CN115069139A - 一种熔融金属复合电磁场搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔融金属复合电磁场搅拌装置，涉及金属熔融加工设备领域，包括搅拌筒、基体组件、电磁搅拌组件和机械搅拌组件，搅拌筒和电磁搅拌组件均设置在基体组件上，机械搅拌组件设置在搅拌筒上，电磁搅拌组件设置在搅拌筒外围。本发明通过设置的径向磁场发生器和环向磁场发生器，产生复合电磁场搅拌，消除了熔融金属液的温度梯度，温度场和浓度场的分布更加均匀，改善了熔融金属液的流动状态，消除柱状晶，组织得到细化和均匀化，提高强韧性，大幅提高均匀性和纯净度，安全性高，整体结构简单，工艺合理，操作方便，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及金属熔融加工设备技术领域，具体是一种熔融金属复合电磁场搅拌装置。
背景技术
随着科技的发展，对金属合金的要求不断提高，在金属合金的制作过程中，为减轻柱状晶体的析出，提高成分的均匀性，需要对金属合金的熔融金属液进行搅拌，目前常用的搅拌方法常采用单一的搅拌方式，如机械搅拌、电磁搅拌、超声波振动等，机械搅拌法操作方便，但金属搅拌最常见的是离心搅拌，容易造成离心分离，加剧熔融金属液凝固过程的不均匀性；电磁搅拌不与熔液发生直接接触，拥有无污染的特点，但单独的电磁搅拌往往不能产生足够有力的扰动来混合熔融金属液，使内部熔融金属液无法充分混合均匀，综上，多种利用单一方法进行搅拌的搅拌装置各有利弊，为此，我们提出一种熔融金属复合电磁场搅拌装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种熔融金属复合电磁场搅拌装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种熔融金属复合电磁场搅拌装置，包括搅拌筒、基体组件、电磁搅拌组件和机械搅拌组件，搅拌筒和电磁搅拌组件均设置在基体组件上，机械搅拌组件设置在搅拌筒上，电磁搅拌组件包括径向磁场发生器和环向磁场发生器，径向磁场发生器和环向磁场发生器均设置在搅拌筒外围，机械搅拌组件包括动力驱动单元、预分料单元和搅拌单元，预分料单元和搅拌单元设置在搅拌筒内，动力驱动单元设置在搅拌筒顶端，预分料单元和搅拌单元与动力驱动单元传动连接。
优选的，动力驱动单元包括电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮，电机通过电机支架设置在搅拌筒顶部，第二锥齿轮通过轮轴可转动设置在电机支架一侧，第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮依次啮合。
优选的，预分料单元包括均料轴和接料板，均料轴内部中空且可转动的设置在搅拌筒内部，均料轴上端穿出搅拌筒与第三锥齿轮固接，均料轴下端设置有若干均料叶片，接料板设置在搅拌筒内上部，且位于均料叶片下方，接料板上设置有若干落料槽孔。
优选的，搅拌单元包括搅拌轴，搅拌轴上端可转动设置在均料轴内部，搅拌轴上端向上穿出至搅拌筒外与第一锥齿轮固接，且与电机的输出轴可拆卸连接，搅拌轴上沿轴向设置有若干搅拌叶片。
优选的，基体组件包括底座，底座上部对称设置有两个立板，径向磁场发生器和环向磁场发生器均设置在两个立板上，两个立板之间设置有检修门，检修门一端铰接在立板上，检修门另一端与立板之间设置有若干门锁，底座下部设置有若干支腿。
优选的，搅拌筒外部包覆有保温层，搅拌筒顶端设置有进料管，搅拌筒底端设置有出料管。
本发明采用上述结构，具有以下的优点：
1.设置在搅拌筒外围的径向磁场发生器可以向搅拌筒内的熔融金属液产生径向的定向剪切力，使熔融金属液形成由边缘向中心的运动，设置在搅拌筒外围的环向磁场发生器可以向搅拌筒内的熔融金属液产生沿切向的环形剪切力，使熔融金属液形成由中心向边缘的离心运动，复合的电磁场搅拌消除了熔融金属液的温度梯度，温度场和浓度场的分布更加均匀，改善了熔融金属液的流动状态，消除柱状晶，组织得到细化和均匀化，提高强韧性；
