适用于熔体制备的永磁体搅拌设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，包括固定装置、旋转装置、控温装置，所述固定装置包括固定轴(6)、固定圆板(10)、坩埚(11)、隔热套筒(2)，所述固定轴(6)连接固定圆板(10)，固定圆板(10)连接隔热套筒(2)，坩埚(11)位于隔热套筒(2)内部，所述旋转装置连接固定轴(6)，所述控温装置设置在坩埚(11)内部。本实用新型专利技术结构简单紧凑，维护方便，且具有效率高、能耗低等特点；采用非接触式的永磁体搅拌，熔体不会受到污染。本实用新型专利技术采用单一热源，并设置有隔热装置，使得温度场控制容易；另外热源位于坩埚中心，避免产生中心漩涡，减少了熔体中心由于搅拌产生缺陷的数量。

Permanent magnet stirring equipment for melt preparation

【技术实现步骤摘要】
适用于熔体制备的永磁体搅拌设备
本技术涉及一种熔体制备
，具体地涉及一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备。
技术介绍
随着时代和科技的发展，对材料性能的要求也越来越高。磁场一直以来都是新工艺方法的关注点。铸造过程中施加外力场可以显著改善铸锭质量，提高铸锭性能；外力场主要包括机械搅拌、电场、磁场、超声波等方法。施加磁场是一种非接触式的熔体处理方式，不仅促进温度场和流动场均匀平稳，减少铸造过程中产生的缺陷，而且非接触式处理方式不会污染熔体。磁场的添加同样可以用于净化熔体，排除杂质。添加旋转磁场可以使得熔体的搅拌效果更为剧烈，同样可以作为复合材料中第二相颗粒添加的有效方法。旋转磁场的添加也可以制备半固态材料。半固态成型方法是介于液态成型与固态成型之间的方法，由麻省理工学院的Flemings和Spencer在1971年提出的一种新型的成型方法。其主要过程是在金属的凝固过程中，通过外力的介入，减少枝晶形成，制备出形貌均一等轴晶的产品。如今制备半固态浆料的设备主要有机械搅拌设备，电磁搅拌设备和永磁体搅拌设备。机械搅拌设备简单，材料制备成本低，易于控制且操作较为简单，一般用于科研与新材料的测试。但是由于其搅拌效率低下；并且需要搅拌设备与熔体直接接触，所以导致浆料容易被污染，搅拌设备寿命低，所以很少用于工业生产。相比较于机械搅拌，电磁搅拌与永磁体搅拌的主要的优势在于非接触，对半固体浆料不会受到污染，卷气相对较少。搅拌均匀且易于控制，可以实现连铸，生产效率较高。公开号为CN206550302U的中国技术专利(一种电磁搅拌半固态金属浆料的制备装置)公开了一种电磁搅拌半固态金属浆料的制备装置，包括封堵棒，熔化坩埚，中频感应加热器，电磁搅拌器，搅拌坩埚，浆料导轨，内输送筒，外输送筒。该专利技术的仍存在以下问题：该专利主要利用交流电场产生交变磁场进行电磁搅拌，这种搅拌装置运行时需要对线圈进行水冷，且集肤效应明显，对铸锭中心搅拌效果较弱(C.K.Jin，MicrostructureofSemi-SolidBilletsProducedbyElectromagneticStirringandBehaviorofPrimaryParticlesduringtheIndirectFormingProcess,Metals8(4)(2018)271)。永磁体搅拌是利用旋转高磁感应强度永磁体得到旋转磁场，磁场作用于熔体产生交变电流从而达到搅拌的目的。相较于电磁搅拌，永磁体搅拌具有能耗低(约为同等电磁搅拌能耗的20％)、设备设计简单以及磁感应强度更高等优点(J.Zeng,etal.MetallurgicalandMaterialsTransactionsB48(6)(2017)3083-3100)。永磁体搅拌方法可以改善铸件的表面和内部质量，显著减少缩孔缩松以及溶质偏析，并扩大等轴晶的区域。公开号为CN104162380A的中国技术专利(一种可用于试验的半固态合金溶液永磁搅拌装置)公开了一种可用于实验的半固态合金熔体永磁搅拌装置，由若干个永磁体及伺服电机和控制系统装配而成，采用高导磁率的软磁材料做转筒，设计固定钢结构，保证气隙较小，并增加了温度测量系统。该技术技术的仍存在以下问题：该技术中坩埚外壁与永磁体之间无隔热装置，永磁体工作环境恶劣，而且对系统的温度控制不利。永磁体选用ALNiCo8高温永磁铁，价格昂贵且易损坏，很难在工业上进行大规模的应用，而且中心磁感应强度不高于0.08T，磁感应强度过低导致搅拌效率低下。