CN117568637A - 一种镁合金精炼装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置及方法，包括机架、驱动电机、凸轮组件、导向组件以及搅拌件，驱动电机设置在机架上。其中，凸轮组件设置在机架上，凸轮组件与驱动电机连接；导向组件设置在机架上，且导向组件和凸轮组件位于机架同侧；搅拌件与导向组件配合连接，且搅拌件的端部与凸轮组件连接，凸轮组件带动搅拌件周期性运动以对坩埚炉中的合金液进行搅拌，实现熔体的上下流场，使合金液各部分混合均匀，有效提高搅拌效率，提升熔体精炼效果，提升产品力学性能，确保最终能获得高质量的镁合金铸件。
Description
技术领域
本申请涉及镁合金熔炼技术领域，尤其涉及一种镁合金精炼装置及方法。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其主要特点是密度小(约1.8g/cm3)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，主要应用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
在镁合金生产过程中需要对熔融的混合液进行搅拌，以确保最终能获得高质量的镁合金铸件。目前的搅拌方法主要有人工搅拌法和叶轮升液法两种。
然而，采用人工搅拌法搅拌混合液时，熔融的镁合金混合液产生的高温和有毒气体容易对人身体产生伤害，并且无法保证混合均匀。采用叶轮升液法搅拌混合液时，搅拌叶轮需长期在混合液底部做旋转运动，工况恶劣，容易使其卡住脱落腐蚀，装置可靠性较差，并且该种搅拌装置体积较大，难以拆卸清洗。
发明内容
本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置及方法，用以解决镁合金生产过程中需要对熔融的混合液进行搅拌的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置，包括：
机架；
驱动电机，驱动电机设置在机架上；
凸轮组件，凸轮组件设置在机架上，凸轮组件与驱动电机连接；
导向组件，导向组件设置在机架上，且导向组件和凸轮组件位于机架同侧；
搅拌件，搅拌件与导向组件配合连接，且搅拌件的端部与凸轮组件连接，凸轮组件带动搅拌件周期性运动以对坩埚炉中的合金液进行搅拌。
在一些可行的实现方式中，凸轮组件包括安装座、链轮、和凸轮；
安装座固定安装在机架上，链轮配合安装在安装座中，且链轮与驱动电机连接；
凸轮具有输入孔和输出孔，输入孔位于凸轮的轴心处，输出孔与输入孔间隔设置，输入孔通过凸轮轴与链轮连接，输出孔通过铜套与搅拌件的端部连接。
在一些可行的实现方式中，镁合金精炼装置还包括张紧螺栓，安装座设置有张紧孔，张紧螺栓穿过张紧孔将安装座固定于机架上。
在一些可行的实现方式中，机架上设置有沿机架长度方向延伸的滑动槽，安装座上设置有燕尾滑块，燕尾滑块与滑动槽配合连接，以使安装座沿滑动槽移动。
在一些可行的实现方式中，导向组件包括导向支架、固定座、第一导向块和第二导向块；
导向支架与机架固定连接，固定座固定设置于导向支架远离机架的一端，第一导向块与固定座铰接，第一导向块与第二导向块配合连接且第一导向块与第二导向块之间形成配合孔，搅拌件设置于配合孔中。
在一些可行的实现方式中，机架上设置有沿机架宽度方向延伸的滑动通孔，导向支架配合设置于滑动通孔中。
在一些可行的实现方式中，搅拌件包括搅拌底板、搅拌杆和连接座，搅拌底板与搅拌杆的一端连接，连接座与搅拌杆的另一端连接，连接座与铜套配合连接。
在一些可行的实现方式中，搅拌底板上均布有混料孔。
在一些可行的实现方式中，镁合金精炼装置还包括万向轮，万向轮具有多个，多个万向轮设置于机架的底部。
第二方面，本申请实施例提供了一种镁合金精炼方法，使用如第一方面所述的镁合金精炼装置对位于坩埚炉中的合金液进行搅拌。
本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置，包括机架、驱动电机、凸轮组件、导向组件以及搅拌件，驱动电机设置在机架上。其中，凸轮组件设置在机架上，凸轮组件与驱动电机连接；导向组件设置在机架上，且导向组件和凸轮组件位于机架同侧；搅拌件与导向组件配合连接，且搅拌件的端部与凸轮组件连接，凸轮组件带动搅拌件周期性运动以对坩埚炉中的合金液进行搅拌，实现熔体的上下流场，使合金液各部分混合均匀，有效提高搅拌效率，提升熔体精炼效果，提升产品力学性能，确保最终能获得高质量的镁合金铸件；另外，本装置结构，易于拆装维修保养。
本申请实施例还提供了一种镁合金精炼方法，使用第一方面所述的镁合金精炼装置对位于坩埚炉中的合金液进行搅拌，因而具有上述第一方面所述技术方案的镁合金精炼装的全部有益效果，在此不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本申请一实施例提供的镁合金精炼装置的整体结构示意图；
