CN113333676B - 一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属铸件制造技术领域，具体涉及一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置及应用。本发明超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置，包括消失模铸造复合模型、超声振动组件和砂箱，所述消失模铸造复合模型包括浇注系统、与浇注系统连接的铸件模型、嵌入铸件模型内的固态嵌体；所述超声振动组件包括连接器、与连接器可拆卸连接的换能器固定座、与连换能器固定座可拆卸连接的超声波换能器和与超声波换能器电连接的超声波发生器。本发明通过超声的空化作用可以破碎和清除铝嵌体表面的氧化膜，消除界面处的夹杂缺陷，还可起到枝晶破碎，细化晶粒的作用，从而改善镁铝双金属材料的组织性能。

Description

一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置及应用

技术领域

本发明属于金属铸件制造技术领域，具体涉及一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置及应用。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，汽车、武器装备和航空航天等领域对于材料的轻量化、结构整体化以及综合性能提出了越来越高的要求，单一材料的使用已经越来越难以满足对于零件综合性能越来越高的要求。通过将镁合金和铝合金进行复合制备镁铝双金属材料和零件，能够兼备镁合金和铝合金的优点，实现铝和镁在性能上的互补，更好地满足工程应用的需求。

镁铝双金属材料的制备方法主要有轧制复合、焊接复合和铸造复合等。扎制复合能够快速大批量的制备层状或棒状双金属坯料。焊接方法制备的双金属具有优良的刚度和连接性能。但是这两种方法都很难连接具有复杂轮廓和大面积接触截面的双金属零件。而铸造复合结合了铸造工艺适合制备复杂形状零件的特点，在低成本制备复杂形状双金属铸件上具有显著的优势。

消失模铸造是一种近净成形方法，在制备镁铝双金属材料的制备上具有一些独特的优势：首先，可以结合消失模铸造技术的特点，如尺寸精度高，无需分型面、砂芯，模样无起模斜度，设计自由度高，可将原先由多个零件加工组装的构件整体铸出，一体化成型，实现功能的集成化，减轻结构重量，降低生产成本；二是能够将固态嵌体部分直接组装到泡沫模样中，依靠消失模泡沫模样进行固定，无需额外固定及定位措施；三是消失模铸造铸型为无黏结剂散砂，铸件冷却速度较慢，有利于实现冶金结合；同时，采用散砂造型无需粘结剂，在浇注时产生的污染小，且产生有机排放物的时间短、地点集中、易于收集处理。因此，消失模铸造固-液复合铸造技术在制备复杂镁铝双金属铸件方面具有广阔的应用前景。

CN1190285C公开了一种镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法及其设备，具体公开了(1)将消失模铸造模样放入底注式砂箱，加入型砂振动紧实，(2)镁、铝合金液送入浇注炉，并通入保护性气体，(3)浇注炉内通入可控压力的惰性气体，在其作用下合金液进入砂箱，将消失模铸造模样气化，实现浇注。所述设备由浇注炉、炉盖上的浇注台，其上放置的砂箱，连通浇注炉和砂箱的浇注管构成，浇注炉内包括带不锈钢炉衬的坩锅，浇注管外包覆保温加热线圈，浇注炉盖上具有保护气体和可控压力惰性气体通道。该技术方案综合了真空消失模铸造和反重力铸造的技术优势，适用于高精度复杂的镁、铝合金铸件大规模生产，但还是存在一些缺陷。

由于固态嵌体表面存在氧化膜，这将阻碍镁铝双金属界面的冶金结合，且在复合过程中易残留于复合和界面中形成夹杂缺陷。同时，由于复合铸造过程中热量输入较大，固态嵌体表面熔化较多，复合过程中会在界面处产生大量连续分布的脆硬性Al₁₂Mg₁₇、Al₃Mg₂金属间化合物。同时由于嵌体的冷却作用，凝固过程中界面区域会形成垂直固态嵌体表面的温度梯度，导致这些金属间化合物形成粗大定向凝固组织。这些将对镁铝双金属材料的性能产生极为不利的影响。同时，由于消失模铸造过程中的影响因素较多，存在固-液-气三相的交互作用，充型凝固过程的界面行为尤为复杂，气体排出困难，分解产物易残留于固态嵌体表面分解产生气泡不易排出，导出复合界面区域易形成气孔缺陷，极大的提高了消失模铸造固-液复合技术的工艺设计的难度，降低了消失模铸造固-液复合技术工艺的稳定性差，极大的制约了其进一步的发展与应用。

