用于铸造金属材料的系统和方法技术方案

一种熔化和铸造设备的特定实施例包括熔化炉膛；与所述熔化炉膛流体连通的精炼炉膛；与所述精炼炉膛流体连通的接收容器，所述接收容器包括限定出第一熔融材料路径的第一流出区域和限定出第二熔融材料路径的第二流出区域；以及至少一个熔化电源，取向成将能量导向所述接收容器，并调节熔融材料沿所述第一熔融材料路径和所述第二熔融材料路径的流动方向。还公开了用于铸造金属材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种熔化和铸造设备的特定实施例包括熔化炉膛；与所述熔化炉膛流体连通的精炼炉膛；与所述精炼炉膛流体连通的接收容器，所述接收容器包括限定出第一熔融材料路径的第一流出区域和限定出第二熔融材料路径的第二流出区域；以及至少一个熔化电源，取向成将能量导向所述接收容器，并调节熔融材料沿所述第一熔融材料路径和所述第二熔融材料路径的流动方向。还公开了用于铸造金属材料的方法。【专利说明】
本专利技术涉及冶金学领域。具体地说，本专利技术涉及用于制造钛合金和其它金属材料的改进的铸造系统和方法。
技术介绍
钛及其合金是在许多高要求应用(包括军事承包、海军构造、飞机构造和其它航空应用)中使用的相当重要的高性能材料。鉴于这些应用的重要性和所述应用中使用的制品所经受的极端条件，制成物品的金属和金属合金(本文中统称为“金属材料”)的机械特性和其它特性具有相当高的重要性。通常几乎不允许改变这些应用中所使用的金属材料的特性。例如，由高性能钛合金制造铸锭的传统实践包括用于检测铸锭的夹杂物和特定其它铸造缺陷并将其从铸锭移除的耗时且昂贵的技术。一般来说，夹杂物为悬浮在铸造金属材料的金属基质中的隔离颗粒。在许多情况下，夹杂物的密度不同于周围材料的密度并且可对铸造材料的整体完整性产生有害影响。这继而可导致由所述材料组成的部件龟裂或断裂并且可能导致灾难性故障。不幸的是，铸造金属材料中的夹杂物一般不为人类肉眼所见，且因此在制造过程期间且在最终部件中难以检测到。一旦检测到夹杂物，夹杂物的性质和/或最终部件的机械要求即可确定废弃铸造材料的全部或相当大的一部分。在其它情况下，夹杂物的不连续区域可通过研磨或其它加工操作来移除，或材料可被降格到要求较低的应用中。检测铸造高性能钛合金和其它铸造金属材料中的夹杂物并将其移除的过程需要大量时间，成本可能很高，并且可能大大降低产出。铸锭中夹杂物的存在受铸造材料的方式的影响。例如，夹杂物可能由制造期间合金的不充分或不适当加热或混合而引起。因此，改进钛合金和其它金属材料锭的铸造方法和设备可减少或消除有问题的夹杂物在铸件中的存在率。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种熔化和铸造设备，包括熔化炉膛、与熔化炉膛流体连通的精炼炉膛以及与精炼炉膛流体连通的接收容器。接收容器包括限定出第一熔融材料路径的第一流出区域以及限定出第二熔融材料路径的第二流出区域。至少一把电子束枪取向成将电子导向接收容器，并调节熔融材料沿第一熔融材料路径和第二熔融材料路径的流动方向。本公开的另一方面涉及一种熔化和铸造设备，包括熔化炉膛、与熔化炉膛流体连通的精炼炉膛以及与精炼炉膛流体连通的接收容器。接收容器包括限定出第一熔融材料路径的第一流出区域以及限定出第二熔融材料路径的第二流出区域。至少一个熔化电源取成来将能量导向接收容器，并调节熔融材料沿第一熔融材料路径和第二熔融材料路径的流动方向。本公开的其它方面涉及一种铸造金属材料的方法。所述方法包括提供熔融金属材料，以及使熔融金属材料沿着包括限定出不同熔融材料路径的至少两个流出区域的接收容器流动，其中，每个流出区域与不同铸造位置相关。所述方法还包括选择性地加热所述至少两个流出区域之一上的金属材料，从而引导熔融金属材料沿着由加热的流出区域所限定的流径流动。本专利技术的其它应用领域将从下文提供的详细描述变得显而易见。应明白，尽管详细描述和本文中的任何特定示例指示本专利技术的特定实施例，但是仅意在说明目的且不意在限制本专利技术的范围。