图2是图1中的镁合金精炼装置的另一结构示意图；
图3是图1中的凸轮组件的结构示意图；
图4是图1中的机架的机构示意图；
图5是图1中的导向组件的结构示意图；
图6是图1中的的结构示意图。
附图标记说明：
100-机架；200-驱动电机；300-凸轮组件；400-导向组件；500-搅拌件；600-坩埚炉；700-控制装置；800-万向轮；
110-滑动槽；120-滑动通孔；130-竖向支架；140-横向支架；150-电机托板；310-安装座；320-链轮；330-凸轮；340-凸轮轴；350-铜套；360-燕尾滑块；370-张紧孔；410-导向支架；420-固定座；430-第一导向块；440-第二导向块；510-搅拌底板；520-搅拌杆；530-连接座；511-混料孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”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；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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其主要特点是密度小(约1.8g/cm3)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，主要应用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
在镁合金生产过程中需要对熔融的混合液进行搅拌，以确保最终能获得高质量的镁合金铸件。目前的搅拌方法主要有人工搅拌法和叶轮升液法两种。
由于镁合金的合金活跃性较强，熔炼工艺通常是尽量避免合金液与空气过多接触，同时镁合金密度较低，精炼过程产生的渣滓不容易上浮，所以需要一种能够形成熔体上下流动的流场并且对液面产生较小扰动的搅拌装置。目前有两种搅拌方式，一种是人工搅动。采用该种方法时，工人通常需要站在坩埚炉附近进行人工搅拌作业，搅拌过程会有高温，有毒气体产生，容易对人体造成伤害；而且人工搅拌的过程不可控，容易导致产品精炼质量参差不齐，力学性能不稳定；另外一种是采用叶轮抽取下方合金液，合金液沿着升液管上升到液面后，再通过液面处的侧窗流出，以此实现上下流动的流场，这种搅拌方法的装置庞大，清洗拆卸装置耗时耗力，并且叶轮长期在熔体底部做旋转运动，工况恶劣，容易卡住脱落腐蚀，该种装置可靠性较差。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置及方案，以下将结合说明书附图对本申请实施例提供的方案进行详细说明。
图1是本申请一实施例提供的镁合金精炼装置的整体结构示意图；图2是图1中的镁合金精炼装置的另一结构示意图。
参照图1和图2所示，第一方面，本申请实施例提供了一种镁合金精炼装置，包括机架100、驱动电机200、凸轮组件300、导向组件400和搅拌件500。
其中，驱动电机200固定设置在机架100上，凸轮组件300设置在机架100上，凸轮组件300与驱动电机200连接，驱动电机200带动凸轮组件300中的凸轮运动；导向组件400设置在机架100上，且导向组件400和凸轮组件300位于机架100同侧；搅拌件500与导向组件400配合连接，且搅拌件500的端部与凸轮组件300连接，导向组件400用于对搅拌件500限位，凸轮组件300中的凸轮330转动时带动搅拌件500周期性运动以对坩埚炉600中的合金液进行搅拌，从而使合金液各部分混合均匀，确保最终能获得高质量的镁合金铸件。
另外，在其他一些示例中，该镁合金精炼装置还包括控制装置700，该控制装置700固定与机架100上，控制装置700与驱动电机200电连接，从而控制驱动电机200的转速，以控制搅拌件500的搅拌速度。示例性的，该驱动电机200为三相电输入，功率范围可为0.7-1.2kw，稳定运行最高温度达200℃，控制装置700为驱动电机控制器。
换句话说，本申请实施例提供的镁合金精炼装置，利用凸轮组件300带动搅拌件500转动，同时结合导向组件400组成曲柄摇杆机构，使搅拌件500端部进行椭圆搅拌运动，从而使熔融合金液体混合均匀。
控制装置700能够控制驱动电机200做不同角速度的转动，实现不同的搅拌速率，示例性的，该搅拌件500径向搅拌运动范围为350mm-400mm，轴向搅拌运动范围为160mm-200mm，搅拌速率可调角速度范围0-1200r/min。
图3是图1中的凸轮组件300的结构示意图。