因此，现有技术仍缺乏一种工艺的稳定性高的消失模铸造镁铝双金属铸件的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的方法，其目的在于利用超声波细化金属凝固组织、改善第二项分布、除气除杂的作用，由此解决消失模铸造固液复合技术工艺的稳定性差的技术问题。本发明的详细技术方案如下所述。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置，包括消失模铸造复合模型、超声振动组件和砂箱，所述消失模铸造复合模型包括浇注系统、与浇注系统连接的铸件模型、嵌入铸件模型内的固态嵌体；

所述超声振动组件包括连接器、与连接器可拆卸连接的换能器固定座、与连换能器固定座可拆卸连接的超声波换能器和与超声波换能器电连接的超声波发生器，所述连接器与所述固态嵌体固定连接；

所述砂箱包括箱体和位于箱体下方的振动台，所述复合模型和超声振动组件位于箱体内并能够被砂子填充固定。

超声波由于具有频率高、波长段、易于集中能量的特点，所以被广泛应用到各个领域，尤其是在金属凝固领域，它可以起到细化金属凝固组织、改善第二项分布、除气除杂的作用，是一种非常有效的改善金属凝固组织的方法。但是由于超声振动的影响范围有限，难以穿透铸型直达铸件，功率损耗高能耗大，不利于实际生产，目前其主要用于铸锭生产过程中的熔体处理。如果能将其应用于消失模铸造固-液复合镁铝双金属铸件的凝固过程将显著改善镁铝双金属铸件的组织性能，目前还未见相关文献报道。

作为优选，所述浇注系统和所述铸件模型用于镁合金金属液铸造成型，所述固态嵌体为金属铝固态嵌体。

作为优选，所述浇注系统和所述铸件模型用于铝金属液铸造成型，所述固态嵌体为金属镁固态嵌体。

作为优选，所述超声振动组件的数量为2个以上，优选的，所述超声振动组件以所述固态嵌体的重心线为轴对称分布。

作为优选，所述超声波发生器包括主超声波换能器和若干个从超声波换能器，所述从超声波换能器以所述主超声波换能器为轴对称设置。

作为优选，所述从超声波换能器与所述主超声波换能器的夹角为45-75°，优选的，所述主超声波换能器振动频率为15-70KHz，所述从超声波换能器振动频率40-70KHz。

作为优选，所述超声振动组件包括蓄热填充材料和超声波保护罩，所述蓄热填充材料包裹所述换能器固定座，所述超声波保护罩包裹所述蓄热填充材料和所述超声波换能器，优选的，所述砂箱设置有抽真空装置和真空隔膜，所述抽真空装置通过抽真空管与箱体连通，所述真空隔膜覆盖所述砂子表面形成气体密封膜。优选的，所述砂箱设置有抽真空装置和真空隔膜，所述抽真空装置通过抽真空管与箱体连通，所述真空隔膜覆盖所述砂子表面形成气体密封膜。

作为优选，所述连接器与所述固态嵌体固定连接，具体是所述固态嵌体设置有外伸结构，所述外伸结构插入所述连接器内部，优选的，所述外伸结构与所述连接器通过螺纹固定连接；

优选的，所述固态嵌体和所述铸件模型的体积之比为1：(4-48)；

在超声振动作用下，铸件界面处的传热传质过程得到大幅增强，将促进界面处温度的提高，有利于界面卷入的泡沫液态产物的进一步分解排除，同时可以促进界面处的元素扩散，改善界面组织的均匀性，有利于Mg/Al双金属界面的形成。但是由于界面处温度升高，固态嵌体的温度也会同时升高，将加剧其熔化情况。因此对于固态嵌体和铸件模型的液固体比选择需依据实验在一定范围进行调整。

优选的，嵌入铸件模型内的固态嵌体部分其垂直于砂箱底部的方向的最大截面积与最小截面积的面积比值为1-1.2；

截面形状及面积可进行变化，也就是固态嵌体的变截面形状则可以影响超声传播方向与固态嵌体表面的夹角，有利于超声波在固态嵌体表面的反射和折射的发生，促进了超声波通过固态嵌体表面向镁合金熔体中的传导，提高传递到镁铝双金属界面的超声能量，起到更强的作用效果。其最大截面积与最小截面积比值在1-1.2范围内效果比较好。

