山东铸造展-山东铸造展-真空精密铸造炉的核心技术和发展趋势

      由中国机械工业联合会、山东省工业和信息化研究院、山东省铸造协会联合主办，山东新丞华展览有限公司承办的“2023第五届山东国际铸造工业展览会”(简称：山东铸造展)将于2023年8月18日-20日在青岛世界博览城（青岛市西海岸新区三沙路）举办。本届“山东铸造展”将继续以“铸造产业转型升级、高质量发展”为主题，结合当下 铸造产业形式，展会与“山东铸造转型升级齐鲁行”活动相呼应，举全行业之力以区域 带动为基础，技术、工艺装备、材料引进为方法，发挥山东装备制造业强省优势，搭建 共创、共享、共赢新氛围为平台，力促铸造企业创新与高质量发展为目标。展会期间将举办系列论坛活动，通过主题演讲、生态展示、高端对话等多种方式， 结合我省铸造行业的发展现状，引导企业少走弯路，实现铸造行业可持续高质量发展。，今天山东铸造展组委会小编就带大家来了解一下关于“山东铸造展-真空精密铸造炉的核心技术和发展趋势”方面的信息，希望能帮到您。





虽然模具加热器不是真空精密铸造炉的标准功能，但其作用越来越明显。

当立式双室连续真空精密铸造炉配备模具加热器时，可有效防止模具从大气电阻炉到铸造过程中陶瓷模具外壳温度降低，非常有利于金属液体充电；也可在真空环境中使用模具加热器，根据生产节奏和工艺条件确定具体选择。

毫无疑问，当模具加热器用于生产等轴晶铸件的真空精密铸造炉时，更接近生产定向凝固/单晶铸件HRS但是与单晶炉相比，它不需要激冷结晶环（Chill Ring）与激冷盘（Chill Plate），而且这两种工况对模具加热器的要求也不同:

·首先，真空精密铸造炉的模具加热器对于加热温度一般要求在1200℃在这种温度下，工艺要求可以得到足够的保证。在许多情况下，只加热到800~900℃；

·其次，真空精密铸造炉的模具加热器结构相对简单，不需要采用双区独立温度控制，也不需要监测加热器内的温度；

·最后，真空精密铸造炉的模具加热器应易于结构维护，具有快速拆卸、快速更换的功能。

对于连续型的真空精密铸造炉，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采用电阻加热的方式。就轴晶精密铸造炉的生产而言，感应加热在使用成本和维护方面更具优势，但一次性投资大于电阻加热。




图1 感应加热器结构示意图

图1是感应加热器的结构图。加热器一般由石墨制成，使用寿命长，不易损坏。加热器的保温层一般采用石纤维保温材料。如果加热温度较低，也可以使用陶瓷纤维保温材料，主要考虑成本和真空性能。

此外，当模具加热器采用感应加热时，必须注意模具加热器的感应效应与熔化传感器之间的干扰。虽然不如单晶炉的双区感应加热技术难度大，但设计师也需要充分考虑这一点，为两个传感器选择合适的频率和距离。



真空隔离阀是指用于隔离连续真空精密铸造炉熔炼室和模具室的阀门。以下仅讨论垂直炉的阀门结构和特点。真空精密铸造炉的隔离阀主要有三种类型：1、插入阀、2、转动阀、3、翻转阀。

（1）插板阀

插板阀的形式主要出现在早期炉或小型真空精密铸造炉中，与传统的真空插板阀没有太大区别，但在结构上变成了水冷阀板。同时，为了降低成本，一些制造商将阀门与模具室集成。

但这种结构具有结构复杂、成本高、阀门可靠性低等缺点，不再是主流方式。

（2）转板阀

转板阀是真空精密铸造炉开发过程中出现的一种阀门，其基本原理是圆形水冷阀板通过旋转(为90°左右)和提升运动实现阀门的开关和密封。


图2 转板阀结构示意图

西德莱宝海拉斯在这方面得到了广泛的应用。莱宝海拉斯擅长使用螺旋槽转板阀，并拥有相关专利。如图2所示，转板阀通过液压缸通过螺旋槽提升和摆动。机械结构简单可靠，但加工精度要求高。因此，一些外国公司和一些国内制造商退而求其次，使用两种动作组合，分别由一套液压缸（或其他动力模式）驱动摆动和提升动作。这也是一种权衡自身加工实力的方法。

沈阳真空技术研究所在传统水冷转板阀的基础上，开发了具有双向密封功能的大口径高压锁紧隔离阀，可用于室内充气压力高于大气压（0.2-3MPa）的工况。

（3）翻板阀

翻板阀是真空精密铸造炉发展过程中的一种形式。采用这种形式的国际主流立式连续真空精密铸造炉。




图3

图9是翻板阀的结构示意图，具有直径大、成本低、占用空间小、维护方便等优点。

翻板阀放置在模具室内部，模具室不需要用突出部分制作腔，以容纳相应的阀门机构，这对减少模具室的体积，然后减少空间时间非常有帮助（模具室需要快速空间）。

翻板阀的阀板为水冷结构，内部有水道。水冷阀板上的密封圈易于更换，也有利于防止密封圈温度过高而失效。

翻板阀主要有两种结构形式，一种是德国ALD以公司为代表连杆式，即阀板的翻转和平动受三个连杆的限制；另一个是滑槽式结构，美国Retech以公司为代表，滑槽式结构简单易制造，调节余量大，但阀板运动半径比连杆式更大。国内厂家采用。滑槽式翻板阀结构较多。

