CN214977682U - 一种晶粒细化的合金材料的铸造装置 - Google Patents
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Abstract
一种晶粒细化的合金材料的铸造装置，它涉及一种铸造装置。本实用新型的目的是要解决现有制备合金过程中使用机械搅拌工艺易产生气孔缺陷，难以控制密度偏析，晶粒大和导致性能差异的问题。一种晶粒细化的合金材料的铸造装置包括壳体、熔炼室、铸造室、坩埚、加热单元、型腔、冷却槽、两个压力泵控制器、两个压力泵、两个真空压力表、两个真空泵、两个螺线管线圈、电源、变频器、隔板和输液管。本实用新型制备的合金未产生气孔缺陷，密度均一，晶粒小，性能均一。本实用新型适用于合金材料的铸造。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铸造装置。
背景技术
随着科技的进步，单一的金属材料难以满足工业上的设计要求，因此，需要开发合金材料，其中，颗粒增强金属基复合材料凭借其制备简单、性能优越、成本低廉等优点，在航空、航天等领域取得了广泛的应用。目前合金材料的制备大多采用砂型浇铸、金属型浇铸、压力铸造方法，采用这些方法存在以下问题：在机械搅拌过程中易产生气孔缺陷，难以控制密度偏析，晶粒大和导致性能差异的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是要解决现有制备合金过程中使用机械搅拌工艺易产生气孔缺陷，难以控制密度偏析，晶粒大和导致性能差异的问题，而提供一种晶粒细化的合金材料的铸造装置。
一种晶粒细化的合金材料的铸造装置包括壳体、熔炼室、铸造室、坩埚、加热单元、型腔、冷却槽、两个压力泵控制器、两个压力泵、两个真空压力表、两个真空泵、两个螺线管线圈、两个电源、两个变频器、隔板和输液管；
所述的隔板将壳体分隔成熔炼室和铸造室；
所述的熔炼室中设有坩埚，坩埚的外部设有加热单元；所述的加热单元包括电阻丝、热电偶和温度调节电路；坩埚被电阻丝环绕；
所述的铸造室中设有冷却槽，冷却槽内部设有型腔；型腔的底部通过输液管与坩埚相连通；
所述的熔炼室和铸造室分别与一个压力泵控制器的一端相连通，两个压力泵控制器的另一端均与压力泵相连通；熔炼室和铸造室还分别与一个真空压力表的一端相连通，两个真空压力表的另一端均与真空泵相连通；
所述的壳体的外部设有绝热层材料，两个螺线管线圈分别缠绕在绝热层上，且分别与坩埚和型腔相对应；
所述的变频器的一端与螺线管线圈连接，变频器的另一端连接电源。
本实用新型的原理及优点：
一、本实用新型中使用螺线管线圈，螺线管线圈在其高度中心处产生的磁场大于两端的磁场，金属熔体中部所受到的电磁力大于两端所受到的电磁力，金属熔体将产生径向向内流动的运动趋势，熔体形成中部向内流动，两端向外流动的双回路流动轨迹，高效的进行搅拌；
二、本实用新型在加热和电磁搅拌条件下对金属进行熔融搅拌，缩短了熔炼时间；通过压力泵对熔融的金属施加压力，熔融的金属从坩埚经过输液管压入型腔中，对熔炼室和铸造室进行加压，保持恒定的压力差0.5MPa，再在冷却水和螺线管线圈发射的磁场推动下进行快速冷凝成型，电磁搅拌能降低熔融金属中温度梯度，并破碎枝晶，使得晶粒细化，搅拌过程中可通过变频器改变螺线管线圈所通电流的频率，通过电源改变螺线管线圈所通电流的有效值大小，进一步充分搅拌，破碎枝晶，使合金的晶粒得到细化；
三、本实用新型一体化成型，降低了制备成本，提高了金属的利用率；
四、本实用新型制备的合金未产生气孔缺陷，密度均一，晶粒小，性能均一，解决了现有制备合金过程中使用机械搅拌工艺易产生气孔缺陷，难以控制密度偏析，晶粒大和导致性能差异的问题，而提供一种晶粒细化的合金材料的铸造装置。
本实用新型适用于合金材料的铸造。
附图说明
图1为实施例1所述的一种晶粒细化的合金材料的铸造装置的结构示意图；
图2为实施例1中螺线管线圈的缠绕及连接的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本实用新型的内容，但不应理解为对本实用新型的限制。
