一种铝合金铸造沉浮式除气方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金铸造沉浮式除气方法，属于铸造技术领域，通过引入表面多孔隙结构的除气磁球，其微孔内可以携带大量的惰性气体，然后均匀投放至合金溶液内，由于液压的关系合金溶液进入到微孔内并挤出惰性气体，惰性气体在合金溶液内形成大量的微小气泡，其内部的氢在分压差的作用下扩散进入气泡，并随气泡上浮并排出，达到除气的目的，同时可以利用磁场作用迫使除气磁球在合金溶液进行大范围的迁移，从而实现较为全面的覆盖除气以及局部的针对性排气，并且形成的气泡均匀且微小，相比于现有的旋转喷吹法，本发明专利技术可以明显提升除气效率及效果，同时除气磁球可以反复利用，有效优化工序并降低成本。效优化工序并降低成本。效优化工序并降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金铸造沉浮式除气方法


[0001]本专利技术涉及铸造
，更具体地说，涉及一种铝合金铸造沉浮式除气方法。

技术介绍

[0002]由于铝的化学性质比较活泼。在铝合金的制备过程中，熔炼过程中易与水气发生反应，氧化并吸氢。铝液中的气体成分主要是氢气(约占80％
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90％)，其余是氮气、氧气和一氧化碳等。溶解于铝液中的氢约90％为原子状态。氢在铝合金中从液态到固态的饱和溶解度相差17倍。在凝固过程中，氢气便倾向与从熔液中逸出，形成气泡，常常导致铸件产生缩松、气孔、缩孔等冶金铸造缺陷，显著地降低铸造合金材料的抗拉应力、弹塑性、延展性、应力疲劳、热裂敏感性等性能。
[0003]为了降低铝熔体中过高的气体含量对最终铸锭质量的影响，通常通过铝合金熔液进行除气净化处理。显然，先进的除气技术对于保证铸造铝合金的质量，提高其产品的最终使用性能具有非常重要的意义。旋转喷吹法是一种吸附精炼除气方法，其通过转头将惰性气体(如氮气、氩气等)通入到铝熔体内部，熔体中的氢在分压差的作用下扩散进入气泡，并随气泡上浮并排出，达到除气的目的。气泡在上浮的过程中由于溶解作用带走氢的同时，同时可以通过物理吸附作用吸附夹杂，从而除去夹杂物，除气除杂兼得。相对于其他方法的单一净化功效而言，旋转喷吹可以同时除氢除杂，且对环境污染小，使得在工业应用很广泛。
[0004]旋转喷吹法除气效果取决于气泡在熔体的分散均匀程度、气泡的大小、气泡在熔体中的滞留时间等。气泡越小、越分散越均匀、上浮速度越慢，则除氢效率越好。另外，铝合金熔体具有一定的黏度，氩气泡析出需要克服一定的阻力，完全析出需要一定时间，需要静置一段时间后除气效果越好；然而静置时间不宜过长，因为静置时气体与熔体反应是一个动态过程。熔体中气体随惰性气体析出，同时液态金属吸收大气中的水蒸气并与之反应，继续形成氢，去氢净化过程实际上由铝液内部去氢净化过程和铝液表面氧化
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吸氢过程即污染过程所组成，随着静置时间增加，水蒸气与铝熔体的反应，反应所生成的氢通过吸附和扩散溶入铝熔体，导致铝熔体中的吸氢量大于铝熔体内部去氢净化量，导致铝熔体的吸氢量增大，另外旋转喷吹法产生的气泡难以控制，很难覆盖熔体实现高度除气，导致除气效果不佳，仍残留氢于熔体内，造成铝合金的成型质量较低。

