一种提高液态金属充型能力的方法及装置，将模具/铸型设计为导电模具/铸型，直流电流的阳极接液态金属端，阴极接导电模具/铸型端，在液态金属充型过程中，对液态金属端和导电模具/铸型端施加直流电流。装置包括加热浇包、拔塞、钨电极、直流电源、金属模具和模具型腔；液态金属置于加热浇包内，钨电极插于液态金属内且与直流电源的阳极相接，金属模具与直流电源的阴极相接，拔塞插在加热浇包下端浇口处；加热浇包下行至模具型腔的入口的上方，开启拔塞，液态金属流入模具型腔，液态金属与模具型腔的表面相接触，构成电流回路。本发明专利技术不需改变金属的化学成分，对充型材料没有污染，实施简单、灵活、成本低，可以提高液态导电材料的充型能力。
【技术实现步骤摘要】
一种提高液态金属充型能力的方法及装置
本专利技术属于金属的铸造成形领域，特别提供一种提高液态金属充型能力的方法。 技术背景液态金属成形包括充填铸型/模具型腔和冷却凝固两个过程。充型能力不足易产生浇不足、缩孔或缩松、气孔、热裂等缺陷，无法获得轮廓清晰的复杂薄壁铸件，进而严重影响铸件的力学性能。可以从以下两个方面提高液态金属的充型能力(1)通过提高液态金属的流动性来提高其充型能力。该方法的主要思想是调整或添加合金成分，如专利03150926. 6和200610159739. 2。专利03150926. 6在现有的AZ91合金基础上，提高合金中的Al含量、降低Zn含量,加入富Ce混合稀土 RE以及Ti元素,适量增加Be元素的含量，目的是降低液态金属的粘度以提高充型能力。该方法的主要问题在于改变原有合金的化学成分、引入杂质元素，在改善充型能力的同时带来其它问题。(2)通过施加一定的外界条件来提高液态金属的充型能力专用涂料是一种有效的方式，如专利200810010437.8、 03108033. 2和200610159739. 2，但适应性差且会污染液态金属。在液态金属和模具型腔之间产生负压是一种途径，通过负压提高充型能力，如专利200810046636. 4 ,88106919. I、 200410009617. 6和200510042917. 9。该思想目前被广泛采用，但负压通常是通过压力或真空实现的，设备复杂成本高。另一种方式是在液态、金属充填模具型腔过程中施加一个振动 /振荡场来提高充型能力，如专利201110025744. 5，但成本高。
技术实现思路
本专利技术针对现有方法存在的不足，提出直流电流辅助充型提高液态金属充型能力的方法。本专利技术的基本原理是利用直流电流改善液态金属的界面张力。若液态金属接直流电源的阳极，导电模具接阴极，则液态金属和模具的接触表面构成电极且存在界面张力。该界面张力不仅与界面层的物质有关，而且与界面两侧的过剩电荷密度密切相关。因此，通过调解直流电流的强度可以调解界面张力。根据凝固理论，直流电流辅助充型可以降低液态金属和模具接触表面的润湿性，抑制充型过程中的异质形核降低粘度，进而改善流动性提高充型能力。同时提高补缩，降低缩孔、缩松以及热烈的倾向，进而提高铸件的致密性和力学性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的。将模具/铸型设计为导电模具/铸型，将直流电流的阳极接液态金属端，直流电流的阴极接导电模具/铸型端，在液态金属充型过程中，对液态金属端和导电模具/铸型端施加直流电流，以改善液态金属的界面张力，提高其充型能力。本专利技术所述的施加直流电流，其强度范围为5-15A，具体选择时应该根据液态金属的化学成分和充型时的温度来确定。本专利技术直流电流施加于整个液态金属充型过程，待液态金属充型完毕后将直流电流 断开。本专利技术直流电流回路由充型过程中的液态金属与导电模具/铸型构成。本专利技术所述的方法是通过以下装置实现的。本专利技术所述的装置包括加热浇包(I)、拔塞(2)、钨电极(4)、直流电源(5)、金属模具(6)和模具型腔(7)。液态金属(3)置于加热烧包(I)内，鹤电极(4)插于液态金属(3) 内且与直流电源(5)的阳极相接，金属模具(6)与直流电源(5)的阴极相接，拔塞(2)插在加热浇包(I)下端浇口处。将加热浇包(I)下行至模具型腔(7)的入口的上方，但不与模具(6 )接触。开启拔塞(2 )，液态金属(3 )流入模具型腔(7 )，一旦液态金属(3 )与模具型腔(7)的表面相接触，电流回路构成，直流电发挥作用。通过调整电流强度获得不同的液态金属充型能力。本专利技术的优点是本专利技术利用直流电流改善液态金属的界面张力，不需改变化学成分，对充型材料没有污染；本专利技术的方法实施简单、灵活、成本低，本专利技术的方法可以提高所有液态导电材料在导电模具/铸型中的充型能力。附图说明图1液态金属充型。