[發明專利]一種輕合金熔體磁致振動凝固的裝置及方法

有效

• 申請號: 201610751557.8
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106282869B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 樂啟熾;張志強;胡文義;柏媛媛;寶磊;崔建忠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22F3/02
• 分類號: C22F3/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種輕合金熔體磁致振動凝固的裝置，包括振動桿、固定架蓋板和感應磁場產生系統；所述的振動桿固定于固定架蓋板的中心位置，振動桿的周向外側設置有感應磁場產生系統，振動桿通過感應磁場產生系統提供振動驅動力；該裝置采用磁致振動方式，在輕合金熔體處理過程中，將振動桿伸入輕合金熔體中，磁致振動的機械波通過振動桿被導入輕合金熔體，進而改變合金凝固行為；

所述的振動桿材質為低碳鋼、石墨或鈦合金中的一種；

振動桿的上方設置方式有如下兩種：

第一種：所述的振動桿為階梯桿，階梯桿細端穿過固定架蓋板，固定架蓋板上部的階梯桿細端設置有彈簧壓片，在彈簧壓片與固定架蓋板之間設置有彈簧；階梯桿粗端的階梯臺緊鄰固定架蓋板下表面；

第二種：所述的振動桿的上端設置有永久磁鐵，振動桿的永久磁鐵端吊接在固定架蓋板的下表面；所述的帶有永久磁鐵的振動桿的上端設置有法蘭盤結構，帶有永久磁鐵的振動桿通過螺栓固定于固定架蓋板的下表面，帶有永久磁鐵的振動桿和固定架蓋板之間設置有橡膠墊片，且螺栓對應固定架蓋板的部分為螺紋結構，螺栓對應橡膠墊片和振動桿部分為光桿。

2.如權利要求1所述的輕合金熔體磁致振動凝固的裝置，其特征在于，所述的振動桿采用分體式結構，分為振動桿上桿和振動桿下桿，振動桿上桿和振動桿下桿之間通過螺紋結構或固定銷連接。

3.如權利要求1所述的輕合金熔體磁致振動凝固的裝置，其特征在于，所述的感應磁場產生系統為勵磁線圈；所述的感應磁場產生系統配裝有冷卻系統，冷卻方式有兩種：

第一種，采用中空的勵磁線圈，冷卻水加入勵磁線圈的中空管道內，進行冷卻；

第二種，將勵磁線圈置于冷卻水腔中，向冷卻水腔中通入冷卻水，對勵磁線圈進行冷卻。

4.一種輕合金熔體磁致振動凝固的方法，其特征在于，采用權利要求1所述的裝置，按照以下步驟進行：

步驟1，準備工作：

(1) 坩堝中熔煉輕合金，并保溫；其中，輕合金熔體的保溫溫度高于輕合金熔體液相線50~100℃；

(2) 將振動桿預熱，預熱溫度為輕合金熔煉溫度±20℃，保溫0.5~1h；

(3) 將預熱后的振動桿浸入輕合金熔體；

步驟2，輕合金熔體的磁致振動處理：

向感應磁場產生系統通入交流電，交流電頻率為1~100Hz，電流強度為10~250A，振動桿產生相應頻率的振動；進行輕合金熔體磁致振動處理的時間為5~250s；磁致振動處理時，輕合金熔體的溫度為保溫溫度；

步驟3，輕合金凝固：

將磁致振動處理后的輕合金進行冷卻，凝固后，獲得輕合金鑄錠。

5.如權利要求4所述的輕合金熔體磁致振動凝固的方法，其特征在于，所述步驟1(1)的具體操作為：按照輕合金配比配料，將輕合金加入坩堝中，熔煉至熔融狀態，進行精煉、凈化處理，在坩堝中保溫10~15min至熔體溫度均勻，得到輕合金熔體，其中，輕合金熔體的保溫溫度高于輕合金熔體液相線50~100℃；

所述步驟1(2)中，將振動桿預熱前，向感應磁場產生系統的冷卻系統中，通入冷卻水，待冷卻水水流穩定后，將振動桿進行預熱；所述步驟1(2)中，所述的振動桿進行預熱的方式為采用乙炔烘烤后在立式管式爐中保溫；

所述步驟1(3)中，所述的將振動桿浸入輕合金熔體中，采用升降裝置調節，振動桿浸入輕合金熔體中的深度為1~3cm。

6.如權利要求4所述的輕合金熔體磁致振動凝固的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述的冷卻為在坩堝外側直接噴水冷卻，或把熔體移入鑄造模后在鑄造模外側噴水冷卻，或把熔體移入半連續鑄造結晶器中噴水冷卻。

7.如權利要求4所述的輕合金熔體磁致振動凝固的方法，其特征在于，所述的輕合金熔體磁致振動凝固的方法中，當輕合金為鎂合金時，鎂合金熔體在整個過程中均要采用CO₂+5%SF₆混合氣體進行保護。