具体实施方式一：本实施方式是一种晶粒细化的合金材料的铸造装置包括壳体1、熔炼室2、铸造室3、坩埚4、加热单元、型腔6、冷却槽7、两个压力泵控制器8、两个压力泵9、两个真空压力表10、两个真空泵11、两个螺线管线圈12、两个电源13、两个变频器14、隔板15和输液管16；
所述的隔板15将壳体1分隔成熔炼室2和铸造室3；
所述的熔炼室2中设有坩埚4，坩埚4的外部设有加热单元；所述的加热单元包括电阻丝5、热电偶和温度调节电路；坩埚4被电阻丝环绕；
所述的铸造室3中设有冷却槽7，冷却槽7内部设有型腔6；型腔6的底部通过输液管16与坩埚4相连通；
所述的熔炼室2和铸造室3分别与一个压力泵控制器8的一端相连通，两个压力泵控制器8的另一端均与压力泵9相连通；熔炼室2和铸造室3还分别与一个真空压力表10的一端相连通，两个真空压力表10的另一端均与真空泵11相连通；
所述的壳体1的外部设有绝热层材料，两个螺线管线圈12分别缠绕在绝热层上，且分别与坩埚4和型腔6相对应；
所述的变频器14的一端与螺线管线圈12连接，变频器14的另一端连接电源13。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的螺线管线圈12为实心铜导线。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的变频器14可在0～100Hz间任意改变螺线管线圈12所通电流的频率。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的电源13可在0～200A间任意改变螺线管线圈12所通电流的大小。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的电阻丝5用于加热坩埚4，热电偶用于检测坩埚温度并将温度反馈给温度调节电路，温度调节电路使温度保持在设定温度上。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的螺线管线圈12在其高度中心处产生的磁场大于两端的磁场，金属熔体中部所受到的电磁力大于两端所受到的电磁力。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的绝热层材料为装有冷水的空心铜层，绝热层材料用于保护螺线管线圈12。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的冷却槽7内装有冷却水。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
实施例1：一种晶粒细化的合金材料的铸造装置包括壳体1、熔炼室2、铸造室3、坩埚4、加热单元、型腔6、冷却槽7、两个压力泵控制器8、两个压力泵9、两个真空压力表10、两个真空泵11、两个螺线管线圈12、两个电源13、两个变频器14、隔板15和输液管16；
所述的隔板15将壳体1分隔成熔炼室2和铸造室3；
所述的熔炼室2中设有坩埚4，坩埚4的外部设有加热单元；所述的加热单元包括电阻丝5、热电偶和温度调节电路；坩埚4被电阻丝环绕；
所述的铸造室3中设有冷却槽7，冷却槽7内部设有型腔6；型腔6的底部通过输液管16与坩埚4相连通；
所述的熔炼室2和铸造室3分别与一个压力泵控制器8的一端相连通，两个压力泵控制器8的另一端均与压力泵9相连通；熔炼室2和铸造室3还分别与一个真空压力表10的一端相连通，两个真空压力表10的另一端均与真空泵11相连通；
所述的壳体1的外部设有绝热层材料，两个螺线管线圈12分别缠绕在绝热层上，且分别与坩埚4和型腔6相对应；
所述的变频器14的一端与螺线管线圈12连接，变频器14的另一端连接电源13；
所述的螺线管线圈12为实心铜导线。
所述的变频器14可在0～100Hz间任意改变螺线管线圈12所通电流的频率。
所述的电源13可在0～200A间任意改变螺线管线圈12所通电流的大小。
所述的电阻丝5用于加热坩埚4，热电偶用于检测坩埚温度并将温度反馈给温度调节电路，温度调节电路使温度保持在设定温度上。
所述的螺线管线圈12在其高度中心处产生的磁场大于两端的磁场，金属熔体中部所受到的电磁力大于两端所受到的电磁力。
所述的绝热层材料为装有冷水的空心铜层，绝热层材料用于保护螺线管线圈12。
所述的冷却槽7内装有冷却水。
本实施例的原理及优点：
