一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法

本发明属于真空感应熔炼、铸造，具体涉及一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法。

背景技术：

1、高温合金能够在600℃以上的高温环境下承受较大的复杂应力长期稳定工作，通常以铁、钴、镍为基体通过添加合金元素获得优异的抗疲劳和抗蠕变性能、良好的抗腐蚀性能和高温强度及组织稳定性。是现代国防建设中不可替代的关键材料，广泛应用于航空航天、海上舰船等领域。

2、增材制造技术也被称为3d打印技术。是通过逐层堆叠或添加材料，铸件构建三维物体。相较于传统减材制造技术，增材制造技术在设计和制造上灵活性和功能性更强，而且在复杂结构设计和一体化成形方面具有独特的优势，近几年收到近净成形领域研究者们的关注。

3、目前粉末是金属增材制造技术应用最普遍的原材料，在打印过程中存在预铺粉型和同轴送粉型两种粉末输送方式。由于不同生产方式、生产设备、原材料性质等方面存在差异，目前增材制造用金属粉末尚未形成统一的评价标准。但整体来看，均会对粉末的成分、气体含量、球形度、粒径范围、流动性、松装密度等分别做出要求。如：选区激光熔化成型技术要求粉末粒径在(15-53)μm范围内，电子束选区熔化成型技术要求粉末粒径在(15-105)μm范围内。当前主要采用惰性气体雾化法(viga)和等离子旋转电极雾化法(prep)制备合金粉末。viga法因具有细粉收得率高、气体元素含量少、球形度相对较高、成本较低等优势得到广泛应用。

4、如前所述，增材制造合金粉末的质量评价指标涉及到粉体化学成分、气体含量、球形度、粒径范围、流动性、松装密度等多个评价指标，加之国产气雾化制粉技术和设备起步相对较晚，因此在生产过程中相当一部分合金粉末无法直接应用于增材制造而成为废旧粉末。真空感应熔炼技术在生产过程中的真空气氛具有良好的脱气效果，同时配合合理的精炼工艺，可以极大程度上降低合金熔体的气体含量，将之应用于增材制造废旧粉末的重熔回收，有助于重熔合金锭中气体元素的脱除和二次制备粉末o、n含量的降低。但由于废旧粉末尺寸较小，松装密度较低，因此在冶炼前很难一次将全部粉末装入坩埚中，因此在粉末真空感应熔炼过程中有相当部分的粉末需经过二次重熔加入坩埚内，而传统加料仓依据块状原料的加入而设计，无法应用于废旧粉末的二次加料；而通过金属原料箔材包裹的方式加料一方面会浪费大量金属箔材，影响重熔合金锭成分控制，另一方面会造成大量的人力物力浪费。因此解决真空感应熔炼过程中废旧粉末的二次加料问题，对于实现废旧粉末重熔回收，降低增材制造高温合金粉末生产成本具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法。本发明的技术方案是：

2、一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，所述加料方法通过使用二次加料仓实现，所述加料仓由上加料桶、下加料桶、紧固用羊角螺栓、上固定板和下固定板组成，上加料桶底部外侧设有两个上固定板，下加料桶底部外侧设有两个下固定板，通过紧固用羊角螺栓穿入上固定板和下固定板，实现上加料桶和下加料桶的连接，所述二次加料方法具体包括以下步骤：

3、步骤1、根据冶炼合金成分，选取正方形金属箔材，将金属箔材沿对角线折叠，再将折叠边及底角进一步折叠，使之成为“金属桶”形状，确保装入高温合金金属粉末后不漏出；

4、步骤2、将折叠后的金属箔材开口向上置于下加料桶中，金属箔材的上部箔材边沿下加料桶上边缘向外翻折固定；

5、步骤3、将上加料桶置于翻折固定后的桶状金属箔材上侧，随后将下固定板上的紧固用羊角螺栓翻至上固定板上方并拧紧，将上下加料桶与金属箔材固定在一起；

6、步骤4、从上加料桶上方加入待二次加料的高温合金金属粉末，装好后将二次加料仓置于真空感应熔炼炉加料转塔内备用；

7、步骤5、待坩埚内高温合金金属粉末上部出现初始熔池后，将二次加料仓由加料转塔吊入炉体内坩埚上部，通过初始熔池的热量熔化二次加料仓底部金属箔材，随后缓慢上移二次加料仓，使高温合金金属粉末缓慢流入坩埚内，完成二次加料。

8、进一步的，上述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述二次加料仓主体由金属材料制成，包括但不限于45#钢等。

9、进一步的，上述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述金属箔材包括但不限于金属镍箔、金属铝箔等，一般情况下采用单层金属箔材即可。

10、进一步的，上述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述二次加料仓的上加料桶下部内壁设有凸起，所述凸起插入固定有桶状金属箔材的下加料桶内。

11、进一步的，上述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，二次加料仓的具体尺寸根据所用的真空感应熔炼炉具体尺寸进行确定。

12、进一步的，上述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，公转中上加料桶通过连接装置与真空感应熔炼炉加料装置相互匹配。

13、本发明的优点及有益效果：

14、本发明能够实现真空感应熔炼回收高温合金粉末过程中高温合金粉末的二次加料，避免了现有方法因引入金属箔材过多影响成分控制的问题，有效提高了真空感应熔炼回收高温合金粉末的装炉量和冶炼量，大幅度提高了冶炼效率和生产效率，降低了生产成本。本发明适用于绝大多数增材制造高温合金粉末在真空感应熔炼过程的二次加料，实用性强。具有很高的经济价值。

技术特征：

1.一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述加料方法通过使用二次加料仓实现，所述加料仓由上加料桶、下加料桶、紧固用羊角螺栓、上固定板和下固定板组成，上加料桶底部外侧设有两个上固定板，下加料桶底部外侧设有两个下固定板，通过紧固用羊角螺栓穿入上固定板和下固定板，实现上加料桶和下加料桶的连接，所述二次加料方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述二次加料仓主体由金属材料制成，包括但不限于45#钢。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述金属箔材包括但不限于金属镍箔、金属铝箔。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，所述二次加料仓的上加料桶下部内壁设有凸起，所述凸起插入固定有桶状金属箔材的下加料桶内。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，二次加料仓的具体尺寸根据所用的真空感应熔炼炉具体尺寸进行确定。

6.根据权利要求1所述的一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法，其特征在于，公转中上加料桶通过连接装置与真空感应熔炼炉加料装置相互匹配。

技术总结本发明属于真空感应熔炼、铸造技术领域，具体涉及一种用于高温合金粉末真空感应熔炼的二次加料方法。通过设计二次加料仓，给出了高温合金粉末真空感应熔炼二次加料方法，所述方法可根据实际生产情况实现高温合金粉末真空感应熔炼过程的二次加料。本发明适用于大多数高温合金粉末真空感应熔炼过程，提高了高温合金粉末真空感应熔炼效率，降低熔炼成本，经济效益显著。同时也可推动真空感应熔炼技术在高温合金粉末重熔领域的应用。技术研发人员：柴宏宇,谢君,李金国,梁静静,侯桂臣,周亦胄,孙晓峰受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/4