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真空精铸炉聚焦技术及发展趋势

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栏目:新闻 发布时间:2020-10-14
真空精铸炉聚焦技术及发展趋势

Focus Technology 1结晶器加热器真空隔离阀是指用于隔离连续真空精铸炉熔化室和结晶器室的阀门。下面只介绍立式炉的阀门结构和特点。真空精铸炉常用的隔离阀主要有三种:1 .闸板阀;2.转盘阀;3.瓣阀。

最后,真空精铸炉的模具加热器应在结构上易于维护,并具有快速拆卸和快速更换的功能。

毫无疑问,当用于生产等轴晶铸件的真空精铸炉使用铸模加热器时,它更接近用于生产定向凝固/单晶铸件的HRS单晶炉,而不是相比单晶炉它不需要激冷结晶环(Chill Ring)与激冷盘(Chill Plate)而且这两种工况下对模具加热器的要求也有所区别:

本文首次发表于2018年《真空》杂志第三期

美国康萨克公司更喜欢使用帕克的液压执行器作为驱动源。这种液压执行器还利用液压缸推动齿轮齿条实现动力输出。伺服控制中也有相应的液压伺服比例控制阀和控制模块。这两种方法在力学原理上没有区别。伺服电机虽然精度较高,但对于这种工况来说,高精度是没有意义的,因为即使是开环的步进控制也能满足精铸过程的控制要求。

作者:1。沈阳真空技术研究所有限公司;2.沈阳航发精铸有限公司;3.中国国家认证认可监督管理委员会

对于一连型的真空细密铸造炉一般倾向选用感应加热的模具加热器而周期式的由于结构的原因多接纳电阻加热的方式。,感应加热生产等轴晶精铸炉在使用成本和维护方面具有优势,但一次性投资比电阻加热大。

图1感应加热器结构示意图

(2)旋转平板阀

本文摘自《真空细密铸造炉的生长与展望》

2真空隔离阀(1)闸板阀

翻板阀的阀板为水冷结构,内部有水道。放在水冷阀板上的密封圈容易更换,也有利于防止密封圈因温度交叉过大而失效。

插板阀的形式主要用于早期炉型或小型真空精铸炉。这种形式与传统的真空插板阀没有太大区别,但在结构上是水冷阀板。同时,为了降低成本,一些制造商将阀与模腔集成在一起。

作者:宋敬思1瞿殿鹏2陈进3马海玲1应兵1张哲奎1

前西德赖宝-海拉斯公司在这方面用的比较多。赖宝-海拉斯公司擅长使用螺旋槽旋转平板阀,并拥有相关专利。如图2所示,转盘阀通过螺旋槽将液压缸的提升和摆动动作统一起来。机械结构简单可靠,但加工精度高。所以国外一些公司和国内一些厂家退而求其次,把摆动和提升动作分成一套液压缸(或其他动力方式)。也可以看作是针对自身加工实力的权衡方法。

瓣阀放置在模腔内。模腔不需要做成带有凸出部的型腔来容纳相应的阀门机构,这对于消除模腔的体积从而消除空闲时间(模腔需要快速的空闲速度)非常有帮助。

图2转盘阀结构示意图

虽然模具加热器不是真空精铸炉的标准功能,但它的作用越来越明显。

沈阳真空技术研究所又在通例水冷转板阀的基础上开发出大口径高压锁紧式隔离阀具有双向密封的功效可用于腔室内充气压力高于大气压(0.2-3MPa)的工况。

其次,真空精铸炉的模具加热器结构简单,不需要接受两区独立控温的模式,也不需要多点监测加热器内的温度;

翻板阀是真空精铸炉成长过程中的一种现象。现在国际上主流的立式一连型真空细密铸造炉均接纳这一种形式的阀门。

图3瓣阀结构示意图

翻转铸造机制是实现精细铸造的核心机制之一。在精铸过程中,经常需要控制转速、角度等参数。传统设备往往接受液压缸驱动翻转甚至手动翻转。这些方法可控性差,没有重复性的铸造对产品质量的稳定性不好。