I为加热浇包、2为拔塞、3为液态金属、4为钨电极、5为直流电源、6为金属模具和7为模具型腔。图2 Al-5. 9% Zn-2. 20% Mg-L 70% Cu (wt. %)未施加直流电流的微观组织。图3 Al-5. 9% Zn-2. 20% Mg-L 70% Cu (wt. %)施加直流电流的微观组织。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例I。充型装置。结合图1说明本实施例。本实施例适用于液态金属的充型，其装置包括加热浇包1、拔塞2、液态金属3、鹤电极4、直流电源5、金属模具6和模具型腔7。液态金属3置于烧包I内，钨电极4插于液态金属内且与直流电源5的阳极相接，金属模具5与直流电源5的阴极相接。开启拔塞2，液态金属3流入模具型腔7，一旦液态金属3与模具型腔7的表面相接触，电流回路构成，直流电发挥作用。通过调解电流强度获得不同的液态金属充型能力。实施例2。充型装置参考实施例1，液态金属3的化学成分为Al-5. 9% Zn-2. 20% Mg-L 70% Cu(wt. %)，质量为2kg，温度调节到680°C，金属模具6的预热温度为200°C，模具型腔7为Φ 6mm X 500mm的圆柱空腔。未施加直流电流圆柱体长度183mm，密度为2. 651 X 103kg/m3，存在热烈，微观组织见图2，铸态屈服强度为270Mpa，铸态延伸率约为6%。施加直流电流电流强度6A，施加时间3s :圆柱体长度317mm，密度为2.664X 103kg/m3，无热烈，微观组织见图3，铸态屈服强度为281Mpa，铸态延伸率约为9%。实施例3。充型装置参考实施例I，液态金属3的化学成分为Al-18% Si，质量为 3kg，温度调节到710°C，金属模具6的预热温度为210°C，模具型腔7为Φ6πιπιΧ 1000mm的圆柱空腔。未施加直流电流圆柱体长度327mm，密度为2. 676 X 103kg/m3。施加直流电流电流强度5A，施加时间5s :圆柱体长度602mm，密度为2.710X103kg/m3。实施例4。充型装置参考实施例1，液态金属3的化学成分为Mg-9% Al，质量为1.8kg，温度调节到650°C，金属模具6的预热温度为230°C，模具型腔7为Φ6πιπιΧ 800mm的 圆柱空腔。未施加直流电流圆柱体长度236mm，密度为1. 610 X 103kg/m3。施加直流电流电流强度6A，施加时间4s :圆柱体长度384mm，密度为1.682X 103kg/m3。实施例5。充型装置参考实施例1，液态金属3的化学成分为Mg-3%A1，质量为2kg， 温度调节到680°C，金属模具6的预热温度为230°C，模具型腔7为Φ6mmX 800mm的圆柱空腔。未施加直流电流圆柱体长度209mm，密度为1. 591 X 103kg/m3，存在热烈。施加直流电流电流强度15A，施加时间3s :圆柱体长度326mm，密度为1.627X 103kg/m3,无热烈。通过以上实施例可以明显地看出，采用本专利技术方法，可以很好地改善地提高液态金属的充型能力。以上所述仅为本专利技术的实施方式，并不限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本专利技术的保护范围内。特别地，如将本
技术实现思路
嵌入类似于技术背景中所述的方法中产生新的思想，也在本专本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高液态金属充型能力的方法，其特征是将模具/铸型设计为导电模具/铸型，将直流电流的阳极接液态金属端，直流电流的阴极接导电模具/铸型端，在液态金属充型过程中，对液态金属端和导电模具/铸型端施加直流电流，待液态金属充型完毕后将直流电流断开。
【技术特征摘要】
1.一种提高液态金属充型能力的方法，其特征是将模具/铸型设计为导电模具/铸型，将直流电流的阳极接液态金属端，直流电流的阴极接导电模具/铸型端，在液态金属充型过程中，对液态金属端和导电模具/铸型端施加直流电流，待液态金属充型完毕后将直流电流断开。2.根据权利要求I所述的提高液态金属充型能力的方法，其特征是所述的施加直流电流，其强度范围为5-15A。3.一种实现权利要求I所述的提高液态金属充型能力的方法的装置，其特征是包括加热...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪民，杨湘杰，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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