2.熔融金属液通过进料管注入搅拌筒落在接料板上，通过电机旋转带动均料叶片将熔融金属液均布在接料板上，并从落料槽孔中向下落，使熔融金属液在刚进入搅拌筒时即被预混合，电机带动搅拌轴和搅拌叶片转动，对熔融金属液进行搅拌，提高熔融金属液的流动性，提升电磁搅拌组件的搅拌效率，均料轴和搅拌轴在驱动单元的驱动作用下，同轴反向转动，对熔融金属液产生更大的冲击，加速熔融金属液的流动性，降低电磁搅拌的工作阻力；
3.当对熔融金属液进行搅拌时，将检修门关闭并锁紧，提高搅拌时的安全性，当需要进行检修时，打开检修门方便进行检修；
4.本发明整体结构简单、紧凑，工艺合理，操作方便，易于推广。
附图说明
图1为本发明剖视立体结构示意图；
图2为本发明立体结构示意图(一侧检修门打开状态)；
图3为本发明图1的A处局部放大结构示意图；
图4为本发明的搅拌筒+机械搅拌组件立体结构示意图；
图5为本发明的基体组件立体结构示意图。
图中：1、搅拌筒；2、底座；3、立板；4、检修门；5、门锁；6、支腿；7、径向磁场发生器；8、环向磁场发生器；9、电机；10、第一锥齿轮；11、第二锥齿轮；12、第三锥齿轮；13、电机支架；14、轮轴；15、均料轴；16、均料叶片；17、搅拌轴；18、搅拌叶片；19、接料板；20、落料槽孔；21、进料管；22、出料管；23、保温层。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。
参照图1-图5，一种熔融金属复合电磁场搅拌装置，包括搅拌筒1、基体组件、电磁搅拌组件和机械搅拌组件，基体组件包括底座2，在底座2的上部一体加工有两个立板3，两个立板3可采用对称的方式加工，方便其他部件的安装，两个立板3之间安装有检修门4，检修门4的一端铰接在立板3上，检修门4的另一端与立板3之间安装有若干门锁5，当检修门4关闭时，可以通过门锁5将检修门4锁紧在立板3上，形成一个封闭的空间，将搅拌筒1封闭在内部，提升熔融金属液在搅拌过程中的安全性，在底座2的下部安装有若干支腿6，提升整体的高度，便于搅拌后熔融金属液的排放，搅拌筒1安装在底座2上，在搅拌筒1的外部包覆有保温层23，用于保持搅拌筒1的温度，防止温度下降过快，降低熔融金属液的流动性，在搅拌筒1的顶端安装有进料管21，在搅拌筒1的底端安装有出料管22，分别用于熔融金属液的加入和排出。
参照图1-图2，电磁搅拌组件包括径向磁场发生器7和环向磁场发生器8，径向磁场发生器7和环向磁场发生器8均安装在两个立板3之间，且位于搅拌筒1的外围，径向磁场发生器7可以向搅拌筒1内的熔融金属液产生径向的定向剪切力，使熔融金属液形成由边缘向中心的运动，环向磁场发生器8可以向搅拌筒1内的熔融金属液产生沿切向的环形剪切力，使熔融金属液形成由中心向边缘的离心运动，复合的电磁场搅拌消除了熔融金属液的温度梯度，温度场和浓度场的分布更加均匀，改善了熔融金属液的流动状态，消除柱状晶，组织得到细化和均匀化，提高强韧性。
参照图1-图4，机械搅拌组件安装在搅拌筒1上，机械搅拌组件包括动力驱动单元、预分料单元和搅拌单元，预分料单元和搅拌单元均安装在搅拌筒1内，动力驱动单元安装在搅拌筒1的顶端，用于驱动预分料单元和搅拌单元动作，动力驱动单元包括电机9、第一锥齿轮10、第二锥齿轮11和第三锥齿轮12，电机9通过电机支架13安装在搅拌筒1的顶部，第二锥齿轮11可转动的安装在轮轴14上，轮轴14通过螺栓安装在电机支架13的一侧，第一锥齿轮10和第二锥齿轮11啮合，第二锥齿轮11和第三锥齿轮12啮合，预分料单元包括均料轴15和接料板19，均料轴15位于搅拌筒1的内部，均料轴15加工成内部中空的结构，均料轴15的上端向上延伸穿出搅拌筒1与第三锥齿轮12固接，与第三锥齿轮12同步转动，在均料轴15的下端安装有若干均料叶片16，接料板19一体焊接在搅拌筒1内上部，接料板19位于均料叶片16的下方，在接料板19上加工有若干落料槽孔20，用于熔融金属液向下排放，搅拌单元包括搅拌轴17，搅拌轴17的上端穿透安装在均料轴15内部中空的结构中，搅拌轴17上端向上穿出至搅拌筒1外与第一锥齿轮10固接，并与电机9的输出轴通过联轴器连接，在搅拌轴17上沿搅拌轴17的轴向安装有若干搅拌叶片18。
