CN115592099A - Al-Mg合金浇铸用超声振动模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Al‑Mg合金浇铸用超声振动模具，包括模具主体、模具底座、超声振动箱体、多个超声波振子、超声发生器，超声振动箱体套置在模具主体和模具底座的外周，多个超声波振子安装在超声振动箱体内并分布在模具主体的外周侧壁以及模具底座的底部上，多个超声波振子之间通过高温电线相互连接并通过电线连接至外置的超声波发生器。本发明的Al‑Mg合金浇铸用超声振动模具自带超声振动功效，可以向Al‑Mg合金熔体施加均匀、有效的超声振动作用，从而控制Al‑Mg合金熔体的凝固过程，降低Al‑Mg合金熔体中的气孔与疏松，细化合金晶粒，显著提高Al‑Mg合金的微观组织均匀性以及力学性能，而且结构简单、操作便捷、制造成本和使用成本低。

Description

Al-Mg合金浇铸用超声振动模具

技术领域

本发明属于Al-Mg合金浇铸用模具技术领域，具体涉及一种Al-Mg合金浇铸用超声振动模具。

背景技术

现有技术中Al-Mg合金浇铸用模具仅仅只能用作合金熔体凝固的容器，并不能控制合金熔体凝固过程中晶粒的形核与长大，即不可控制合金熔体的凝固过程，因而在Al-Mg合金浇铸过程中极易产生内部组织不均匀、裂纹以及缩松缩孔等问题。

为了控制合金熔体的凝固过程，目前有提出在合金熔体凝固过程中施加一定的外力作用的方案，以控制合金熔体凝固过程中晶粒的形核与长大，降低浇铸产品的微观组织不均匀性。

例如，公布号为CN104525922A的中国专利申请公开了一种超声振动浇铸机，如图1所示，在该超声振动浇铸机中，模具7下部设置有超声振动装置，该超声振动装置包括外部的超声波发生器、超声波换能器12、工具头10、以及固定连接在工具头10与超声波换能器12之间的变幅杆11，工具头10连接到浇铸机的模具型芯15的下端，模具型芯15插装到模具7的内腔内，模具型芯15嵌于浇铸机的模具型芯座16上，模具型芯座16与浇铸机的型芯座推板17连接，型芯座推板17的下端与浇铸机的铸件推出缸13和14的伸缩端连接。浇铸时，将金属熔融液浇注到模具7内，超声振动装置启动，工具头10的振动通过模具型芯15传递到金属熔融液，使得金属熔融液在凝固过程中受到超声振动作用，铸件凝固完成后，铸件推出缸13和14的活塞向上运动，带动型芯座推板17并进而带动模具型芯座16向上运动，从而将铸件从模具型芯15上顶出，完成浇铸工作。

尽管上述现有技术可以一定程度上实现在合金熔体凝固过程中施加一定外力的目的，但该方案结构复杂、操作繁琐、生产成本较高，而且合金熔体凝固过程中所受到的超声振动不均衡，对于改善浇铸产品的微观组织不均匀性作用有限。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供了一种Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，所述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具包括模具主体、模具底座、超声振动箱体、多个超声波振子、超声发生器，其中，所述超声振动箱体套置在所述模具主体和所述模具底座的外周，所述多个超声波振子安装在所述超声振动箱体内并分布在所述模具主体的外周侧壁以及所述模具底座的底部上，所述多个超声波振子之间通过高温电线相互连接并通过电线连接至外置的所述超声波发生器。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述模具主体的外周侧壁上均匀分布有多个所述超声波振子，所述模具底座的底部上均匀分布有多个所述超声波振子。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述模具主体的外周侧壁上均匀分布有18个所述超声波振子，其中，所述模具主体的外周侧壁上沿圆周方向相隔60°分布有6列所述超声波振子，每列所述超声波振子沿所述模具主体的外周侧壁的高度方向分布有3个所述超声波振子。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述模具底座的底部上均匀分布有5个所述超声波振子2，其中，所述模具底座的底部中心分布有1个所述超声波振子，所述模具底座的底部上围绕中心径向对称地分布有4个所述超声波振子。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述模具主体的高度大于所述超声振动箱体的高度。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述超声振动箱体的材质为耐热不锈钢S34700。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述超声波振子通过胶水粘接在所述超声振动箱体内，或者所述超声波振子焊接在所述超声振动箱体内。