一、本实施例中使用螺线管线圈12，螺线管线圈12在其高度中心处产生的磁场大于两端的磁场，金属熔体中部所受到的电磁力大于两端所受到的电磁力，金属熔体将产生径向向内流动的运动趋势，熔体形成中部向内流动，两端向外流动的双回路流动轨迹，高效的进行搅拌；
二、本实施例在加热和电磁搅拌条件下对金属进行熔融搅拌，缩短了熔炼时间；通过压力泵9对熔融的金属施加压力，熔融的金属从坩埚4经过输液管16压入型腔6中，对熔炼室2和铸造室3进行加压，保持恒定的压力差0.5MPa，再在冷却水和螺线管线圈12发射的磁场推动下进行快速冷凝成型，电磁搅拌能降低熔融金属中温度梯度，并破碎枝晶，使得晶粒细化，搅拌过程中可通过变频器14改变螺线管线圈12所通电流的频率，通过电源13改变螺线管线圈12所通电流的有效值大小，进一步充分搅拌，破碎枝晶，使合金的晶粒得到细化；
三、本实施例一体化成型，降低了制备成本，提高了金属的利用率；
四、本实施例制备的合金未产生气孔缺陷，密度均一，晶粒小，性能均一，解决了现有制备合金过程中使用机械搅拌工艺易产生气孔缺陷，难以控制密度偏析，晶粒大和导致性能差异的问题，而提供一种晶粒细化的合金材料的铸造装置。
Claims (8)
1.一种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于一种晶粒细化的合金材料的铸造装置包括壳体(1)、熔炼室(2)、铸造室(3)、坩埚(4)、加热单元、型腔(6)、冷却槽(7)、两个压力泵控制器(8)、两个压力泵(9)、两个真空压力表(10)、两个真空泵(11)、两个螺线管线圈(12)、两个电源(13)、两个变频器(14)、隔板(15)和输液管(16)；
所述的隔板(15)将壳体(1)分隔成熔炼室(2)和铸造室(3)；
所述的熔炼室(2)中设有坩埚(4)，坩埚(4)的外部设有加热单元；所述的加热单元包括电阻丝(5)、热电偶和温度调节电路；坩埚(4)被电阻丝环绕；
所述的铸造室(3)中设有冷却槽(7)，冷却槽(7)内部设有型腔(6)；型腔(6)的底部通过输液管(16)与坩埚(4)相连通；
所述的熔炼室(2)和铸造室(3)分别与一个压力泵控制器(8)的一端相连通，两个压力泵控制器(8)的另一端均与压力泵(9)相连通；熔炼室(2)和铸造室(3)还分别与一个真空压力表(10)的一端相连通，两个真空压力表(10)的另一端均与真空泵(11)相连通；
所述的壳体(1)的外部设有绝热层材料，两个螺线管线圈(12)分别缠绕在绝热层上，且分别与坩埚(4)和型腔(6)相对应；
所述的变频器(14)的一端与螺线管线圈(12)连接，变频器(14)的另一端连接电源(13)。
2.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的螺线管线圈(12)为实心铜导线。
3.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的变频器(14)可在0～100Hz间任意改变螺线管线圈(12)所通电流的频率。
4.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的电源(13)可在0～200A间任意改变螺线管线圈(12)所通电流的大小。
5.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的电阻丝(5)用于加热坩埚(4)，热电偶用于检测坩埚温度并将温度反馈给温度调节电路，温度调节电路使温度保持在设定温度上。
6.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的螺线管线圈(12)在其高度中心处产生的磁场大于两端的磁场，金属熔体中部所受到的电磁力大于两端所受到的电磁力。
7.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的绝热层材料为装有冷水的空心铜层，绝热层材料用于保护螺线管线圈(12)。
8.根据权利要求1所述的种晶粒细化的合金材料的铸造装置，其特征在于所述的冷却槽(7)内装有冷却水。
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