【专利附图】【附图说明】将从下文详细说明和附图中更全面地理解本专利技术，附图不一定按比例绘制，其中:图1是从第一角度观看的根据本公开的铸造系统的非限制性实施例的示意图；图2是从第二角度观看的图1所示铸造系统的示意图,示出铸锭；图3是从图2的角度观看的图1所示铸造系统的示意图，其中，铸造腔和相关腔的壁以及路径已经被移回以暴露铸造腔的内部；图4A和图4B是示意性示出图1所示铸造系统的熔化腔和铸造腔的内部的顶视图，其中，指示出从接收容器到替代坩埚中的替代熔融材料流径；图5是图1所示铸造系统的正视图，其中示出底板通道内的单独铸造模具；图6是图1所示铸造系统的侧视图，其中示出底板通道内的单独铸造模具；以及图7A到图7E示意性地示出根据本公开的接收容器构造的各替代实施例的顶视图。【具体实施方式】如本文一般所使用的，冠词“一个”和“所述”是指“至少一个”或“一个或多个”，除非另有指不。如本文一般所使用的，术语“包含”和“具有”意指“包括”。如本文一般所使用的，术语“约”是指鉴于测量的性质或精度，所测量的数量的误差的可接受程度。误差的典型的示例性程度可在给定值或值范围的20%、10%或5%内。本文所述的全部数值数量在全部示例中将被理解为用术语“约”修饰，除非另有指示。本文公开的数值数量是近似的且每个数值意指所述值和所述值周围的功能等效范围。最后，并非试图将等效物的理论的应用限于权利要求书的范围，每个数值应至少根据所报告的有效数字的位数以及通过应用一般的四舍五入法来解释。尽管本文所述的数值数量的近似值是如此，但是在实际测量值的特定示例中描述的数值数量尽可能精确地报告。本文所述的全部数值范围包括归入其中的全部子范围。例如，范围“I到10”意在包括介于其间的全部子范围并且包括所述最小值I和所述最大值10。本文所述的任何最大数值极限意在包括全部较低数值极限。本文所述的任何最小数值极限意在包括全部更高数值极限。在下文描述中，陈述特定细节来提供对本文所述物品和方法的各个实施例的透彻理解。然而，本领域一般技术人员将了解本文所述的实施例可在不具有这些细节的情况下实行。在其它示例中，与所述物品和方法相关的众所周知的结构和方法可能不会示出或不会进行详细描述以免不必要地混淆本文所述的实施例的描述。而且，本公开描述物品和方法的各个实施例的各个特征、方面和优点。然而，应明白本公开包括许多替代实施例，可通过以本领域技术人员可能发现有用的任何组合或子组合来组合本文所述的各个实施例的各个特征、方面和优点中的任何一个而实现替代实施例。例如钛合金和特定其它高性能合金的锭的铸造鉴于制造期间存在的极端条件和包括在合金中的材料的性质而可能是昂贵的并且在工艺上是困难的。在许多当前可用的冷炉膛铸造系统中，例如在惰性氛围中熔化的等离子弧或在真空熔化腔中熔化的电子束用于熔化回收废料、母合金和其它原材料并将其混合以制造所要合金。这两个铸造系统利用可包含高密度或低密度夹杂物的材料，其继而会造成品质较低且可能不稳定的热量或锭。被认为不稳定的铸造材料经常可被熔化且重新使用，但这类材料通常会被认为品质较低并且在市场上价值较低。因此，合金制造商根据预期输入到等离子和电子束铸造系统中的材料在每个热量/锭上承担相当大的货币风险。在利用等离子弧熔化或电子束熔化的铸造系统中，火把或火药的不适当施加可导致加热不足或加热过度，并且会产生夹杂物可幸存于熔化产品中的情况。这些特定类型的夹杂物是基合金材料和氛围气体(例如，氮气或氧气)之间接触的结果。电子束冷炉膛铸造系统被开发用来减小这些夹杂物可幸存于最终熔化产品中的可能性。电子束冷炉膛铸造系统通常利用结结合基于流体的冷却系统的铜炉膛来将炉膛的温度限制为低于铜材料的熔化温度的温度。虽然基于水的冷却系统是最常见的，但是其它系统(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔化和铸造设备，其包括：熔化炉膛；精炼炉膛，与所述熔化炉膛流体连通；接收容器，与所述精炼炉膛流体连通，所述接收容器包括限定出第一熔融材料路径的第一流出区域以及限定出第二熔融材料路径的第二流出区域；以及至少一把电子束枪，取向成将电子导向所述接收容器，并调节熔融材料沿所述第一熔融材料路径和所述第二熔融材料路径的流动方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TR莫克斯利，LG迪恩，TF索兰，EJ哈斯，DP奥斯汀，MJ阿诺德，ER马丁，
申请(专利权)人：ATI资产公司，
类型：
国别省市：