CN214517527U - 一种定向凝固装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及定向凝固技术领域，尤其涉及一种定向凝固装置，该装置包括水冷系统、升降系统、加热系统和控制系统。水冷底座固定于支架和锭模之间，由电磁阀调整水冷底座冷却水流量，升降平台调整中频感应加热装置加热位置，电动升降杆和连续测温热电偶均安装在保温盖顶部，且电动升降杆控制连续测温热电偶的垂直运动。本实用新型中，控制面板的输入端分别与连续测温热电偶、水冷系统测温热电偶电性连接，通过电信号参数反馈分别控制水冷系统、升降系统和加热系统，从而实现对定向凝固的过程控制，获得晶粒生长方向一致且排列整齐的柱状晶组织。
Description
技术领域
本实用新型涉及定向凝固技术领域，尤其涉及一种定向凝固装置。
背景技术
定向凝固，又称为定向结晶，是在凝固过程中采用强制手段，为凝固熔体建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的工艺技术。采用定向凝固技术，得到单方向生长的柱状晶，消除凝固过程中出现的横向晶界，大幅度提高了材料的单向力学性能。另外，定向凝固技术还被应用在高温合金、高温超导材料、功能材料和复合材料等领域。
由于传统的定向凝固设备一般采取坩埚下拉法来完成金属材料的定向凝固，该方法冷却时具有多个方向同时冷却的特点，导致晶粒取向不一致，影响材料的单向力学性能。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种定向凝固装置，该装置在定向凝固过程中既能控制晶粒取向，使晶粒生长方向一致，从而获得沿生长方向排列整齐的柱状晶组织，同时又能控制凝固速度。
为实现以上目的，所采用的技术方案是：一种定向凝固装置，包括水冷系统、升降系统、加热系统和控制系统，所述水冷系统包含有增压水泵、水冷底座，所述增压水泵与水冷底座通过管道连接；所述升降系统包含有传动设备和升降平台，所述传动设备与所述升降平台连接；所述加热系统包括加热炉、感应装置；所述控制系统包含有控制面板，所述控制面板连接于升降平台上。
优选的，所述水冷系统还包含有电磁阀和测温热电偶，所述电磁阀安装在增压水泵出水口处，水冷底座的进出水口管道内分别安装有测温热电偶，通过进出水口的测温热电偶测量水温，电磁阀完成水流量调节。
优选的，所述传动设备包含有无级变速电机、传动座、丝杆，无级变速电机通过传动座与丝杆传动连接，丝杆与升降平台连接。
优选的，所述感应装置包含有中频感应加热装置、连续测温热电偶、中频感应电源，所述中频感应加热装置与中频感应电源之间电性连接，二者均连接于升降平台的上方，并随之同步升降，所述连续测温热电偶设置于所述加热炉上方。
优选的，所述加热炉包含有保温盖、耐火材料壳体、电动升降杆、限位装置、加热电阻丝和观察窗；保温盖安装在耐火材料壳体顶部，加热电阻丝嵌于耐火材料壳体内部，电动升降杆安装于保温盖上，限位装置安装于电动升降杆的下方。
优选的，所述控制面板输入端分别与连续测温热电偶、测温热电偶电性连接，输出端分别与无级变速电机、电磁阀、电动升降杆、中频感应电源电性连接。
优选的，续测温热电偶通过控制面板控制电动升降杆的垂直运动完成与升降平台的同步升降，电动升降杆的限位装置用以限制连续测温热电偶探头位置。
本实用新型的有益效果在于：本装置的控制面板可以根据热电偶的电信号参数反馈，控制电磁阀以调节锭模底部热量，控制电动升降杆通过调整探头位置实现对局部金属熔体的连续温度监控，控制无级变速电机以及中频感应电源通过调节升降平台的上下移动以及加热功率实现局部加热，使得加热炉内的熔融金属在垂直方向上产生温度梯度。所以，该定向凝固过程中既能控制晶粒取向，获得沿生长方向排列整齐的柱状晶组织，同时又能控制凝固速度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型加热炉剖视图；
图中：1、增压水泵；2、电磁阀；3、测温热电偶；4、水冷底座；5、无级变速电机；6、传动座；7、丝杆；8、升降平台；9、中频感应加热装置； 10、连续测温热电偶；11、中频感应电源；12、保温盖；13、耐火材料壳体； 14、电动升降杆；15、控制面板；16、限位装置；17、底座；18、支架；19、加热电阻丝；20、观察窗。
具体实施方式
以下结合实例对本实用新型进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“周围”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实用新型，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实用新型的限制。
如图1所示，一种定向凝固装置，包括水冷系统、升降系统、加热系统和控制系统。水冷系统包含有增压水泵1、电磁阀2、测温热电偶3与水冷底座4，增压水泵1固定安装于底座17上方，水冷底座4通过支架18安装于底座17上方。电磁阀2安装在所述增压水泵出水口处，水冷底座水流的进出水口管道内分别安装有测温热电偶3，增压水泵1通过水冷管道分别与电磁阀2和水冷底座4相连，通过进出口测温热电偶3测量水温，电磁阀2 完成水流量调节，从而调控锭模底部热量。
升降系统包含有无级变速电机5、传动座6、丝杆7与升降平台8，其中，从下到上依次设置有两套无级变速电机5、传动座6、丝杆7，分别通过无级变速电机5固定安装于底座17的两侧，两套丝杆7之间以升降平台8相耦接，无级变速电机5通过传动座6完成与丝杆7的传动连接，丝杆7通过与升降平台8的相对转动来控制升降平台8在垂直方向上的运动。
加热系统包含有加热炉、中频感应加热装置9、连续测温热电偶10、中频感应电源11，中频感应电源11与中频感应加热装置9之间电性连接，二者均连接于升降平台8的上方，并随之在垂直方向上同步升降。
控制系统包含有控制面板15，控制面板15连接于升降平台8的上方，控制面板15的输入端分别与连续测温热电偶10、水冷系统测温热电偶3电性连接，所述控制面板15的输出端分别与无级变速电机5、电磁阀2、电动升降杆14、中频感应电源11电性连接，根据电信号参数调节指令，实现对定向凝固过程的控制。
