[發(fā)明專利]一種熔體電磁攪拌式低壓鑄造裝置及鑄造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711302710.X
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107855495A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 李新雷;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發(fā)明屬于特種鑄造裝備技術領域，涉及一種熔體電磁攪拌式低壓鑄造裝置及鑄造方法，旨在低壓鑄造生產輕質合金、金屬基復合材料等合金材料構件時，采用真空電磁攪拌除氣及持續(xù)電磁攪拌方法，保障熔體成分均勻性及提高鑄件的最終質量和性能。

背景技術

低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，并在一定壓力下凝固成形的一種方法，目前已在航空、航天、船舶、汽車、電力等工業(yè)領域內得到了廣泛應用?？捎糜阼T造方法成形生產的金屬基復合材料，如鋁基復合材料和鎂基復合材料，具有優(yōu)異的強韌性而逐漸得到重視和推廣應用。但是采用低壓鑄造方法生產此類材料鑄件時，存在較大難度：一是現(xiàn)有的低壓鑄造裝置澆注前的準備工作時間較長且無法實現(xiàn)對熔體的持續(xù)攪拌，而金屬基復合材料由于熔體內分散有眾多顆粒增強相，必須對金屬熔體長時間持續(xù)攪拌，否則熔體內比重較輕的成分會逐漸上浮到上層，對最終的鑄件質量造成影響；二是液態(tài)金屬基復合材料易氧化，且內部易存在較多氣體，如不對其加強攪拌和除氣的話，會在鑄件中形成大量的氧化夾雜和氣孔。此外，對于一些凝固溫度范圍較寬的合金，如鋁銅類合金ZL205A等，靜置時間過長的話，也會在熔體內部產生成分不均勻現(xiàn)象。

文獻“穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置，中國實用新型專利，李傳軍，申請?zhí)枺?01520947904.5”公開了一種穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置，該方法在低壓鑄造過程中施加穩(wěn)恒磁場，起到增大金屬熔體過冷度、增加形核速率、細化凝固組織的作用。但是該方法僅利用穩(wěn)恒磁場增大熔體過冷度，未對熔體施加交變磁場攪拌控制，無法進行除氣處理和較難保證大粘度金屬熔體的成分均勻性。文獻“一種鋁合金低壓鑄造裝置，中國發(fā)明專利，劉祖川，申請?zhí)?01610980436.0”公開了一種鋁合金低壓鑄造裝置，利用電磁場對鋁合金熔體進行電磁攪拌，起到促進熔體內部流動、細化熔體內部組織和促進排氣出渣的作用和效果。但是該裝置設置在升液管與鑄型之間，僅能對流過升液管的熔體施加電磁攪拌，不能對坩堝內的熔體施加攪拌，熔體的成分均勻性無法保障。

文獻“一種鋁合金真空提拉除氣裝置，中國發(fā)明專利，李強，公開號ZL201010554336.4”公開了一種可用于反重力鑄造的真空提拉除氣裝置，該方法通過提拉真空除氣機上下提拉攪動坩堝內金屬液，由于負壓作用，合金液溶解的氣體會自動析出、擴散出來，提高合金液的品質。但是該方法在反重力鑄造澆注時，需要移走提拉真空除氣機，無法在準備鑄型和澆注期間持續(xù)對熔體施加真空攪拌。

發(fā)明內容

要解決的技術問題

為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種熔體電磁攪拌式低壓鑄造裝置及鑄造方法，克服現(xiàn)有低壓鑄造設備無法采用真空除氣結合交變電磁場攪拌的不足。

技術方案

一種熔體電磁攪拌式低壓鑄造裝置，包括熔化爐1、坩堝3、密封圈5、進排氣及壓力信號接口6、蓋板7、真空氣源9和電控氣動截止閥10；其特征在于還包括側強磁體2、底部強磁體13和變頻電源12；側強磁體2位于熔化爐1的四周，底部強磁體13為熔化爐1的底部，兩個強磁體與變頻電源12實現(xiàn)電連接；所述側強磁體2和底部強磁體13采用線圈結構。

所述側強磁體2和底部強磁體13的尺寸使得坩堝3內的金屬液被包覆。

一種利用所述熔體電磁攪拌式低壓鑄造裝置進行鑄造的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：采用熔化爐對鑄造材料進行加熱熔化形成金屬液或金屬，將蓋板放置在坩堝上并密封，打開電控氣動截止閥10，對密封的坩堝進行抽真空；

同時，啟動變頻電源12使得側強磁體2和底部強磁體13通電，坩堝3內的金屬液由于電磁推力產生水平旋轉或螺旋運動，實現(xiàn)熔體的真空除氣處理；

步驟2：關閉電控氣動截止閥，將升液管4穿過蓋板7，插入坩堝3內腔，放置鑄型8并與升液管4連接；

步驟3：通過進排氣及壓力信號采集孔6往坩堝內通入高壓惰性氣體或純凈壓縮空氣，使坩堝內金屬液在壓力作用下，沿升液管流動進入鑄型型腔并凝固成形，獲得鑄件；此過程中，變頻電源12繼續(xù)通電對熔體施加電磁攪拌。

有益效果