固定安装模具盖，模具盖的中心向上设置直径小于模具筒内径并且与模具筒的内部相连通的铸造筒，压头与铸造筒的口径配合，或者压头设置有柱状凸起，柱状凸起与铸造筒的口径配合。