一种金属熔体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属熔体处理装置，包括恒温模具、加热层、保温层、测温装置、耐火层、支架、机械振动台和超声设备，机械振动台上设置有耐火层，耐火层上搁置有盛有金属熔体的恒温模具，恒温模具周围设置有保温层，保温层内侧壁设置有加热层，上端盖合有封盖，加热层下端内侧活动套接在耐火层外部，保温层固定连接在支架上，超声设备安装在保温层正上方且其超声波导入杆伸入到恒温模具中，恒温模具安装有测温装置。本发明专利技术的装置能对金属熔体同时施加功率超声波和机械振动，利用二者对金属熔体凝固组织的作用是互补增强的关系，从而改善金属材料的组织形态和性能，有效解决了单一物理场下处理金属熔体效率不明显的问题。

A Metal Melt Processing Device

【技术实现步骤摘要】
一种金属熔体处理装置
本专利技术涉及一种金属熔体处理装置，属于金属熔体处理方法

技术介绍
国内外研究表明，在凝固过程中对待处理金属熔体施加物理场的处理方法，已逐渐成为提高材料性能的重要工艺手段之一；施加物理场技术是指在金属熔体凝固前或凝固过程中对金属熔体施加一个或多个复合的物理场，利用金属和物理场的相互作用，从而改善其凝固过程和组织性能的一种技术；该技术操作简便且不会对金属熔体及环境产生污染。目前对待处理金属熔体施加物理场的设备主要有以下几种：(1)在金属熔体的凝固过程进行功率超声处理；(2)在金属熔体的凝固过程进行机械振动处理；(3)让金属熔体在磁场环境下凝固，即进行磁场处理；(4)对金属熔体导电，即进行电流处理。然而，在目前的金属铸造工艺中，对金属熔体的处理方法只能采用上述方法中的其中一种，无法通过多种方法之间产生的作用互补来实现更好的改善效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种金属熔体处理装置，以解决上述现有技术中存在的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种金属熔体处理装置，包括恒温模具、加热层、保温层、测温装置、耐火层、支架、机械振动台和超声设备，机械振动台上设置有耐火层，耐火层上搁置有盛有金属熔体的恒温模具，恒温模具周围设置有保温层，保温层内侧壁设置有加热层，上端盖合有封盖，加热层下端内侧活动套接在耐火层外部，保温层固定连接在支架上，超声设备安装在保温层正上方且其超声波导入杆伸入到恒温模具中，恒温模具安装有测温装置。超声设备包括功率超声发声器、超声波换能器、超声波变幅杆和超声波导入杆，超声波导入杆从恒温模具的上方插入金属熔体中。测温装置包括测温传感器，测温传感器连接到温度显示装置。超声波导入杆插入金属熔体中，插入的深度为2～5mm，超声波导入杆末端2-5mm处涂抹氧化锌。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的效果如下：（1）本专利技术的装置能对金属熔体同时施加功率超声波和机械振动，利用二者对金属熔体凝固组织的作用是互补增强的关系，从而改善金属材料的组织形态和性能，有效解决了单一物理场下处理金属熔体效率不明显的问题，采用支架固定保温层，防止机械振动损坏保温炉的电炉丝；（2）功率超声与机械振动的金属熔体处理装置结构简单，成本较低，且组装和拆卸方便，可应用于多种类的金属熔体处理，应用范围较广；（3）采用测温传感器，能够实时监控温度并控制温度变化；（4）涂抹氧化锌，起到隔离作用，也避免相互反应，避免污染金属溶液。附图说明图1是为本基于功率超声与机械振动的金属熔体处理装置的结构示意图；图2为不同外场作用下铝合金中富锰相形貌，其中，（a）不加外场；（b）超声场；（c）超声加机械振动场。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。实施例1：如图1所示，金属熔体处理方法采用的金属熔体处理装置包括恒温模具1、加热层2、保温层3、测温装置4、耐火层5、支架6、机械振动台7和超声设备8，机械振动台7上设置有耐火层5，耐火层5上搁置有盛有金属熔体的恒温模具1，恒温模具1周围设置有保温层3，保温层3内侧壁设置有加热层2，上端盖合有保温材料制作的封盖9，加热层2下端内侧活动套接在耐火层5外部，保温层3固定连接在支架6上，防止机械振动损坏保温炉的电炉丝，超声设备8安装在保温层3正上方且其超声波导入杆10活动穿过封盖后伸入到恒温模具1中，恒温模具1安装有测温装置4，超声设备8通过超声固定架固定连接且确保超声波导入杆10正对恒温模具1中心，支架6、机械振动台7和超声固定架置于台面上，耐火层采用不吸振的材料，通过对金属熔体同时施加功率超声波和机械振动，利用二者对金属熔体凝固组织的作用是互补增强的关系，从而改善金属材料的组织形态和性能。超声设备8包括功率超声发声器、超声波换能器、超声波变幅杆和超声波导入杆9，超声波导入杆从恒温模具的上方插入金属熔体中。