优选的，所述固态嵌体进行了预处理，所述预处理包括打磨、去油、酸洗和浸锌表面处理，然后采用防水材料进行包裹密封；

优选的，所述固态嵌体的底部与铸件模型下底面的距离为12cm以下，所述连接器的底部与铸件模型上顶面的距离为2-15cm。

通过调节固态嵌体下底面距泡沫模型表面距离可以利用固态嵌体端面引起超声射流作用，实现对整个铸件熔体的搅拌，起到改善镁合金基体组织性能的作用，所述固态嵌体端面距离铸件底部距离为12cm以下。连接器固定位置据铸件表面距离为2-15cm，以降低高温铸件对超声组件的影响，延长其使用寿命。

按照本发明的另一方面，提供了一种所述消失模铸造镁铝双金属铸件的装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将消失模铸造复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

(2)在消失模铸造复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液，并启动超声波发生器进行超声振动；

(3)待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件；

优选的，步骤(1)中填实砂箱后，将砂子覆盖真空隔膜后对砂箱进行抽真空处理，使真空度为0.02MPa-0.04MPa。

按照本发明的另一方面，提供了一种所述消失模铸造镁铝双金属铸件的装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将消失模铸造复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

(2)在消失模铸造复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液，并启动超声波发生器进行超声振动，所述超声波发生器包括主超声波换能器和若干个从超声波换能器，其中，主超声波换能器开启、从超声波换能器不开启，或者主超声波换能器、部分从超声波换能器开启，或者主超声波换能器、全部从超声波换能器开启；

(3)待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件。

本发明的有益效果有：

(1)本发明中通过将超声振动装置安装与消失模铸造固-液复合技术用泡沫模型的嵌体位置，由于固态嵌体可以起到冷却作用，可以大幅缓解超声振动装置的受热升温速率，同时根据铸件的体积，可对超声振动装置位置进行调整，同时通过增加蓄热材料，减缓其温度升高速率，使其在铸件充型凝固过程中能够正常工作。因此，本发明能够对固态嵌体直接施加超声作用，使振动定向的直接作用于固-液界面处，相比其他形式的振动，更加直接，效果也更强。

(2)本发明对固态嵌体施加超声作用，可以促进嵌体表面泡沫消失模铸造固-液复合过程中产生的气态分解产物脱离所依附的固态嵌体表面上浮排除，减小复合界面形成缺陷的倾向。此外，传导至铸件熔体中的超声波，可以促进界面处的元素扩散，降低Al元素浓度，改善界面组织的均匀性，减少金属间化合物的形成。同时还可以起到枝晶破碎，细化组织的作用。能够获得组织性能更优异的镁铝双金属铸件。

(3)本发明通过呈一定角度的主超声波换能器和副超声波换能器同时对固态嵌体施加超声作用。由于超声波具有很强指向性的高频波，在主超声发生器作用下，超声对熔体的作用主要通过固态嵌体下端面来施加，形成流体喷射，引发熔体强迫流动，在实际生产过程中可以通过调节连接器的安装位置改善嵌体端面的超声传导作用。同时由于固态嵌体表面传导至熔体中的超声能量较小。通过增加副超声波换能器，改变发射的超声波的方向，利用超声波在界面处的反射折射作用，增加通过嵌体表面传导至熔池中的超声能量，更好的改善嵌体表面区域即镁铝双金属界面区域的组织。

附图说明

图1是实施例1的装置结构示意图。

图2是实施例1的超声波组件局部放大图。

图3是实施例2的装置结构示意图。

图4是实施例2的超声波组件局部放大图。

图5是实施例1和对比实施例1的SEM测试对比图；其中，图5中的(a1)、(a2)、(a3)为对比实施例1不同尺寸的测试图，其中图5中的(b1)、(b2)、(b3)为实施例1不同尺寸的测试图。

图6是实施例1和对比实施例1的SEM测试对比图；其中图6中的(a4)为对比实施例1的测试图，图6中的(b4)为实施例1的测试图。

图7是实施例1和对比实施例1的SEM测试对比图；其中图7中的(a5)为对比实施例1的测试图，图7中的(b5)为实施例1的测试图。

图8是剪切性能测试装置图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：消失模铸造复合模型1、浇注系统101、铸件模型102、固态嵌体103、浇口杯104、金属液进口105、超声振动组件2、连接器201、换能器固定座202、超声波换能器203、超声波发生器204、超声波保护罩205、蓄热填充材料206、主超声波换能器207、从超声波换能器208、砂箱3、箱体301、砂子302、抽真空管303、振动台304、真空隔膜305、下模4、凹模5、铸件基体6、镁铝双金属界面7、动模8、凸模9、固态嵌体基体10。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置，如图1-2所示，包括消失模铸造复合模型1、超声振动组件2和砂箱3，所述消失模铸造复合模型包括浇注系统101、与浇注系统101连接的铸件模型102、嵌入铸件模型102内的固态嵌体103；