如图2所示，加热炉连接于水冷底座4上，加热炉包含有保温盖12、耐火材料壳体13、电动升降杆14、限位装置16、加热电阻丝19和观察窗20。保温盖12安装于耐火材料壳体13顶部，用于防止锭模内部高温金属熔体的热量散发，连续测温热电偶10与电动升降杆14安装于保温盖12上，并与控制面板15之间电性连接。加热电阻丝19嵌于耐火材料壳体13内部，中频感应加热装置9环绕安装在耐火材料壳体13外侧并固定于升降平台8上方，耐火材料壳体13在中频感应加热装置9加热时不发生形变。限位装置 16安装于电动升降杆14的下方，连续测温热电偶10通过控制面板15控制电动升降杆14的垂直运动完成与升降平台8的同步升降，电动升降杆14的限位装置16限制连续测温热电偶10探头位置，所述探头位置位于中频感应加热装置所加热局部熔池的上方，实现对局部金属熔体的连续温度监控。通过观察窗20可随时观察锭模内部金属熔体的凝固情况。
使用时，首先加热电阻丝19将耐火材料壳体13加热至要求温度，随后将熔融金属液浇注到加热炉内部，水冷底座4通水，连续测温热电偶10通过电动升降杆14调整探头位置，连续测温热电偶10探头通过限位装置16 调整在中频感应加热装置9的上方，中频感应加热装置9开始对加热炉内部熔融金属液体局部加热，连续测温热电偶10测量局部加热区域的温度，待测量温度达到设定温度时，控制面板15同时控制中频感应电源11的功率和无级变速电机转速5，进而控制升降平台8的垂直运动速度，待中频感应加热装置9升至加热炉最顶部时即可关闭中频感应电源11，同时保持水冷底座 4持续通水，当通过观察窗20观察到金属熔融液体完全冷却凝固后即可关闭增压水泵1。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种定向凝固装置，包括水冷系统、升降系统、加热系统和控制系统，其特征在于：所述水冷系统包含有增压水泵(1)、水冷底座(4)，所述增压水泵与水冷底座通过管道连接；所述升降系统包含有传动设备和升降平台(8)，所述传动设备与所述升降平台连接；所述加热系统包括加热炉、感应装置；所述控制系统包含有控制面板(15)，所述控制面板连接于升降平台(8)上。
2.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：所述水冷系统还包含有电磁阀(2)和测温热电偶(3)，所述电磁阀安装在增压水泵(1)出水口处，水冷底座(4)的进出水口管道内分别安装有测温热电偶(3)，通过进出水口的测温热电偶(3)测量水温，电磁阀(2)完成水流量调节。
3.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：所述传动设备包含有无级变速电机(5)、传动座(6)、丝杆(7)，无级变速电机(5)通过传动座(6)与丝杆(7)传动连接，丝杆(7)与升降平台(8)连接。
4.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：所述感应装置包含有中频感应加热装置(9)、连续测温热电偶(10)、中频感应电源(11)，所述中频感应加热装置与中频感应电源之间电性连接，二者均连接于升降平台(8)的上方，并随之同步升降，所述连续测温热电偶设置于所述加热炉上方。
5.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：所述加热炉包含有保温盖(12)、耐火材料壳体(13)、电动升降杆(14)、限位装置(16)、加热电阻丝(19)和观察窗(20)；保温盖(12)安装在耐火材料壳体(13)顶部，加热电阻丝(19)嵌于耐火材料壳体(13)内部，电动升降杆(14)安装于保温盖(12)上，限位装置(16)安装于电动升降杆(14)的下方。
6.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：所述控制面板(15)输入端分别与连续测温热电偶(10)、测温热电偶(3)电性连接，输出端分别与无级变速电机(5)、电磁阀(2)、电动升降杆(14)、中频感应电源(11)电性连接。
7.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于：续测温热电偶(10)通过控制面板(15)控制电动升降杆(14)的垂直运动完成与升降平台(8)的同步升降，电动升降杆(14)的限位装置(16)用以限制连续测温热电偶(10)探头位置。
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| CN202120417647.XU CN214517527U (zh) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 一种定向凝固装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114309574A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 无锡刚正精密吸铸有限公司 | 一种定向结晶的自动化生产系统 |
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2021
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| CN114309574A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 无锡刚正精密吸铸有限公司 | 一种定向结晶的自动化生产系统 |
| CN114309574B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-06-23 | 无锡刚正精密吸铸有限公司 | 一种定向结晶的自动化生产系统 |
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