技术实现思路

[0005]1.要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种铝合金铸造沉浮式除气方法，通过引入表面多孔隙结构的除气磁球，其微孔内可以携带大量的惰性气体，然后均匀投放至合金溶液内，由于液压的关系合金溶液进入到微孔内并挤出惰性气体，惰性气体在合金溶液内形成大量的微小气泡，其内部的氢在分压差的作用下扩散进入气泡，并随气泡上浮并排出，达到除气的目的，同时可以利用磁场作用迫使除气磁球在合金溶液进行大范围的迁移，从而实现较为全面的覆盖除气以及局部的针对性排气，并且形成的气泡均匀且
微小，相比于现有的旋转喷吹法，本专利技术可以明显提升除气效率及效果，同时除气磁球可以反复利用，有效优化工序并降低成本。
[0007]2.技术方案
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]一种铝合金铸造沉浮式除气方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将铝合金材料加热熔融呈合金溶液，然后转入密闭容器内静置，并通过隔气盖板进行封闭；
[0011]S2、向密闭容器内持续充入惰性气体，使得密闭容器内的气压处于高压状态；
[0012]S3、取除气磁球均匀投放至合金溶液内，然后下沉并伴随着大量微小气泡的产生，气泡携带溶液内的氢逸散至上方；
[0013]S4、施加磁场驱使除气磁球在合金溶液内大范围转移，最后上浮至合金溶液表面；
[0014]S5、除气磁球重新储气后再次投放至合金溶液内，重复步骤S3、S4至除气完成。
[0015]进一步的，所述步骤S1中密闭容器提前充入与S2相同的惰性气体，挤走内部的空气，避免密闭溶液内的空气对合金溶液造成干扰，降低合金溶液的除气难度。
[0016]进一步的，所述除气磁球从外至内依次包括外储气层、中隔热层以及内磁芯。
[0017]进一步的，所述外储气层采用多孔隙的耐高温材料制成，所述中隔热层采用隔热材料制成，所述内磁芯采用铁磁性材料制成，外储气层的多孔隙结构可以携带大量的惰性气体，在进入到合金溶液中逸出形成大量分散均匀的微小气泡，中隔热层则起到隔绝热量的作用，避免合金溶液直接与内磁芯接触而干扰磁场。
[0018]进一步的，所述隔气盖板向内部设置有多个均匀分布的凸起，所述凸起内镶嵌安装有电磁铁，可以通过凸起内的电磁铁对除气磁球进行吸引迁移，扩大除气的覆盖范围，并且在最终吸附回收除气磁球时，使得除气磁球距离隔气盖板保持一定的距离，而气泡携带出的氢气由于密度较惰性气体低的缘故会漂浮至上侧，即靠近隔气盖板的位置，此时在密闭容器的内部高压作用下，惰性气体仍会进入到除气磁球表面的外储气层内进行填充，实现自补给，并在电磁铁关闭后重新回到合金溶液进行反复除气。
[0019]进一步的，所述隔气盖板内表面固定连接有固氢复合层，所述固氢复合层从下至上依次包括通气层、反应层以及吸附层，在氢气上浮穿过通气层后，在经过反应层的时候发生化学反应对氢气进行固定，避免其二次进入到合金溶液内，吸附层则对反应产物进行储存。
[0020]进一步的，所述通气层采用隔热材料制成，且通气层上开设有多个均匀分布的贯通孔，降低合金溶液的高温对固氢复合层产生的影响。
[0021]进一步的，所述反应层为氧化铜粉末或者氧化铜颗粒堆积成的层状结构，所述通气层和反应层之间铺设有防水透气膜，氢气和氧化铜在加热条件下会发生化学反应生成铜单质和水，而水则会被吸附层所吸附固定，不易脱附出去。
[0022]进一步的，所述吸附层采用高吸湿性材料制成，且吸附层与反应层充分接触，可以对氢气与氧化铜的反应产物水进行吸收锁定，不易脱附出去与合金溶液进行反应。
[0023]进一步的，所述吸附层内还掺加有变色硅胶颗粒，所述隔气盖板采用透明材料制成，可以通过变色硅胶颗粒的变色现象来判断除气情况，从而指导磁场对除气磁球的吸附迁移，优化除气效果，不易出现漏除区域。
[0024]3.有益效果
[0025]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0026](1)本方案通过引入表面多孔隙结构的除气磁球，其微孔内可以携带大量的惰性气体，然后均匀投放至合金溶液内，由于液压的关系合金溶液进入到微孔内并挤出惰性气体，惰性气体在合金溶液内形成大量的微小气泡，其内部的氢在分压差的作用下扩散进入气泡，并随气泡上浮并排出，达到除气的目的，同时可以利用磁场作用迫使除气磁球在合金溶液进行大范围的迁移，从而实现较为全面的覆盖除气以及局部的针对性排气，并且形成的气泡均匀且微小，相比于现有的旋转喷吹法，本专利技术可以明显提升除气效率及效果，同时除气磁球可以反复利用，有效优化工序并降低成本。
[0027](2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金铸造沉浮式除气方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将铝合金材料加热熔融呈合金溶液，然后转入密闭容器内静置，并通过隔气盖板进行封闭；S2、向密闭容器内持续充入惰性气体，使得密闭容器内的气压处于高压状态；S3、取除气磁球(1)均匀投放至合金溶液内，然后下沉并伴随着大量微小气泡的产生，气泡携带溶液内的氢逸散至上方；S4、施加磁场驱使除气磁球(1)在合金溶液内大范围转移，最后上浮至合金溶液表面；S5、除气磁球(1)重新储气后再次投放至合金溶液内，重复步骤S3、S4至除气完成。2.根据权利要求1所述的一种铝合金铸造沉浮式除气方法，其特征在于：所述步骤S1中密闭容器提前充入与S2相同的惰性气体，挤走内部的空气。3.根据权利要求1所述的一种铝合金铸造沉浮式除气方法，其特征在于：所述除气磁球(1)从外至内依次包括外储气层(11)、中隔热层(12)以及内磁芯(13)。4.根据权利要求3所述的一种铝合金铸造沉浮式除气方法，其特征在于：所述外储气层(11)采用多孔隙的耐高温材料制成，所述中隔热层(12)采用隔热材料制成，所述内磁芯(13)采用铁磁性材料制成。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊艳，
申请(专利权)人：王俊艳，
类型：发明
国别省市：