测温装置4包括测温传感器，测温传感器安装在恒温模具1，通过耐高温电缆连接到温度显示装置，温度显示装置包括相互电连接的控制器和触控屏，控制器还连接有加热装置、机械振动台和超声设备，当温度达到设定值时，停止加热，当温度变低时，控制器控制加热层进行加热，通过控制器控制超声设备和机械振动台进行混合处理，并能够控制参数调节。超声设备中，通过超声波导入杆插入金属熔体中，插入的深度为2～5mm；超声设备使用前，超声波导入杆末端2-5mm处涂抹氧化锌，起到隔离作用，也避免相互反应，避免污染金属溶液。实施例1：一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法，该方法包括以下步骤：（1）预热恒温模具，直至恒温模具型腔内的温度达到250℃，恒温模具型腔的材料为H13钢；（2）将金属熔体加热至预设温度后，浇入恒温模具中，同时启动保温层内的加热层，通过保温层对恒温模具进行保温，其中，金属熔体的预设温度为液相线以上10～100℃的温度范围；加热层、保温层对恒温模具进行保温时，恒温模具内的温度保持在600-750℃；（3）将恒温模具放置在机械振动台上，向金属熔体施加机械振动，同时，通过超声设备对金属熔体进行功率超声振动，通过机械振动和功率超声的协同作用，从而在冷却金属熔体的过程改变金属熔体的物理结构，其中，机械振动台由下至上通过耐火层向金属熔体施加机械振动，机械振动频率的范围为10-50Hz，机械振动时间为30s-120s，超声设备从恒温模具的上方插入金属熔体中，对金属熔体进行功率超声振动，超声波频率为20KHz，超声波功率为0.6KW-2KW，超声时间为30s-120s，超声设备中，通过超声波导入杆插入金属熔体中，插入的深度为2～5mm。超声设备使用前，超声波导入杆末端2-5mm处涂抹氧化锌。超声波变幅杆的长度是超声波在金属熔体内传播的纵波的半波长的整数倍，超声波变幅杆由钛合金材料制得，其长度为127mm；超声波变幅杆在使用前需要预热一段时间。该处理方法的优点如下：（1）本专利技术采用功率超声与机械振动对金属熔体进行处理，处理简单容易，能提高金属熔体处理的效率和速率，细化了金属组织的富锰相，有效改善金属熔体的组织形态和性能，解决了单一物理场下处理金属熔体效率不明显的问题，常温情况下，处理后的金属强度280MPa（不加场强度189MPa，单加机械震动场230MPa，单加超声场228MPa），相比不加任何振动的情况下，提高百分之四十八，相比机械震动场提高百分之二十一，相比超声场提高百分之二十三，材料性能改善效果显著，在金属熔体处理工艺中开辟了新思路，尤其是复合场的处理技术在金属熔体处理技术上具有潜在的广阔前景，通过该方法，可以同时处理大量金属熔体，是一种适合工业化的规模处理方法，具有积极的技术推广与应用价值；（2）本专利技术通过对金属熔体同时施加功率超声波和机械振动，利用二者对金属熔体凝固组织的作用是互补增强的关系，从而改善金属材料的组织形态和性能；（3）功率超声与机械振动的金属熔体处理装置结构简单，成本较低，且组装和拆卸方便，可应用于多种类的金属熔体处理，应用范围较广。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内，因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属熔体处理装置，其特征在于：包括恒温模具（1）、加热层（2）、保温层（3）、测温装置（4）、耐火层（5）、支架（6）、机械振动台（7）和超声设备（8），机械振动台（7）上设置有耐火层（5），耐火层（5）上搁置有盛有金属熔体的恒温模具（1），恒温模具（1）周围设置有保温层（3），保温层（3）内侧壁设置有加热层（2），上端盖合有封盖（9），加热层（2）下端内侧活动套接在耐火层（5）外部，保温层（3）固定连接在支架（6）上，超声设备（8）安装在保温层（3）正上方且其超声波导入杆（10）伸入到恒温模具（1）中，恒温模具（1）安装有测温装置（4）。

【技术特征摘要】
1.一种金属熔体处理装置，其特征在于：包括恒温模具（1）、加热层（2）、保温层（3）、测温装置（4）、耐火层（5）、支架（6）、机械振动台（7）和超声设备（8），机械振动台（7）上设置有耐火层（5），耐火层（5）上搁置有盛有金属熔体的恒温模具（1），恒温模具（1）周围设置有保温层（3），保温层（3）内侧壁设置有加热层（2），上端盖合有封盖（9），加热层（2）下端内侧活动套接在耐火层（5）外部，保温层（3）固定连接在支架（6）上，超声设备（8）安装在保温层（3）正上方且其超声波导入杆（10）伸入到恒温模具（...

【专利技术属性】
技术研发人员：林波，夏松超，许锐，李浩宇，肖华强，张文馨，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52