立式双腔连续真空精铸炉配有模具加热器时,可以有效防止陶瓷模具外壳从常压电阻炉到铸造完成的温度降低,这对金属液体填充非常有利。您也可以使用模具加热器在真空下加热陶瓷模具外壳。具体选择哪种方法取决于生产节奏和工艺条件。

首先,真空精铸炉的模具加热器一般要求加热温度在1200以内,很多情况下可以保证工艺要求只加热到800 ~ 900;

瓣阀在结构上主要有两种形式。一种是以德国ALD公司为代表的连杆式,即阀板的翻板和平移受到三个连杆的限制;另一个是滑槽式结构,由美国的瑞泰克公司代表。滑槽结构简单,易于制造,调节余量大,但阀板的运动半径大于连杆的运动半径。海内厂家接纳滑槽式翻板阀结构的情况比力多。

图9是瓣阀的结构示意图,瓣阀具有直径大、成本低、占用空间小、维护方便等优点。

新一代的翻转浇铸机构一般接纳伺服电机控制通过齿轮机构将动力传递给翻转机构,实现翻转。同时,由于接受伺服控制,可以配合角度传感器(或编码器)和控制系统实现车削参数控制、曲线铸造、曲线学习图像等多种功能。

(3)瓣阀

各家公司接纳差别的方式更多地是因为设计气势派头的原因德系偏好电驱的伺服电机洁净整洁而美系偏好液压作为动力气力大且易于集成控制。

对于大容量(100公斤以上)的真空精铸炉,在在翻转浇铸时要只管保证熔液流量的恒定.铸造过程中会出现因浇注点变化而造成的金属液喷溅和铸件流动颠簸的问题。为了解决上述问题,开发了两种翻转铸造机构:

一种是具有平移功能的翻转浇铸机构,可以在坩埚翻转浇铸过程中实现短距离平移运动,以补偿浇注点的变化,从而实现恒流浇铸。该方法结合升降模和转角,可实现3个自由度内的灵活调节。

真空精铸炉的发展已经超过了50年。现在世界上主流厂商都把它作为一种设备独立设置,同时兼容定向凝固/单晶炉形成系列产品。这个想法值得肯定。

图4洛克希德马丁公司的专利

图1是感应加热器的结构示意图。加热器一般由石墨制成,具有使用寿命长、不易损坏的优点。加热器保温层一般接受石纤维保温材料。如果加热温度较低,也可以使用陶瓷纤维保温材料,这主要是出于成本和真空性能的考虑。

讨论未来增长趋势的另一种方式是双旋转中心铸造,它在翻转铸造机制上有两个旋转中心。内环和外环上的旋转中心是不同的中心。铸造时,两个旋转中心以不同的速度旋转,达到恒流和浇注点稳定的效果。这种方法也可以用来调整和固化与模具提升。

海内的厂家生产的真空细密铸造炉应该向以下几个方面生长:

1跟进外洋先进技术并完成尺度化、系列化产品并改进可靠性;设备

2模块化设计凭据用户的不同需求增加或取消设置,但设备的主体只有几个按比例缩小的规格;

提高自动化,水平,逐步实现真空精铸炉全自动化,消除人员运行成本,为用户带来效益。

随着国内航空工业的兴起,生产航发铸件的真空细密铸造炉也会有较大的需求.由于这类设备涉及军工,国外设备的进口往往受到国际形势的阻碍。这给了中国主要真空设备制造商一个窗口期。如果此时能壮大自己的技术水平,占领市场,从经济效益和国内装备行业的进步来看,他们会做出很大的努力。

旋转平板阀是真空精铸炉成长过程中出现的一种阀门。它的基本原理是圆形水冷阀板通过旋转(一般在90左右)和升降来开启和关闭阀门。

现在应用这两种方法。后者是洛克希德马丁公司的专利技术(如图4所示)

此外,当模具加热器接受感应加热模式时,必须注意模具加热器的感应效应和熔化感应器之间的干扰。虽然没有单晶炉双区感应加热技术那么难,但也需要设计者充分考虑,为两个传感器选择合适的频率和距离。

但这种结构存在结构庞大、成本高、阀门可靠性低的缺点,已不再是主流方式。

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