所述超声振动组件2包括连接器201、与连接器201可拆卸连接的换能器固定座202、与连换能器固定座202可拆卸连接的超声波换能器203和与超声波换能器203电连接的超声波发生器204，所述连接器201与所述固态嵌体103固定连接；

所述砂箱3包括箱体301和位于箱体301下方的振动台304，所述复合模型1和超声振动组件2位于箱体301内并能够被砂子302填充固定。

所述超声振动组件2包括蓄热填充材料206和超声波保护罩205，所述蓄热填充材料206包裹所述换能器固定座202，所述超声波保护罩205包裹所述蓄热填充材料206和所述超声波换能器203。

所述砂箱3设置有抽真空装置和真空隔膜305，所述抽真空装置通过抽真空管303与箱体301连通，所述真空隔膜305覆盖所述砂子302表面形成气体密封膜。

作为优选的实施例，本发明以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，所述浇注系统101和所述铸件模型102用于镁合金金属液铸造成型，所述固态嵌体103为金属铝固态嵌体。

作为优选的实施例，本发明以金属镁为固态嵌体制造镁铝合金，所述浇注系统101和所述铸件模型102用于铝金属液铸造成型，所述固态嵌体103为金属镁固态嵌体。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，设置有两个超声振动组件2，如图3-4所示，所述固态嵌体103为具有规则形状的几何体，多个超声振动组件2沿所述几何体对称布置。

实施例3

本实施例与实施例2不同之处在于，所述超声波发生器204包括主超声波换能器207和两个从超声波换能器208，所述从超声波换能器208以所述主超声波换能器207为轴对称设置。优选的，所述从超声波换能器208与所述主超声波换能器207的夹角为45-75°。

应用实施例1

使用实施例1的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，包括如下步骤：

(1)将消失模铸造复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

(2)在消失模铸造复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液，并启动超声波发生器进行超声振动；

(3)待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件A1。

本实施例中，步骤(1)中真空度达到0.02MPa-0.04MPa，所述镁合金浇注温度为720℃，所述超声波端子振动频率为28KHz，功率50W，得到双金属铸件。

在超声振动作用下，铸件界面处的传热传质过程得到大幅增强，将促进界面处温度的提高，有利于界面卷入的泡沫液态产物的进一步分解排除，同时可以促进界面处的元素扩散，改善界面组织的均匀性，有利于Mg/Al双金属界面的形成。但是由于界面处温度升高，固态嵌体的温度也会同时升高，将加剧其熔化情况。因此对于固态嵌体103和铸件模型102的液固体比选择需实验进行调整。在本实施中，所述材料为固态嵌体103下端直径10mm上端直径12mm，长度110mm，其材质为A356铝合金中，所述铸件模型102，尺寸为35x35x100mm，二者水平方向截面积比为液固体积比，其值为14，固态嵌体103下底面距泡沫模型表面3cm。通过调节固态嵌体103下底面距泡沫模型表面距离可以利用固态嵌体103端面引起超声射流作用，实现对整个铸件熔体的搅拌，起到改善镁合金基体组织性能的作用。而嵌体的变截面形状则可以促进超声波通过固态嵌体103表面向镁合金熔体中的传导，提高传递到Mg/Al双金属界面的超声能量，起到更强的作用效果。

应用实施例2

使用实施例1的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，步骤(1)中真空度达到0.04MPa，所述镁合金浇注温度为750℃，所述超声波端子振动频率为70KHz，功率1000W，得到双金属铸件A2。

应用实施例3

使用实施例2的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，并启动超声波发生器进行超声振动；

步骤(1)中真空度达到0.04MPa，所述镁合金浇注温度为750℃，所述超声波端子振动频率为70KHz，功率1000W，得到双金属铸件A3。

应用实施例4

使用实施例2的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，并启动超声波发生器进行超声振动；

步骤(1)中真空度达到0.04MPa，所述镁合金浇注温度为750℃，所述超声波端子振动频率为70KHz，功率1000W，得到双金属铸件A4。

应用实施例5

使用实施例3的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，并启动超声波发生器进行超声振动；

步骤(1)中真空度达到0.04MPa，所述镁合金浇注温度为750℃，所述主超声波换能器207振动频率为70KHz，功率1000W，所述从超声波换能器208振动频率为70KHz，功率1000W，得到双金属铸件A5。

