[發明專利]一種基于功率超聲與機械振動的金屬熔體處理方法

在審

• 申請號: 201910295524.0
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109822079A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 林波;許銳;夏松超;李浩宇;肖華強;張文馨
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D27/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 胡緒東

本發明公開了一種基于功率超聲與機械振動的金屬熔體處理方法，該方法包括以下步驟：（1）預熱恒溫模具；（2）將金屬熔體加熱至預設溫度后，澆入恒溫模具中，同時啟動保溫層內的加熱層，通過保溫層對恒溫模具進行保溫；（3）將恒溫模具放置在機械振動臺上，向金屬熔體施加機械振動，同時，通過超聲設備對金屬熔體進行功率超聲振動。本發明采用功率超聲與機械振動對金屬熔體進行處理，處理簡單容易，能提高金屬熔體處理的效率和速率，有效改善金屬熔體的組織形態和性能，解決了單一物理場下處理金屬熔體效率不明顯的問題。

技術領域

本發明涉及一種基于功率超聲與機械振動的金屬熔體處理方法，屬于金屬熔體處理方法技術領域。

背景技術

國內外研究表明，在凝固過程中對待處理金屬熔體施加物理場的處理方法，已逐漸成為提高材料性能的重要工藝手段之一；施加物理場技術是指在金屬熔體凝固前或凝固過程中對金屬熔體施加一個或多個復合的物理場，利用金屬和物理場的相互作用，從而改善其凝固過程和組織性能的一種技術；該技術操作簡便且不會對金屬熔體及環境產生污染。

目前對待處理金屬熔體施加物理場的方法主要有以下幾種：(1)在金屬熔體的凝固過程進行功率超聲處理；(2)在金屬熔體的凝固過程進行機械振動處理；(3)讓金屬熔體在磁場環境下凝固，即進行磁場處理；(4)對金屬熔體導電，即進行電流處理。

然而，在目前的金屬鑄造工藝中，對金屬熔體的處理方法只能采用上述方法中的其中一種，無法通過多種方法之間產生的作用互補來實現更好的改善效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于功率超聲與機械振動的金屬熔體處理方法，以解決上述現有技術中存在的問題。

本發明采取的技術方案為：一種基于功率超聲與機械振動的金屬熔體處理方法，該方法包括以下步驟：

（1）預熱恒溫模具；

（2）將金屬熔體加熱至預設溫度后，澆入恒溫模具中，同時啟動保溫層內的加熱層，通過保溫層對恒溫模具進行保溫；

（3）將恒溫模具放置在機械振動臺上，向金屬熔體施加機械振動，同時，通過超聲設備對金屬熔體進行功率超聲振動。

金屬熔體處理方法采用的金屬熔體處理裝置包括恒溫模具、加熱層、保溫層、測溫裝置、耐火層、支架、機械振動臺和超聲設備，機械振動臺上設置有耐火層，耐火層上擱置有盛有金屬熔體的恒溫模具，恒溫模具周圍設置有保溫層，保溫層內側壁設置有加熱層，上端蓋合有封蓋，加熱層下端內側活動套接在耐火層外部，保溫層固定連接在支架上，超聲設備安裝在保溫層正上方且其超聲波導入桿伸入到恒溫模具中，恒溫模具安裝有測溫裝置。

超聲設備包括功率超聲發聲器、超聲波換能器、超聲波變幅桿和超聲波導入桿，超聲波導入桿從恒溫模具的上方插入金屬熔體中。

測溫裝置包括測溫傳感器。

步驟（1）中恒溫模具的預熱溫度為250℃。

步驟（2）中，金屬熔體的預設溫度為液相線以上10～100℃的溫度范圍；加熱層、保溫層對恒溫模具進行保溫時，恒溫模具內的溫度保持在600-750℃。

步驟（3）中，機械振動臺向金屬熔體施加機械振動，機械振動頻率的范圍為10-50Hz，機械振動時間為30s-120s。

步驟（3）中，超聲設備插入金屬熔體中，對金屬熔體進行功率超聲振動，超聲波頻率為20KHz，超聲波功率為0.6KW-2KW，超聲時間為30s-120s。

超聲設備中，通過超聲波導入桿插入金屬熔體中，插入的深度為2～5mm；超聲設備使用前，超聲波導入桿末端2-5mm處涂抹氧化鋅。

本發明的有益效果：與現有技術相比，本發明的效果如下：