参照图3所示，凸轮组件300包括安装座310、链轮320、和凸轮330。其中，安装座310固定安装在机架100上，链轮320配合安装在安装座310中，且链轮320通过传动链与驱动电机200连接。示例性的，安装座310可通过螺栓固定或者焊接的方式固定在机架100上。另外，示例性的，链轮320的齿数范围可为33个-37个，分度圆直径范围可为135mm-145mm。
示例性的，凸轮330具有输入孔和输出孔，二者中心距范围可为55mm-65mm，示例性的，输入孔位于凸轮330的轴心处，输出孔与输入孔间隔设置，输入孔通过凸轮330轴与链轮320连接，输出孔通过铜套350与搅拌件500的端部连接。当驱动电机200带动链轮320转动时，链轮320带动凸轮330转动，凸轮330带动搅拌件500呈周期性的运动，从而对坩埚炉600中的熔料进行搅拌。示例性的，凸轮330轴外伸端直径范围为35mm-45mm，长度范围为45mm-55mm。
继续参照图3所示，在某些示例中，镁合金精炼装置还包括张紧螺栓，安装座310设置有张紧孔370，机架100上对应设置有安装孔，张紧螺栓穿过张紧孔370以及对应的安装孔将安装座310固定于机架100上。可以理解的是，由于张紧螺栓的存在，方便调节安装座310与驱动电机200之间的相对距离，以张紧或者放松传动链，方便安装或拆卸。
图4是图1中的机架100的机构示意图。
参照图4所示，机架100由竖向支架130和横向支架140组合而成，在其中间位置设置有电机托板150，用于放置、固定驱动电机200。另外，在于电机托板150水平的位置设置有有沿机架100长度方向延伸的滑动槽110，需要说明的是，机架100的长度方向可参照图4中的y方向所示。另外，安装座310上设置有与滑动槽110形状匹配的燕尾滑块360，燕尾滑块360与滑动槽110配合连接，从而方便安装座310水平移动。另外，示例性的，燕尾滑块360以及滑动槽110表面渗碳高频淬火硬度为53-58HRC。
另外，所述机架100底部四角处设置有定位圆筒，该定位圆筒可焊接于机架100底部最前端，以方便对坩埚炉600实现径向定位。
图5是图1中的导向组件400的结构示意图。
参照图5所示，在某些示例中，导向组件400包括导向支架410、固定座420、第一导向块430和第二导向块440。其中，导向支架410与机架100固定连接。示例性的，导向支架410可通过螺栓连接的方式固定在机架100上。固定座420则可通过焊接的方式固定于导向支架410远离机架100的一端。第一导向块430与固定座420铰接在一起，使其能够绕固定座420转动。示例性的，第一导向块430通过转动轴与固定座420连接，从而使第一导向块430在受到外力作用时，能够绕轴转动。另外，第一导向块430与第二导向块440配合连接且第一导向块430与第二导向块440之间形成有配合孔，该配合孔的形状与搅拌件500主体的横截面形状相同，且尺寸略大，该搅拌件500设置于配合孔中并且能够在该配合孔中移动。
继续参照图4所示，机架100上设置有沿机架100宽度方向延伸的滑动通孔120，导向支架410配合设置于滑动通孔120中，从而方便调整导向支架410的位置，以调整搅拌件500的搅拌幅度。
图6是图1中的搅拌件500的结构示意图。
参照图6所示，在某些示例中，搅拌件500包括搅拌底板510、搅拌杆520和连接座530。其中，搅拌底板510与搅拌杆520的一端连接，连接座530与搅拌杆520的另一端连接，连接座530与铜套350配合连接，从而使铜套350带动连接座530、搅拌杆520以及搅拌底板510运动。示例性的，搅拌杆520的横截面为圆形，方便其在导向组件400的第一导向块430和第二导向块440之间的配合孔中活动，以对坩埚炉600中的熔融液体起到充分的搅拌作用。另外，搅拌底板510上均布有混料孔511，示例性的，搅拌底板510的直径范围可为180mm-200mm之间，混料孔511的直径范围可为8mm-12mm。
继续参照图1、图2和图4所示，镁合金精炼装置还包括万向轮800，万向轮800具有多个，多个万向轮800设置于机架100的底部，从而方便移动机架100，调整搅拌件500伸入坩埚炉600中的位置。
第二方面，本申请实施例提供了一种镁合金精炼方法，使用如第一方面所述的镁合金精炼装置对位于坩埚炉600中的合金液进行搅拌。
为了说明镁合金精炼装置的优良效果，本申请提供以下对比数据。
在200公斤级，ZM5镁合金的搅拌精炼过程工况条件下。采用本申请的镁合金精炼装置搅拌精炼5分钟后，最终得到的试样的拉伸强度为280MPa，延伸率6％。
同等工况下，采用人工搅拌精炼5分钟，最终得到试样抗拉强度达260MPa，延伸率5％。通过对比可知，本申请镁合金精炼装置所搅拌的合金液生成试样的抗拉强度和延伸率，优于通过人工搅拌的合金液生成试样的抗拉强度和延伸率。
容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。