应用实施例6

使用实施例3的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，并启动超声波发生器进行超声振动；

步骤(1)中真空度达到0.04MPa，所述镁合金浇注温度为750℃，所述主超声波换能器207振动频率为70KHz，功率1000W，所述从超声波换能器208振动频率为70KHz，功率1000W，得到双金属铸件A6。

对比实施例1

使用实施例1的装置，以金属铝为固态嵌体制造镁铝合金，但不开启超声，包括如下步骤：

(1)将消失模铸造复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

(2)在消失模铸造复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液；

(3)待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件B1。

本实施例中，步骤(1)中真空度达到0.02MPa-0.04MPa，所述镁合金浇注温度为720℃。

测试实施例

1.SEM测试。

图5为实施例1和对比实施例1的SEM测试图，其中，图5中的(a1)、(a2)、(a3)为对比实施例1不同尺寸的测试图，其中图5中的(b1)、(b2)、(b3)为实施例1不同尺寸的测试图。图5中，(a1)、(a2)、(a3)和(b1)、(b2)、(b3)左侧为基体组织，右侧为界面区域组织。

由图5可知，基体上分布有黑色析出相，在施加超声振动后其分布均匀性大幅改善。

图6为实施例1和对比实施例1的SEM测试图，其中图6中的(a4)为对比实施例1的测试图，其中图6中的(b4)为实施例1的测试图。

图6对比了施加超声振动前后，Mg/Al双金属界面中粗大枝晶组织的变化。由图6可知，(a4)在界面区域可观察到粗大的枝晶组织。而在施加超声振动后，由于界面成分均匀性的改善，(b4)粗大的枝晶组织完全消失。

图7为实施例1和对比实施例1的SEM测试图，其中图7中的(a5)为对比实施例1的测试图，其中图7中的(b5)为实施例1的测试图。

由图7可知，(a5)未施加超声振动时的Mg/Al界面组织，在界面内的不同组织的过渡位置容易产生夹杂缺陷，不利于界面处的元素扩散和均匀过渡。而在施加超声振动后这一区域的组织如(b5)所示，无缺陷产生，形成均匀过渡。

2.剪切性能测试。通过图8所示的装置进行测试。测试装置包括下模4、凹模5、铸件基体6、镁铝双金属界面7、动模8、凸模9、固态嵌体基体10。下模4和动模8安装至万能材料试验机上。将凹模5安放于下模4中心位置，将待测的双金属铸件安放于凹模5上，并将固态嵌体基体10中心与凹模5的中心对齐，使铸件基体6位于凹模范围内，随后将凸模9安放于固态嵌体基体10的中心位置。

测试过程中将凸模9至于固态嵌体基体10中心位置，固态嵌体基体10置于凹模5中心中空位置，测试过程中动模8以0.5mm/min的速率向下移动，通过凸模9将力作用于Al基体10，凹模5对Mg基体6起到支撑作用，此时Mg/Al双金属界面受到剪切力的作用。动模8持续向下移动，直至镁铝双金属界面7发生断裂，停止实验。

根据公式计算得到Mg/Al双金属界面的剪切强度，用于评估界面性能：

S＝F/(πdh)

其中F表示加载过程中界面能够承受的最大载荷；d为Al嵌体原始直径；h为测试用试样的厚度。实施例1和对比实施例1的剪切性能测试结果如表1所示。

表1实施例1和对比实施例1的剪切性能测试结果

测试次数	实施例1(剪切强度/MPa)	对比实施例1(剪切强度/MPa)
			1	60.6	33.5
2	62.4	32.8
			3	61.2	33.0
4	54.19	34.9
			5	55.65	29.7
6	56.64	28.3

