[其他]反重力金屬鑄造的設備和方法

無效

• 申請號: 88102623
• 申請日: 1988-05-07
• 公開（公告）號: CN88102623A
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 喬治·D·查德生
• 申請（專利權）人: 金屬鑄造技術公司
• 主分類號: B22D18/06
• 分類號: B22D18/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 楊梧

本發明涉及反重力金屬鑄造的方法和設備，尤其是活性金屬，如某些含有在鑄造溫度下易與空氣反應生成氧化物和（或）氮化物（對鑄造產品有害）的元素的特定合金。

由于在整個鑄造操作中金屬所處的溫度是其易與空氣反應的溫度，所以為了高質量地鑄造這些活性金屬，整個鑄造操作都應在排除空氣的情況下進行，排除空氣可以是抽真空也可以用惰性氣體置換空氣。通過排除空氣進行反重力鑄造通常所用的一種方法和設備公開于美國專利3863706號和3900064號中。依照這些專利，金屬熔化坩堝的密封室上方安裝有一個可抽真空的密封外室，該外室有通過一個從其上伸出穿過坩堝密封室頂部的管道而通向坩堝的通路，管道上裝有中間閉合的滑動閥。外室內有一個可豎直分開的鑄模室，室內可容納一個透氣性鑄模且圍繞鑄模是密封的，鑄模注入管的下端從鑄模室的底部伸出。

使用這些專利中所述的專利設備，所鑄的熔融金屬來自坩堝，在坩堝密封室抽成高真空的條件下將金屬錠在坩堝中熔化。在鑄造中，鑄模放在外室內的鑄模室中，鑄模室和外室都是密封的且抽真空，它們和坩堝密封室被用惰性氣體例如氬氣回充達到同樣的低真空。隨著管道閥張開，鑄模室通過管道下降，使鑄模注入管的伸出端處于坩堝內熔融金屬的表面之下。隨后將鑄模室抽成足夠高的真空，使熔融金屬流過注入通道注滿鑄模型腔。當鑄模型腔中的金屬充分硬化后，升高鑄模室和外室的壓力，將鑄模室從坩堝密封室中取出送入外室，而后從鑄模室和外室中取出鑄模。

這些專利的方法和設備在生產易與空氣反應的金屬的優質鑄件方面已經是很成功的了，但圍繞鑄模室的外室及其與坩堝密封室相連的裝有閥門的管道是很昂貴的設備，這些設備使操作復雜化且給使用帶來一些不良的制約。例如，外室需要有密封門來提供通向鑄模室的通道，以放入和取出鑄模，但該外室對這些操作有妨礙。通過連通管道，外室受到來自坩堝密封室的熱傳導的影響，當閥門打開時，外室受到其中熱量的影響，這使得外室的充分冷卻很困難。用來在外室內部升降鑄模室的機械裝置的位置使伸入外室中的活動件四周的密封復雜化，而且在外室密封時使封閉通向機械裝置和鑄模的通道很復雜。

其它現有技術盡管避免了上述復雜設備，但未能在盛放熔融金屬的坩堝中有效地獲得惰性氣氛。

本發明使之成為可能，取消上述專利設備中鑄模室的外室及其與坩堝密封室相連的裝有閥門的管道，同時在熔融金屬表面有效地保持惰性氣氛。

有可能進行這種實質性的改進部分上要歸因于新設備的構想，在新設備中裝有使熔融金屬上表面與開口外的環境空氣源相隔一段距離的裝置，足以防止循環氣流（稱為Brillion區）通過坩堝密封室的開口將空氣向下帶至金屬，而且該裝置還能在鑄模的注入過程以外的時間內保持這一間距。

在優選的實施例中，金屬上表面與環境空氣源之間的距離至少為8英寸，更好的是至少18英寸。一種優選的間隔裝置是一個能回復可壓縮的柔性保護罩，它位于坩堝密封室的開口與有注入管自由端從其中伸出的可抽真空鑄模室的開口之間。當注入管插入坩堝密封室位于熔融金屬表面之下時，保護罩壓縮。在插入過程中，鑄模室抽真空從而在鑄模內部造成低壓，使其低于坩堝密封室中惰性氣體的壓力。這樣即可將惰性氣體和熔融金屬從坩堝密封室中吸入鑄模。一旦鑄模型腔被充滿，注入管從坩堝密封室的開口抽出，于是保護罩回復到其原有形狀。

另一個優選的間隔裝置是一個可移動件，它是坩堝密封室的一個組成部分，當注入管的自由端伸入坩堝密封室時，該裝置壓縮，最好的情況是，壓縮發生于坩堝密封室的上壁與容納鑄模的可抽真空鑄模室的下壁相接觸之時。一旦鑄造完成且注入管抽出，該件回到其原有位置。

此設備和工藝的優點是，不必具有如早期技術的復雜的密封室即可進行鑄造。為了達到這一目的，注入管的表面要不透氣，而且在坩堝密封室內要保持足夠的惰性氣體壓力，以防止空氣自開口外的空氣源通過開口進入坩堝密封室內部。惰性氣體的壓力最好是稍高于大氣壓。如果惰性氣體是氬氣（密度大于空氣）或氮氣（密度略小于空氣）或其它在相同條件下密度至少與氮氣相近的氣體，那么隨之而產生的惰性氣體通過開口向大氣的散失是最少的。

用這種方法不僅取消了早期技術的復雜設備，而且通過采用長度適當的注入管，使保持鑄模室與坩堝密封室有一定間隔且靠空氣或惰性氣體使它們之間絕熱成為可能，從而保證了更高的效率和降低了鑄模室的冷卻費用。此外，在鑄造操作過程中注入管易于接近和便于操作，例如可如同美國專利4589966號中那樣對其進行咬合密封。