进一步地，在上述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，所述模具主体与所述模具底座均为铜质。

本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具具有如下优点和有益效果：

1、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具自带超声振动功效，可以向Al-Mg合金熔体施加超声振动作用，从而控制Al-Mg合金熔体的凝固过程，不仅能为Al-Mg合金熔体排气，从而降低Al-Mg合金熔体中的气孔与疏松，而且还能促进Al-Mg合金熔体中的化学反应，控制合金晶粒形核，使晶核数量大大增加，进而细化晶粒，优化Al-Mg合金组织，提高Al-Mg合金力学性能；

2、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，模具主体的外周侧壁上均匀分布有大量超声波振子，模具底座的底部上也均匀分布有多个超声波振子，能够向浇注到由模具主体和模具底座构成的模具内的Al-Mg合金熔体均匀、有效地施加充分的超声振动，使得Al-Mg合金熔体凝固过程中所受到的超声振动更为均衡，能够显著提高Al-Mg合金铸件的微观组织均匀性，进一步提高Al-Mg合金的力学性能；

3、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具无需对现有浇铸机进行整机技术改造，仅针对模具本身进行了改进，结构简单，操作便捷，制造成本低；

4、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具在使用过程中，仅需对模具进行维护即可保证超声振动的正常工作，无需对浇铸机进行复杂的整机大型维护，使用成本大幅降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是用于对本发明实施例的进一步理解，并构成本发明的一部分，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为现有技术中的超声振动浇铸机的结构示意图；

图2为本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具的结构示意图；

图3为本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中超声波振子在模具主体外周侧壁的分布示意图；

图4为本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中超声波振子在模具底座底部的分布示意图。

附图标记说明：

7-模具、10-工具头、11-变幅杆、12-超声波换能器1、13,14-铸件推出缸、15-模具型芯、16-模具型芯座、17-型芯座推板；

1-超声振动箱体、2-超声波振子、3-模具主体、4-模具底座、5-超声发生器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2、图3和图4所示，本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具包括模具主体3、模具底座4、超声振动箱体1、多个超声波振子2、超声发生器5，超声振动箱体1套置在模具主体3和模具底座4的外周，多个超声波振子2安装在超声振动箱体1内并分布在模具主体3的外周侧壁以及模具底座4的底部上，所述多个超声波振子2之间通过高温电线相互连接并通过电线连接至外置的超声波发生器5。

进一步地，模具主体3的外周侧壁上均匀分布有多个超声波振子2，作为一种具体实施方式，模具主体3的外周侧壁上均匀分布有18个超声波振子2，具体而言，模具主体3的外周侧壁上沿圆周方向相隔60°分布有6列超声波振子2，每列超声波振子2沿模具主体3的外周侧壁的高度方向分布有3个超声波振子2。

进一步地，模具底座4的底部上均匀分布有多个超声波振子2，作为一种具体实施方式，在模具底座4的底部上均匀分布有5个超声波振子2，具体而言，模具底座4的底部中心分布有1个超声波振子2，模具底座4的底部上围绕中心径向对称地分布有4个超声波振子2。