国内厂家采用滑槽式翻板阀结构较多。


翻转铸造机构是实现精密铸造的核心机构之一。在精密铸造过程中，通常需要控制翻转速度、角度等参数。传统设备通常由液压缸驱动，甚至手动翻转。这些方法控制不良，铸造往往不重复，不利于产品质量的稳定性。

而伺服电机一般控制新一代翻转浇铸机构，动力通过齿轮机构传递给翻转机构进行翻转。同时，由于伺服控制，角度传感器（或编码器）和控制系统可以实现翻转参数控制、曲线铸造、曲线学习记忆等功能。

美国Consarc公司更喜欢使用Parker公司的液压执行器作为驱动源。该液压执行器还通过液压缸推动齿轮和齿条实现功率输出，并在伺服控制中有相应的液压伺服比控制阀和控制模块。这两种方法在机械原理上没有区别。虽然伺服电机的精度较高，但对此类条件的高精度毫无意义，因为即使采用开环步进控制，也能满足精密铸造工艺的控制要求。

公司采用不同的方式，更多的是由于设计风格，德国更喜欢电动驱动伺服电机，干净整洁，美国更喜欢液压作为动力，强度大，易于集成控制。

大容量真空精密铸造炉(100kg以上），翻转浇铸时，尽量保证熔液流量的恒定，此时，铸造过程中浇筑点变化引起的金属液飞溅和铸造流量波动。为解决上述问题，开发了两种翻转铸造机构：

一种是具有平移功能的翻转铸造机构，可以在坩埚翻转铸造过程中实现短距离平移运动，补偿变化的铸造点，实现恒流铸造。该方法可以在三个自由度内灵活调整提升模具和翻转角度。

另一种是双旋转中心铸造。这种翻转铸造机构有两个旋转中心，内环和外环上的旋转中心是不同的。铸造过程中，两个旋转中心以不同的速度旋转，以实现恒流和不变点的功能。该方法也可以通过模具升降进行调整。




图4 洛克希德·马丁的专利

这两种方法目前都有应用，后者是洛克希德·理论上，马丁的专利技术(如图4所示)完全可行，但机构复杂，应用少。



真空精密铸造炉已经发展了50多年。目前，世界主流制造商已将其独立设置为一种设备，并与定向凝固/单晶炉兼容，形成了一系列产品，值得肯定。

国内厂家生产的真空精密铸造炉应从以下几个方面发展：

1跟进国外先进技术完成产品标准化、系列化，提高设备可靠性；

2模块化设计，根据用户的不同需求增减配置，但设备主体只有几个标准化规格；

3提高自动化程度，逐步实现全自动化真空精密铸造炉，降低人员运营成本，为用户带来效益。

随着国内航空发动行业的兴起，真空精密铸造炉生产航发铸件的需求也很大。由于这些设备涉及军事领域，国外设备的进口往往受到国际形势的阻碍。这给了国内主要真空设备制造商一个窗口期。如果我们能在这个时候发展自己的技术水平来占领市场，从经济效益和国内设备行业进步的角度来看是非常积极的。



本文摘自《真空精密铸造炉的发展与展望》

本文于2018年真空杂志第三期首发

作者：宋静思1、曲殿鹏2、陈晋3、马海玲1、应冰1、张哲魁1

作者单位：1.沈阳真空技术研究所有限公司.沈阳航发精密铸造有限公司.国家认证认可监督管理委员会


      以上内容就是"2023 第五届山东国际铸造工业展览会"为您讲解的关于”山东铸造展-真空精密铸造炉的核心技术和发展趋势“方面的知识信息，希望能帮到您，想要了解更多关于”山东铸造展-真空精密铸造炉的核心技术和发展趋势“方面的信息，请关注2023第五届山东国际铸造工业展览会，展会时间：2023年8月18日-20日，地点：青岛世界博览城（青岛市西海岸新区三沙路），欢迎前来参展、参观！
      发挥山东装备制造业强省会优势，搭建共创、共享、共赢新氛围平台，力促铸造企业创新与高质量发展。展会与“山东铸造转型升级齐鲁行”活动相呼应，力求打造协会牵头、全员参与、以全行业发展促进为目标、开拓共进发展新方向的交流平台，发挥山东装备制造业强省会优势，搭建共创、共享、共赢新氛围平台，力促铸造企业创新与高质量发展。

声明：版权归原创所有，转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。