装置中只有测温装置和加热棒，并没有温度控制模块，不具备温度自动调节的功能。此装置只能用于部分成形温度低的镁合金半固态溶液制备，工作温度不超过550℃，不能用于处理大部分的成形温度高的镁合金和铝合金等。因此，急需开发一种高效稳定、能耗低、磁感应强度高，并且适应有色合金熔体制备的永磁体搅拌装置。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备。根据本技术提供的一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，包括固定装置、旋转装置、控温装置，所述固定装置包括固定轴、固定圆板、坩埚、隔热套筒，所述固定轴连接固定圆板，固定圆板连接隔热套筒，坩埚位于隔热套筒内部，所述旋转装置连接固定轴，所述控温装置设置在坩埚内部。优选地，所述旋转装置包括永磁体、永磁体背板、永磁体固定板、旋转圆板、轴承、皮带轮、旋转上板、电机，所述永磁体通过永磁体背板、永磁体固定板限定位置，永磁体、永磁体背板、永磁体固定板组装后形成永磁体镶块，永磁体镶块上端连接旋转上板，永磁体镶块下端连接旋转圆板，旋转圆板通过皮带轮及皮带连接电机，皮带轮通过轴承连接固定轴，所述永磁体镶块位于隔热套筒的周向上，旋转上板连接隔热套筒。优选地，所述控温装置包括加热桶、隔热板、导热介质、加热棒、密封塞、温度控制器、显示器，所述加热桶外部桶壁上设置隔热板，加热桶内部填充导热介质并通过密封塞密封，所述加热棒贯穿密封塞放置在导热介质中，加热棒连接温度控制器和显示器，所述隔热板连接隔热套筒桶，所述坩埚位于隔热套筒和隔热板限定的空间内部。优选地，所述永磁体镶块为扇形结构，多块永磁体镶块在隔热套筒的周向上均匀分布。优选地，所述永磁体镶块的数量取到之间的偶数，永磁体镶块拼接成一个圆环固定在旋转圆板和旋转上板之间并位于隔热套筒的周向上。优选地，所述坩埚内盛装熔体，永磁体与熔体或者坩埚的距离在20mm以下，永磁体的磁感应强度为0.1～3T。优选地，所述永磁体背板、永磁体固定板采用无磁耐冲击材料；所述固定轴、固定圆板、旋转圆板、旋转上板均采用无磁耐高温材料。优选地，所述加热桶的外径与坩埚的内径之比为0.3～0.8；所述导热介质采用低熔点金属材料；所述加热桶采用无磁耐高温材料；所述加热棒采用耐热冲击材料；所述隔热套筒、隔热板采用耐高温绝热材料。优选地，还包括提拉装置，所述控温装置连接提拉装置，并通过提拉装置相对于坩埚运动，控温装置使用时通过提拉装置放置到坩埚内部，控温装置不使用时通过提拉装置移出坩埚；所述固定装置、旋转装置、控温装置各部件的连接处均采用无磁耐高温材料连接；所述坩埚采用无磁耐高温耐火材料。根据本专利技术提供的一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，包括固定装置、旋转装置、控温装置，所述固定装置包括固定轴、固定圆板、坩埚、隔热套筒，所述固定轴连接固定圆板，固定圆板连接隔热套筒，坩埚位于隔热套筒内部，所述旋转装置连接固定轴，所述控温装置设置在坩埚内部；所述旋转装置包括永磁体、永磁体背板、永磁体固定板、旋转圆板、轴承、皮带轮、旋转上板、电机，所述永磁体通过永磁体背板、永磁体固定板限定位置，永磁体、永磁体背板、永磁体固定板组装后形成永磁体镶块，永磁体镶块上端连接旋转上板，永磁体镶块下端连接旋转圆板，旋转圆板通过皮带轮及皮带连接电机，皮带轮通过轴承连接固定轴，所述永磁体镶块位于隔热套筒的周向上，旋转上板连接隔热套筒；所述控温装置包括加热桶、隔热板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，包括固定装置、旋转装置、控温装置，所述固定装置包括固定轴(6)、固定圆板(10)、坩埚(11)、隔热套筒(2)，所述固定轴(6)连接固定圆板(10)，固定圆板(10)连接隔热套筒(2)，坩埚(11)位于隔热套筒(2)内部，所述旋转装置连接固定轴(6)，所述控温装置设置在坩埚(11)内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，包括固定装置、旋转装置、控温装置，所述固定装置包括固定轴(6)、固定圆板(10)、坩埚(11)、隔热套筒(2)，所述固定轴(6)连接固定圆板(10)，固定圆板(10)连接隔热套筒(2)，坩埚(11)位于隔热套筒(2)内部，所述旋转装置连接固定轴(6)，所述控温装置设置在坩埚(11)内部。


