金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，属于金属材料热加工领域。该装置包括坩埚、齿芯、曲齿筒、外齿筒、加热电缆、热电偶、保温层、夹持机构和电磁搅拌器等，齿芯竖立在坩埚内部的正中心，齿芯的外围从小到大依次同心放置一个或复数个曲齿筒，直至紧贴着坩埚内壁的外齿筒；坩埚的外壁上依次设置加热电缆、热电偶、保温层和夹持机构；坩埚的上端设有坩埚盖，坩埚盖上设置气体接口和上口；坩埚的底部设置下口及下口阀；坩埚通过夹持机构从上方或下方移入或移出环形电磁搅拌器。金属浆料沿着曲线式环缝在方向复杂交变的高速率下切变流动，极大增加了流变制浆所需的剪切强度和多向紊流效应，使浆料成分更加均匀、组织更加细小。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，具体涉及一种用于半固态金属浆料的制备或进行大体积金属熔体的强制均匀化搅拌处理的金属流变浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，属于冶金、铸造等金属材料热加工领域。
技术介绍
在冶金、铸造等金属材料热加工行业中，常常需要对金属熔体施加各种搅拌处理(例如半固态金属浆料制备、金属熔体强制均匀化处理等)，以促进合金成份溶解，使熔体的温度、成分均匀化，具有“流变性”特征。这种对金属熔体或半固态浆料的剪切搅拌处理能够控制金属凝固过程，进而获得具有均质细晶的理想流变组织构件。目前熟知的金属浆料搅拌处理技术包括机械搅拌、电磁搅拌等，其中，电磁搅拌技术具有无接触、少污染、工艺可控性强和易于工业化应用等诸多优势。但是，金属流变浆料的电磁搅拌制备技术在实际应用中还有待完善，主要挑战的问题有如下几方面(I)需要对浆料形成强大的搅拌剪切作用和多向紊流效应，以强化处理效果，达到熔体浆料的高度均质化。(2)应尽量简化装置结构、减小装置体积，以便在各种加工成形场合都能得到方便灵活的应用。(3)搅拌装置与技术的应具备广泛的应用功能，能够进行浆料的批次供给、连续供给、以及大体积熔体供给。(4)能够实现工业化应用。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题与要求，本技术提供了一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，本技术采用在“多个曲线式环缝”内电磁搅拌法处理金属浆料的专利技术理念。为了实现上述技术目的，采用以下的技术方案一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，主要由坩埚，设置在坩埚内部的齿芯、曲齿筒和外齿筒，及设置在坩埚外部的加热电缆、热电偶、保温层、夹持机构和电磁搅拌器等组成。其中，齿芯竖立在坩埚内部的正中心，齿芯的外围从小到大依次同心放置一个或复数个(多个)曲齿筒，直至紧贴着坩埚内壁的外齿筒；坩埚的外壁上依次设置加热电缆、热电偶、保温层和夹持机构；坩埚的上端设有坩埚盖，坩埚盖上设置气体接口和上口 ；坩埚的底部设置下口及下口阀；坩埚通过夹持机构从上方或下方移入或移出环形电磁搅拌器。齿芯、与齿芯呈同心设置的曲齿筒及外齿筒上所有相对的齿形均呈交叉咬合状，即该装置的齿芯与小曲齿筒之间、小曲齿筒与大曲齿筒之间、以及大曲齿筒与外齿筒之间相对的齿形都呈交叉咬合状，向外凸的齿尖轮廓半径 > 相对应的向中心凸的齿尖轮廓半径；且齿芯、曲齿筒和外齿筒相邻之间形成均匀缝隙，即随齿形的凸凹变化在相对应的齿间形成均匀缝隙，缝隙宽度为2 200mm。曲齿筒的侧壁上随机设置连通各个缝隙之间的通孔。曲齿筒根据等效直径的大小尺寸不同，可以设置一个或多个(两个以上)，这样，根据所放置曲齿筒数量的不同，随着齿形的凸凹变化，在坩埚内形成了两个或多个曲线式环缝(简称曲缝)。坩埚的外周设置有加热电缆，加热电缆在坩埚的外周呈上下“蛇形”缠绕；加热电缆由热电偶实时进行加热温度控制。在本技术金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置中，采用的曲齿筒可用多边形齿杆替换，多边形齿杆为复数个，呈交错排列，形成(多个)曲线式环缝。上述金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，可用于进行流变浆料制备与加工，其中金属浆料在多个“曲线式环缝”内受到环形切线方向电磁力作用进行切变制浆。采用上述金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，进行金属流变浆料的制备与加工，包括如下步骤(1)通过加热电缆及热电偶的控温装置将坩埚加热到处理金属浆料所需的温度，从气体接口通入保护气体，关闭下口阀，并从上口注入适量的金属熔体；处理金属浆料所需的温度一般为所处理金属浆料的金属液相线温度±30°C，保护气体为惰性气体(如氮气)或硫化物气体(如六氟化硫)。(2)随后通过夹持机构将整个坩埚体送入电磁搅拌器中央，使坩埚内各个曲缝中的金属熔体经受强电磁力搅拌。(3)浆料搅拌完成后，打开下口阀进行连续流变铸造，或通过夹持机构将坩埚体从电磁搅拌器中移出，由上口倾转浇注实现大体积金属浆料的流变加工成形。