作为一种具体实施方式，模具主体3的高度大于套置在模具主体3外周的超声振动箱体1的高度，以便于浇铸作业过程中夹持模具。

作为一种具体实施方式，超声振动箱体1的材质为耐热不锈钢S34700。

作为一种具体实施方式，超声波振子2通过胶水粘接在超声振动箱体1内，或者超声波振子2焊接在超声振动箱体1内。

作为一种具体实施方式，模具主体3与模具底座4均为铜质。

本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具的工作原理及工作过程为：

Al-Mg合金浇铸时，将Al-Mg合金熔体浇注到由模具主体3和模具底座4构成的模具内，超声波发生器5启动，安装在超声振动箱体1内的超声波振子2将超声振动均匀地施加在模具主体3和模具底座4上，使得Al-Mg合金熔体在凝固过程中受到超声振动作用，由此可以为Al-Mg合金熔体排气，降低Al-Mg合金熔体中的气孔与疏松，而且还能促进Al-Mg合金熔体中的化学反应，控制合金晶粒形核，使晶核数量大大增加，进而细化晶粒，优化合金组织，提高合金力学性能。Al-Mg合金熔体凝固完成后，通过夹持模具主体3将铸件取出，完成Al-Mg合金浇铸工作。

综上所述，与现有技术相比，本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具具有如下优点和有益效果：

1、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具自带超声振动功效，可以向Al-Mg合金熔体施加超声振动作用，从而控制Al-Mg合金熔体的凝固过程，不仅能为Al-Mg合金熔体排气，从而降低Al-Mg合金熔体中的气孔与疏松，而且还能促进Al-Mg合金熔体中的化学反应，控制合金晶粒形核，使晶核数量大大增加，进而细化晶粒，优化Al-Mg合金组织，提高Al-Mg合金力学性能；

2、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具中，模具主体的外周侧壁上均匀分布有大量超声波振子，模具底座的底部上也均匀分布有多个超声波振子，能够向浇注到由模具主体和模具底座构成的模具内的Al-Mg合金熔体均匀、有效地施加充分的超声振动，使得Al-Mg合金熔体凝固过程中所受到的超声振动更为均衡，能够显著提高Al-Mg合金铸件的微观组织均匀性，进一步提高Al-Mg合金的力学性能；

3、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具无需对现有浇铸机进行整机技术改造，仅针对模具本身进行了改进，结构简单，操作便捷，制造成本低；

4、本发明的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具在使用过程中，仅需对模具进行维护即可保证超声振动的正常工作，无需对浇铸机进行复杂的整机大型维护，使用成本大幅降低。

需要说明的是，在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”或其同义词应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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，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发明中的具体含义。而且，诸如“第一”和“第二”等表述仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。同时，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述Al-Mg合金浇铸用超声振动模具包括模具主体、模具底座、超声振动箱体、多个超声波振子、超声发生器，其中，所述超声振动箱体套置在所述模具主体和所述模具底座的外周，所述多个超声波振子安装在所述超声振动箱体内并分布在所述模具主体的外周侧壁以及所述模具底座的底部上，所述多个超声波振子之间通过高温电线相互连接并通过电线连接至外置的所述超声波发生器。

2.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述模具主体的外周侧壁上均匀分布有多个所述超声波振子，所述模具底座的底部上均匀分布有多个所述超声波振子。

3.根据权利要求2所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述模具主体的外周侧壁上均匀分布有18个所述超声波振子，其中，所述模具主体的外周侧壁上沿圆周方向相隔60°分布有6列所述超声波振子，每列所述超声波振子沿所述模具主体的外周侧壁的高度方向分布有3个所述超声波振子。

4.根据权利要求2或3所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述模具底座的底部上均匀分布有5个所述超声波振子2，其中，所述模具底座的底部中心分布有1个所述超声波振子，所述模具底座的底部上围绕中心径向对称地分布有4个所述超声波振子。

5.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述模具主体的高度大于所述超声振动箱体的高度。

6.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述超声振动箱体的材质为耐热不锈钢S34700。

7.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述超声波振子通过胶水粘接在所述超声振动箱体内。

8.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述超声波振子焊接在所述超声振动箱体内。

9.根据权利要求1所述的Al-Mg合金浇铸用超声振动模具，其特征在于，所述模具主体与所述模具底座均为铜质。

Images