A casting device and method for reducing alloy segregation. The device is composed of smelting system, pouring system, mold, bottom rotating disk, connecting shaft and centrifugal barrel. The method is to melt alloy by induction heating. The mold is embedded in the centrifugal barrel in the multi-dimensional shear flow application device. Driven by the connecting shaft, the centrifugal barrel rotates together with the bottom rotating disk, making the mold move in a composite way, and the alloy melt solidifies, that is, to reduce the segregation in the alloy Even eliminated. The invention adopts induction smelting and multi-dimensional shear flow technology to realize significant reduction or even elimination of segregation in alloy ingot. In the process of melt solidification, multi-dimensional shear flow, on the one hand, promotes the homogenization of melt concentration on the macro scale, on the other hand, with the effect of anisotropic surface tension, causes the splitting of crystal growth process and promotes the refinement of ingot grain size. The invention eliminates the macrosegregation of the M50 steel ingot, significantly reduces the microsegregation of the Al \u2011 7wt% Si alloy ingot, has the advantages of short casting period, low cost and less limitation on the complexity of the product.
【技术实现步骤摘要】
一种减弱合金偏析的多维剪切流铸造装置和方法
本专利技术涉及一种减弱合金偏析的铸造装置和方法。具体地说,是在合金熔体凝固过程中利用多维剪切流促进元素的均匀分布和晶粒的细化,由此减弱合金偏析的铸造技术。
技术介绍
成分偏析是在金属凝固过程中溶质再分配造成的,液固界面前沿溶质原子不断富集,在最后凝固的地方产生偏析相[文献一M.C.Flemings,SolidificationProcessing,McGraw-Hill,NewYork,1974]。宏观偏析是溶质元素和杂质元素浓缩的液相在某种机制的作用下发生流动,形成与铸坯同等尺度的偏析。连铸大板坯中的中心偏析、小型坯中的V形偏析、铸锭中的逆V形偏析等都是典型的宏观偏析[文献二高宏适.控制等轴晶尺度和形态降低宏观偏析[J].世界金属导报,2019,B08:1-7]。通常,由于偏析产生的脆性偏析相会恶化合金的力学性能[文献三李煦,李丽,韩露,杨光,刘宗杰.1420铝锂合金锻件质量管控措施[J].宇航材料工艺,2017,6:87-90]。对铸锭进行开坯-轧制-扩散热处理,很难使偏析无害化,所以要求开发出铸造时不产生宏观偏析和减弱微观成分偏析的技术[文献二高宏适.控制等轴晶尺度和形态降低宏观偏析[J].世界金属导报,2019,B08:1-7.]。快速凝固是彻底消除偏析的一个极端方法,一般在极高冷却速度(104~109℃)或深过冷(过冷度达几十到几百摄氏度)条件下实现,合金以极快的速度从液态转变为固态,使溶质原子被液固界面捕捉进入固相内部,实现溶质原子的均匀化[文献四P.V ...
【技术保护点】
1.一种减弱合金偏析的铸造装置,其特征由熔炼系统、浇注系统、铸型、底部转动盘,联接轴,离心桶组成;铸型嵌在离心桶内,离心桶通过联接轴与底部转动盘相连;底部转动盘在电机控制下转动,离心桶通过联接轴驱动而旋转,底部转动盘和离心桶的转速比通过更换联接轴齿轮从而调整传动比来实现。/n
【技术特征摘要】
1.一种减弱合金偏析的铸造装置,其特征由熔炼系统、浇注系统、铸型、底部转动盘,联接轴,离心桶组成;铸型嵌在离心桶内,离心桶通过联接轴与底部转动盘相连;底部转动盘在电机控制下转动,离心桶通过联接轴驱动而旋转,底部转动盘和离心桶的转速比通过更换联接轴齿轮从而调整传动比来实现。
2.一种采用如权利要求1所述装置减弱合金偏析的铸造方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)准备熔炼所需的原材料;
(2)将原材料放入熔炼系统的坩埚中,铸型嵌入离心桶中,在铸型和离心桶之间填充耐火保温材料,根据不同合金的需求,对铸型进行预热处理;
(3)采用感应熔炼工艺将坩埚中的原材料加热熔化和保温,保温完成后将合金熔体浇入铸型中;
(4)开启电机驱动底部转动盘,带动离心桶,离心桶按设定的转速比运动,直至合金完全凝固之后取出。
3.如权利要求2所述在凝固过程中减弱甚至消除合金偏析的铸造方法,其特征在于:针对不同的合金,采用不同的铸造工艺参数,包括感应加热功率、控制熔炼温度、过热度、浇注温度、铸型预热温度、控制凝固过程的过冷度、转速比、控制多维剪切流强度、浇...
【专利技术属性】
技术研发人员:王自东,陈凯旋,曹裕栋,陈晓华,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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