2.根据权利要求1所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述旋转装置包括永磁体(4)、永磁体背板(3)、永磁体固定板(5)、旋转圆板(9)、轴承(7)、皮带轮(8)、旋转上板(14)、电机，所述永磁体(4)通过永磁体背板(3)、永磁体固定板(5)限定位置，永磁体(4)、永磁体背板(3)、永磁体固定板(5)组装后形成永磁体镶块，永磁体镶块上端连接旋转上板(14)，永磁体镶块下端连接旋转圆板(9)，旋转圆板(9)通过皮带轮(8)及皮带连接电机，皮带轮(8)通过轴承(7)连接固定轴(6)，所述永磁体镶块位于隔热套筒(2)的周向上，旋转上板(14)连接隔热套筒(2)。


3.根据权利要求1所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述控温装置包括加热桶(16)、隔热板(1)、导热介质(13)、加热棒(17)、密封塞(15)、温度控制器、显示器，所述加热桶(16)外部桶壁上设置隔热板(1)，加热桶(16)内部填充导热介质(13)并通过密封塞(15)密封，所述加热棒(17)贯穿密封塞(15)放置在导热介质(13)中，加热棒(17)连接温度控制器和显示器，所述隔热板(1)连接隔热套筒(2)，所述坩埚(11)位于隔热套筒(2)和隔热板(1)限定的空间内部。


4.根据权利要求2所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述永磁体镶块为扇形结构，多块永磁体镶块在隔热套筒(2)的周向上均匀分布。


5.根据权利要求2所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述永磁体镶块的数量取2到32之间的偶数，永磁体镶块拼接成一个圆环固定在旋转圆板(9)和旋转上板(14)之间并位于隔热套筒(2)的周向上。


6.根据权利要求2所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述坩埚(11)内盛装熔体(12)，永磁体(4)与熔体(12)或者坩埚(11)的距离在20mm以下，永磁体(4)的磁感应强度为0.1～3T。


7.根据权利要求2所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述永磁体背板(3)、永磁体固定板(5)采用无磁耐冲击材料；所述固定轴(6)、固定圆板(10)、旋转圆板(9)、旋转上板(14)均采用无磁耐高温材料。


8.根据权利要求3所述的适用于熔体制备的永磁体搅拌设备，其特征在于，所述加热桶(16)的外径与坩埚(11)的内径之比为0.3～0.8；所述导热介质(13)采用低熔点金属材料；所述加热桶(16)采用无磁耐高温材料；所述加热棒(17)采用耐热冲击材料；所述隔热套筒(2)、隔热板(1)采用耐高温绝热材料。


9.根据权利要求1所述的适用于熔体制备的永磁体搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶兵，蒋海燕，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海;31