本发明工作原理如下：使用时，将检修门4通过门锁5锁紧在立板3上，通过进料管21将熔融金属液加入到搅拌筒1内，熔融金属液首先落在接料板19上，启动电机9，电机9带动第一锥齿轮10和搅拌轴17转动，通过第二锥齿轮11和第三锥齿轮12的传动，带动均料轴15同轴反向转动，转动过程中均料叶片16刮动接料板19上的熔融金属液，使熔融金属液在接料板19上被预混合，并通过落料槽孔20落入搅拌筒1底部，搅拌轴17和搅拌叶片18与均料轴15转动方向相反，对熔融金属液产生较大冲击，提高熔融金属液的流动性，并使熔融金属液中的柱状晶被充分破碎消除，在机械搅拌组件工作的同时，启动径向磁场发生器7和环向磁场发生器8，径向磁场发生器7产生径向的定向剪切力，使熔融金属液形成由边缘向中心的运动，环向磁场发生器8产生沿切向的环形剪切力，使熔融金属液形成由中心向边缘的离心运动，复合的电磁场搅拌消除了熔融金属液的温度梯度，温度场和浓度场的分布更加均匀，改善了熔融金属液的流动状态，进一步消除柱状晶，组织得到细化和均匀化，提高了强韧性。
需要特别说明的是，在本发明的实施例中所述的门锁5、径向磁场发生器7、环向磁场发生器8、电机9、第一锥齿轮10、第二锥齿轮11、第三锥齿轮12、保温层23、联轴器和螺栓均为现有技术应用。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“组合”、“设置”、“连接”、“固定”、“紧密”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：包括搅拌筒(1)、基体组件、电磁搅拌组件和机械搅拌组件，所述搅拌筒(1)和电磁搅拌组件均设置在所述基体组件上，所述机械搅拌组件设置在搅拌筒(1)上，所述电磁搅拌组件包括径向磁场发生器(7)和环向磁场发生器(8)，所述径向磁场发生器(7)和环向磁场发生器(8)均设置在搅拌筒(1)外围，所述机械搅拌组件包括动力驱动单元、预分料单元和搅拌单元，所述预分料单元和搅拌单元设置在搅拌筒(1)内，所述动力驱动单元设置在搅拌筒(1)顶端，预分料单元和搅拌单元与动力驱动单元传动连接。
2.根据权利要求1所述的熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：所述动力驱动单元包括电机(9)、第一锥齿轮(10)、第二锥齿轮(11)和第三锥齿轮(12)，所述电机(9)通过电机支架(13)设置在搅拌筒(1)顶部，所述第二锥齿轮(11)通过轮轴(14)可转动设置在电机(9)支架一侧，第一锥齿轮(10)、第二锥齿轮(11)和第三锥齿轮(12)依次啮合。
3.根据权利要求2所述的熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：所述预分料单元包括均料轴(15)和接料板(19)，所述均料轴(15)内部中空且可转动的设置在搅拌筒(1)内部，均料轴(15)上端穿出搅拌筒(1)与第三锥齿轮(12)固接，均料轴(15)下端设置有若干均料叶片(16)，所述接料板(19)设置在搅拌筒(1)内上部，且位于均料叶片(16)下方，接料板(19)上设置有若干落料槽孔(20)。
4.根据权利要求3所述的熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：所述搅拌单元包括搅拌轴(17)，所述搅拌轴(17)可转动设置在均料轴(15)内部，搅拌轴(17)上端向上穿出至搅拌筒(1)外与第一锥齿轮(10)固接，且与电机(9)的输出轴可拆卸连接，搅拌轴(17)上沿轴向设置有若干搅拌叶片(18)。
5.根据权利要求4所述的熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：所述基体组件包括底座(2)，所述底座(2)上部对称设置有两个立板(3)，所述径向磁场发生器(7)和环向磁场发生器(8)均设置在两个所述立板(3)上，两个所述立板(3)之间设置有检修门(4)，所述检修门(4)一端铰接在立板(3)上，检修门(4)另一端与立板(3)之间设置有若干门锁(5)，底座(2)下部设置有若干支腿(6)。
6.根据权利要求5所述的熔融金属复合电磁场搅拌装置，其特征在于：所述搅拌筒(1)外部包覆有保温层(23)，搅拌筒(1)顶端设置有进料管(21)，搅拌筒(1)底端设置有出料管(22)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220920 |