以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镁合金精炼装置，其特征在于，包括：
机架(100)；
驱动电机(200)，所述驱动电机(200)设置在所述机架(100)上；
凸轮组件(300)，所述凸轮组件(300)设置在所述机架(100)上，所述凸轮组件(300)与所述驱动电机(200)连接；
导向组件(400)，所述导向组件(400)设置在所述机架(100)上，且所述导向组件(400)和所述凸轮组件(300)位于所述机架(100)同侧；
搅拌件(500)，所述搅拌件(500)与所述导向组件(400)配合连接，且所述搅拌件(500)的端部与所述凸轮组件(300)连接，所述凸轮组件(300)带动所述搅拌件(500)周期性运动以对坩埚炉(600)中的合金液进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述凸轮组件(300)包括安装座(310)、链轮(320)和凸轮(330)；
所述安装座(310)固定安装在所述机架(100)上，所述链轮(320)配合安装在所述安装座(310)中，且所述链轮(320)与所述驱动电机(200)连接；
所述凸轮(330)具有输入孔和输出孔，所述输入孔位于所述凸轮(330)的轴心处，所述输出孔与所述输入孔间隔设置，所述输入孔通过凸轮轴(340)与所述链轮(320)连接，所述输出孔通过铜套(350)与所述搅拌件(500)的端部连接。
3.根据权利要求2所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述镁合金精炼装置还包括张紧螺栓，所述安装座(310)设置有张紧孔(370)，所述张紧螺栓穿过所述张紧孔(370)将所述安装座(310)固定于所述机架(100)上。
4.根据权利要求2所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述机架(100)上设置有沿所述机架(100)长度方向延伸的滑动槽(110)，所述安装座(310)上设置有燕尾滑块(360)，所述燕尾滑块(360)与所述滑动槽(110)配合连接，以使所述安装座(310)沿所述滑动槽(110)移动。
5.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述导向组件(400)包括导向支架(410)、固定座(420)、第一导向块(430)和第二导向块(440)；
所述导向支架(410)与所述机架(100)固定连接，所述固定座(420)固定设置于所述导向支架(410)远离所述机架(100)的一端，所述第一导向块(430)与所述固定座(420)铰接，所述第一导向块(430)与所述第二导向块(440)配合连接且所述第一导向块(430)与所述第二导向块(440)之间形成配合孔，所述搅拌件(500)设置于所述配合孔中。
6.根据权利要求5所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述机架(100)上设置有沿所述机架(100)宽度方向延伸的滑动通孔(120)，所述导向支架(410)配合设置于所述滑动通孔(120)中。
7.根据权利要求2所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述搅拌件(500)包括搅拌底板(510)、搅拌杆(520)和连接座(530)，所述搅拌底板(510)与所述搅拌杆(520)的一端连接，所述连接座(530)与所述搅拌杆(520)的另一端连接，所述连接座(530)与所述铜套(350)配合连接。
8.根据权利要求7所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述搅拌底板(510)上均布有混料孔(511)。
9.根据权利要求1-8任一项所述镁合金精炼装置，其特征在于，所述镁合金精炼装置还包括万向轮(800)，所述万向轮(800)具有多个，多个所述万向轮(800)设置于所述机架(100)的底部。
10.一种镁合金精炼方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的镁合金精炼装置对位于坩埚炉(600)中的合金液进行搅拌。
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| CN202311645943.5A CN117568637A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种镁合金精炼装置及方法 |
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