由表1可知，在施加超声振动时，Mg/Al双金属界面平均剪切强度从无振动时的约32MPa大幅提高至58MPa，增幅近80％。

综上所述，本发明提供的一种超声辅助的消失模铸造固-液复合镁铝双金属铸件的方法，通过超声的空化作用可以破碎和清除铝嵌体表面的氧化膜，避免其阻碍金属液与嵌体的直接接触，消除界面处的夹杂缺陷，促进消失模铸造固-液复合铸造过程中产生的气态分解产物脱离所依附的固态嵌体表面上浮排除，减小复合界面形成缺陷的倾向。同时在超声的声流作用下，可以促进界面处的元素扩散，降低铝元素浓度，改善界面组织的均匀性，减少金属间化合物的形成。同时超声的空化作用下，可起到枝晶破碎，细化晶粒的作用。从而改善镁铝双金属材料的组织性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种超声辅助的消失模铸造镁铝双金属铸件的装置，其特征在于，包括复合模型（1）、超声振动组件（2）和砂箱（3），所述复合模型包括浇注系统（101）、与浇注系统（101）连接的铸件模型（102）和嵌入铸件模型（102）内的固态嵌体（103）；

所述超声振动组件（2）包括连接器（201）、与连接器（201）可拆卸连接的换能器固定座（202）、与换能器固定座（202）可拆卸连接的超声波换能器（203）和与超声波换能器（203）电连接的超声波发生器（204），所述连接器（201）与所述固态嵌体（103）固定连接；

所述超声波换能器（203）包括主超声波换能器（207）和若干个从超声波换能器（208）；

所述超声振动组件（2）包括蓄热填充材料（206）和超声波保护罩（205），所述蓄热填充材料（206）包裹所述换能器固定座（202），所述超声波保护罩（205）包裹所述蓄热填充材料（206）和所述超声波换能器（203）；

所述砂箱（3）包括箱体（301）和位于箱体（301）下方的振动台（304），所述复合模型（1）和超声振动组件（2）位于箱体（301）内并能够被砂子（302）填充固定。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浇注系统（101）和所述铸件模型（102）用于镁金属液铸造成型，所述固态嵌体（103）为金属铝固态嵌体。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浇注系统（101）和所述铸件模型（102）用于铝金属液铸造成型，所述固态嵌体（103）为金属镁固态嵌体。

4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述超声振动组件（2）的数量为2个以上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述超声振动组件（2）以所述固态嵌体（103）的重心线为轴对称分布。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从超声波换能器（208）的轴线与所述主超声波换能器（207）的轴线的夹角为45-75°。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主超声波换能器（207）振动频率为15-70KHz，所述从超声波换能器（208）振动频率40-70KHz。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述砂箱（3）设置有抽真空装置和真空隔膜（305），所述抽真空装置通过抽真空管（303）与箱体（301）连通，所述真空隔膜（305）覆盖所述砂子（302）表面形成气体密封膜。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固态嵌体（103）设置有外伸结构，所述外伸结构插入所述连接器（201）内部。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述外伸结构与所述连接器（201）通过螺纹固定连接。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述固态嵌体（103）和所述铸件模型（102）的体积之比为1：（4-48）。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，嵌入铸件模型（102）内的固态嵌体（103）部分其垂直于砂箱（3）底部的方向的最大截面积与最小截面积的面积比值为1-1.2。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述固态嵌体（103）进行了预处理，所述预处理包括打磨、去油、酸洗和浸锌表面处理，然后采用防水材料进行包裹密封。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述固态嵌体（103）的底部与铸件模型（102）下底面的距离为12cm以下，所述连接器（201）的底部与铸件模型（102）上顶面的距离为2-15cm。

15.根据权利要求1-14任一项所述消失模铸造镁铝双金属铸件的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

（2）在复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液，并启动超声波发生器进行超声振动；

（3）待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件。

16.根据权利要求15所述消失模铸造镁铝双金属铸件的装置的使用方法，其特征在于，步骤（1）中填实砂箱后，将砂子覆盖真空隔膜后对砂箱进行抽真空处理，使真空度为0.02MPa-0.04MPa。

17.根据权利要求1-14任一项所述消失模铸造镁铝双金属铸件的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将复合模型和超声振动组件连接后放入砂箱，进行振动填砂直至填实砂箱；

（2）在复合模型的浇注系统顶部安装浇口杯，之后自所述浇口杯浇注金属液，并启动超声波发生器进行超声振动；其中，主超声波换能器开启从超声波换能器不开启，或者主超声波换能器和部分从超声波换能器开启，或者主超声波换能器和全部从超声波换能器开启；

（3）待所述砂箱内的金属液凝固后，进行清理，去除浇注系统和拆除超声振动装置以获得双金属铸件。

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