在沿环形切线方向电磁力作用下，金属浆料沿着曲线式环缝在方向复杂交变的高速率下切变流动，极大增加了流变制浆所需的剪切强度和多向紊流效应。整个制浆过程中，由于加热电缆在坩埚外周是独特的“蛇形”缠绕方式，使得加热电缆可以有效削弱电磁搅拌器诱发的电磁感应效应而进行不间断加热，精确控制制浆温度。本技术具有以下优点(I)多曲缝式设计能对整个金属熔体产生强剪切、高紊流的搅拌效果。(2)独特的加热电缆缠绕方式可以极大消除其自身受到外部电磁场的电磁感应效应而进行不间断加热温度控制。(3)装置结构简单紧凑，制造成本低；装置使用方便灵活。(4)可进行浆料的批次或连续供给，及进行大体积金属浆料的制备。附图说明图1是本技术装置主要部分的构造示意图；图2是本技术装置主要部分构造图的A-A向结构示意图；图3是米用多边形齿杆替换曲齿筒时,与图2相同的首I]面不意图；图4是采用本技术装置制备的AZ91D镁合金流变压铸组织；图5是采用本技术装置制备的A357铝合金半固态连续铸锭组织。主要附图标记1-齿芯2-曲齿筒 3-通孔4-外齿筒 5-坩埚6加热电缆7_热电偶 8_保温层9_ 甘祸盖10-气体接口 11-上口12-夹持机构13-下口14-下口阀15-电磁搅拌器16-多边形齿杆具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。请参阅图1，为本技术主装置的结构示意图。本技术的金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，主要由坩埚5，坩埚盖9、气体接口 10、上口 11、下口 13、下口阀14，设置在坩埚5内部的齿芯1、曲齿筒2 (或多边形齿杆)和外齿筒4，及设置在坩埚5外部的加热电缆6、热电偶7、保温层8、夹持机构12和电磁搅拌器15等组成。其中，齿芯I竖立在圆形坩埚5内部的正中心，齿芯I的外围从小到大依次同心放置一个或多个曲齿筒2，直至紧贴着坩埚5内壁的外齿筒4 ;坩埚5的外壁上依次设置加热电缆6、热电偶7、保温层8和夹持机构12 ;坩埚5的上端设有坩埚盖9，坩埚盖9上设置气体接口 10和上口 11 ;坩埚5的底部设置下口 13及下口阀14 ;坩埚5通过夹持机构12从上方或下方移入或移出环形电磁搅拌器15。请参阅图2，本装置中，齿芯1、与齿芯I呈同心设置的曲齿筒2及外齿筒4上所有相对的齿形均呈交叉咬合状，即该装置的齿芯I与小曲齿筒之间、小曲齿筒与大曲齿筒之间、以及大曲齿筒与外齿筒4之间相对的齿形都呈交叉咬合状，向外凸的齿尖轮廓半径>相对应的向中心凸的齿尖轮廓半径；且随齿形的凸凹变化在相对应的齿间留有均匀缝隙，缝隙宽度为2 200mm。曲齿筒2根据等效直径的大小尺寸不同，可以设置一个或两个以上(即多个)，这样，根据所放置曲齿筒2数量的不同，随着齿形的凸凹变化，在坩埚5内形成了两个或多个曲线式环缝(简称曲缝)。曲齿筒2的侧壁上还随机设置了通孔以连通各个曲缝。工作时，处于狭窄曲缝中的金属浆料在环形切线方向强电磁力作用下，沿着曲线式环缝以方向复杂交变的高速率切变流动，极大增加了流变制浆所需的剪切强度和多向紊流效应，使浆料成分更加均匀、凝固组织更加细小。坩埚5的外周设置有加热电缆6，加热电缆6在坩埚5的外周呈上下“蛇形”缠绕；加热电缆6由热电偶7实时进行加热温度控制。坩埚5的外周通过设置加热电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，其特征在于：主要包括坩埚、齿芯、曲齿筒、外齿筒、加热电缆、热电偶、保温层、夹持机构和电磁搅拌器，其中，所述的齿芯竖立在坩埚内部的正中心，所述的齿芯的外围从小到大依次同心放置一个或复数个曲齿筒，直至紧贴着坩埚内壁的外齿筒；所述坩埚的外壁上依次设置加热电缆、热电偶、保温层和夹持机构；所述坩埚的上端设有坩埚盖，所述的坩埚盖上设置气体接口和上口；所述坩埚的底部设置下口及下口阀；所述坩埚通过夹持机构从上方或下方移入或移出环形电磁搅拌器。

【技术特征摘要】
1.一种金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，其特征在于主要包括坩埚、齿芯、曲齿筒、外齿筒、加热电缆、热电偶、保温层、夹持机构和电磁搅拌器，其中，所述的齿芯竖立在坩埚内部的正中心，所述的齿芯的外围从小到大依次同心放置一个或复数个曲齿筒，直至紧贴着坩埚内壁的外齿筒；所述坩埚的外壁上依次设置加热电缆、热电偶、保温层和夹持机构；所述坩埚的上端设有坩埚盖，所述的坩埚盖上设置气体接口和上口 ；所述坩埚的底部设置下口及下口阀；所述坩埚通过夹持机构从上方或下方移入或移出环形电磁搅拌器。2.根据权利要求1所述的金属浆料的多曲缝式电磁搅拌处理装置，其特征在于所述的齿芯、曲齿筒和外齿筒上所有相对的齿形均呈交叉咬合状，向外凸的齿尖轮廓半径之相对应的向中心凸的齿尖轮廓半径。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国钧，徐骏，张少明，汤孟欧，李豹，梁博，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：实用新型
国别省市：