[發明專利]一種差壓鑄造坩堝爐

在審

• 申請號: 202210384430.2
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114749634A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉永珍;麻永林;陳重毅;邢淑清;宋志起;鮑鑫宇;宮美娜;白慶偉
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: B22D18/00
• 分類號: B22D18/00;B22D35/04;B22D35/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

本發明公開一種差壓鑄造坩堝爐，包括坩堝、加熱元件和電磁線圈，電磁線圈設置于坩堝的外部，電磁線圈與外部電源相連，電磁線圈能夠產生磁場，坩堝位于電磁線圈產生的磁場內。工作時，加熱元件對坩堝進行加熱，繼而實現對坩堝內鋁合金熔體進行加熱保溫的目的，使得鋁合金熔體保持在熔融狀態；在坩堝外部設置電磁線圈，電磁線圈與外部電源相連，電磁線圈通電能夠產生磁場，從而對坩堝內的熔體施加電磁處理，對熔體內的能量體系產生影響，補償熔體內部形成臨界晶核所需的能量，降低形核過程所需的形核激活能，促進熔體克服形核壁壘，進而增加熔體內初生晶核的數量，提高熔體內形核率，從而對最終的鑄件到晶粒細化的作用，提升成品鑄件的性能。

技術領域

本發明涉及冶金設備及其周邊配套設施技術領域，特別是涉及一種差壓鑄造坩堝爐。

背景技術

差壓鑄造又稱“反壓鑄造”，金屬熔體在壓差的作用下，充填到預先有一定壓力的鑄型中，進行凝固而獲得鑄件的一種工藝方法。在較高的凝固保壓壓力作用下可使金屬熔體通過狹窄的晶間空隙，對孤立液相區產生良好的補縮，非常適合生產高氣密性的復雜輪廓的鑄件，且鑄件輪廓清晰，尺寸精確。在差壓鑄造過程中，坩堝內壓力大于鑄型內壓力，在壓力差的作用下，坩堝內的鋁合金液經升液管填充鑄型，在順序凝固的過程中，坩堝內的鋁合金液不斷地對鑄件進行補縮，并在較高的壓力下凝固。

獲得均勻細小的等軸晶可顯著降低鑄造缺陷，提高材料的機械性能。通常從改變相結構及晶體形態來控制凝固組織，其中，相結構直接受合金成分的影響，而晶體形態及晶粒尺寸是由凝固過程所決定的。過冷熔體增加過冷度可顯著增加固液相吉布斯自由能差、降低臨界形核功，這種體系能量干預可達到晶粒細化的目的。例如快速凝固技術，盡管能得到細小的晶粒尺寸，甚至納米晶，但其無法制備大尺寸鑄錠而難以實現工業化生產。異質形核則更容易實現大截面鑄錠的晶粒細化。通過添加變質劑抑制晶粒長大獲得細化組織，液態金屬在固相質點表面形核可大大降低表面能，但對材料本身造成污染。例如在鋁合金中加入Al-5Ti-B能實現晶粒的顯著細化，但形成的TiB2在金屬中偏聚會損害最終產品的性能。上述方法都具有各自的局限性，難以實現工業化推廣。

隨著汽車輕量化進程的持續推進，零部件標準逐漸提高，差異鑄造鋁合金產品遇到了由于凝固均質化過程不可控帶來的機械性能和充型性能難以提高的瓶頸。

在鋁合金差壓鑄造過程中，坩堝爐的主要作用是為差壓鑄造設備提供鋁合金熔體，現有技術中的差壓鑄造坩堝爐，只是簡單的熔爐，熱量經坩堝傳給爐料，無法實現熔體的處理以細化鑄件晶粒。

因此，如何改變現有技術中，工業化生產用差壓鑄造設備工作時無法實現晶粒細化，導致產品性能不佳的現狀，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種差壓鑄造坩堝爐，以解決上述現有技術存在的問題，提高熔體形核率，促進鑄件晶粒細化，從而提升鑄件質量及性能。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種差壓鑄造坩堝爐，包括：

坩堝，所述坩堝能夠容納鋁合金熔體；

加熱元件，所述加熱元件設置于所述坩堝的外部，所述加熱元件能夠利用所述坩堝對所述鋁合金熔體進行加熱；

電磁線圈，所述電磁線圈設置于所述坩堝以及所述加熱元件的外部，所述電磁線圈與外部可控電磁能電源相連，所述電磁線圈能夠產生磁場，所述坩堝位于所述電磁線圈產生的磁場內。

優選地，所述電磁線圈連接有可控電磁能電源，所述可控電磁能電源能夠控制所述電磁線圈產生的磁場。

優選地，所述電磁線圈繞所述坩堝的軸線螺旋環繞設置于所述坩堝的外部。

優選地，所述電磁線圈套設于所述加熱元件的外部，所述加熱元件與所述電磁線圈之間設置有隔熱層，所述隔熱層由納米隔熱材料制成。