[實(shí)用新型]穩(wěn)恒磁場(chǎng)下鋁合金低壓鑄造裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520947904.5
• 申請(qǐng)日: 2015-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205183744U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李傳軍;郭銳;賈尚華;何盛亞;曹洋;玄偉東;任忠鳴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22D18/04
• 分類(lèi)號(hào): B22D18/04
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種金屬材料凝固裝置，特別是涉及一種金屬材料低壓鑄造裝置，應(yīng)用于合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)中，低壓鑄造方法被廣泛應(yīng)用于合金的鑄造過(guò)程。該方法的優(yōu)勢(shì)在于原料利用率高，鑄件缺陷少，氧化夾雜物少，尺寸精度高，澆鑄速度便于調(diào)節(jié)。但是，通過(guò)低壓鑄造法獲得的鑄件，其凝固組織一般由外部的柱狀晶和中心的等軸晶組成，晶粒較粗大。該類(lèi)型組織嚴(yán)重降低了鋁合金鑄坯的性能。

晶粒尺寸對(duì)于金屬材料的力學(xué)性能有著重要的影響。研究表明，材料的強(qiáng)度及塑性均隨著晶粒尺寸的減小而提高。因此，細(xì)化晶粒是提高材料力學(xué)性能的重要方法之一。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的晶粒細(xì)化方法包括添加細(xì)化劑和機(jī)械攪拌等。細(xì)化劑的細(xì)化效果顯著，但其添加會(huì)造成環(huán)境污染，同時(shí)也改變了合金成分，影響合金的回收利用。熔體攪拌過(guò)程會(huì)增加金屬熔體與空氣的接觸，使氧化物夾雜的生成量增加，污染熔體。因此，為克服傳統(tǒng)低壓鑄造方法存在的缺陷，以獲得晶粒細(xì)小的鑄造產(chǎn)品，研發(fā)一種新的低壓鑄造裝置成為亟待解決的技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種穩(wěn)恒磁場(chǎng)下鋁合金低壓鑄造裝置，能夠獲得晶粒細(xì)小的合金組織。本實(shí)用新型低壓鑄造裝置產(chǎn)生的穩(wěn)恒磁場(chǎng)能夠抑制合金熔體的形核，增大形核過(guò)冷度，增加形核速率，從而實(shí)現(xiàn)鑄件組織的細(xì)化，因此，利用本實(shí)用新型穩(wěn)恒磁場(chǎng)獲得具有一定過(guò)冷度的合金熔體，在過(guò)冷條件下進(jìn)行澆鑄，可以細(xì)化晶粒，改善鑄件的凝固組織，提高鑄件性能。

為達(dá)到上述實(shí)用新型創(chuàng)造目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種穩(wěn)恒磁場(chǎng)下鋁合金低壓鑄造裝置，由鑄型、坩堝、加熱和溫控裝置組成，合金熔體注入坩堝內(nèi)，加熱和溫控裝置主要由加熱體和熱電偶組成，加熱體在坩堝外圍對(duì)合金熔體進(jìn)行加熱，熱電偶的測(cè)試端浸入坩堝內(nèi)的合金熔體中并接近坩堝底部，熱電偶的信號(hào)輸出端與溫度檢測(cè)控制儀連接，溫度檢測(cè)控制儀控制加熱體的輸出功率；鑄型的型腔開(kāi)口與升液管的頂端開(kāi)口連通，升液管的底端開(kāi)口浸入坩堝內(nèi)的合金熔體中，并使升液管的底端開(kāi)口接近坩堝底部，使升液管的內(nèi)腔兩端分別與鑄型的型腔和坩堝內(nèi)腔連通；在坩堝外部還設(shè)有加壓室，加壓室的內(nèi)腔保持密封，加壓室的內(nèi)腔表面緊密結(jié)合耐壓的隔熱夾層，將加熱體和坩堝一并設(shè)置于加壓室的內(nèi)腔中，使坩堝內(nèi)的液面上方和坩堝外部的密封空間形成氣壓腔，加熱體的導(dǎo)線和熱電偶皆穿過(guò)加壓室壁和隔熱夾層，坩堝設(shè)置于加壓室內(nèi)腔中的隔熱夾層上方設(shè)置的剛玉夾層上；還設(shè)有穿過(guò)加壓室壁和隔熱夾層的進(jìn)氣管，進(jìn)氣管的底端開(kāi)口浸入到坩堝內(nèi)的合金熔體中，并使進(jìn)氣管的底端開(kāi)口接近坩堝底部，進(jìn)氣管的頂端開(kāi)口與吹氣裝置的供氣口連通，從進(jìn)氣管向坩堝內(nèi)的合金熔體中通入惰性氣體，使加壓室的氣壓腔氣壓增加，將坩堝內(nèi)的合金熔體通過(guò)升液管壓入鑄型中進(jìn)行澆鑄；在加壓室的外側(cè)還設(shè)有強(qiáng)磁體，強(qiáng)磁體向坩堝內(nèi)的合金熔體施加穩(wěn)恒磁場(chǎng)。采用該裝置進(jìn)行鑄造時(shí)，先利用加熱體將坩堝內(nèi)的合金材料熔化成合金熔體，通過(guò)安裝在隔熱夾層外部的磁體向坩堝中的熔體施加穩(wěn)恒磁場(chǎng)。當(dāng)熔體溫度降低時(shí)，施加穩(wěn)恒磁場(chǎng)可以使合金熔體的溫度降至液相線以下的設(shè)定溫度，這一溫度比同等條件下不施加磁場(chǎng)時(shí)熔體的過(guò)冷溫度更低。調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度可以控制熔體的過(guò)冷度大小。利用熱電偶監(jiān)控合金熔體溫度。在獲得不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下合金熔體對(duì)應(yīng)的過(guò)冷溫度后，將合金熔體降溫至液相線與對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度下形核溫度之間的設(shè)定的溫度，熔體處于過(guò)冷狀態(tài)，但并未發(fā)生凝固。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)氣管入惰性氣體，增大加壓室的壓強(qiáng)，將過(guò)冷熔體迅速壓入鑄型中，進(jìn)行鑄造，獲得晶粒細(xì)小的凝固組織。穩(wěn)恒磁場(chǎng)能夠抑制金屬熔體形核，增大形核過(guò)冷度，本發(fā)明利用該現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)了低壓鑄造裝置，以實(shí)現(xiàn)鋁合金鑄造過(guò)程的晶粒細(xì)化。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，鑄型設(shè)置于坩堝的上方，升液管豎直設(shè)置，升液管的頂端與鑄型的底部開(kāi)口連通。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)用新型裝置利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)抑制合金熔體形核，增大形核過(guò)冷度，并利用穩(wěn)恒磁場(chǎng)控制合金熔體的過(guò)冷度，得過(guò)冷態(tài)的金屬熔體，然后對(duì)過(guò)冷金屬熔體鑄造，實(shí)現(xiàn)鑄造產(chǎn)品的晶粒細(xì)化，在鑄造過(guò)程中施加磁場(chǎng)不會(huì)引入其他雜質(zhì)，是一種理想的晶粒細(xì)化方法；

2.本實(shí)用新型裝置在低壓鑄造過(guò)程引入穩(wěn)恒強(qiáng)磁場(chǎng)，不影響現(xiàn)有的鑄造條件和設(shè)備，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例穩(wěn)恒磁場(chǎng)下鋁合金低壓鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。