低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，適用于300℃以下的低熔點合金特別是各種錫鉍系的合金的熔煉與制備；該設備包括坩堝、保溫加熱裝置、控溫裝置、超聲攪拌裝置、超聲波發生和控制裝置以及機械攪拌裝置，金屬熔體放置在坩堝中；其構造簡單實用，機械攪拌裝置與超聲波攪拌裝置互相垂直，互不干涉，超聲波從坩堝側面導入至金屬熔體，效率高，超聲能量損失少，而且在金屬熔體固相率較高，機械攪拌已經不起作用的時候仍然可以施加超聲波攪拌直到金屬凝固；超聲和機械復合攪拌，可以細化晶粒，獲得非樹枝晶組織，加快熔融金屬熔體的成分和溫度的均勻化，所制備合金的塑性較傳統方法大幅提高。
【專利說明】低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬的制備【技術領域】，具體涉及一種低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，適用于300°C以下的低熔點合金特別是各種錫鉍系的合金的熔煉與制備。
【背景技術】
[0002]金屬制品如鑄錠、鑄件、連鑄產品的質量直接決定于熔煉環節與金屬熔體的質量。熔體中的氣體、夾雜物的控制水平是金屬熔體的純凈度的重要反應。隨著冶煉和設備技術的不斷發展，金屬熔體的純凈度得到大幅提高，夾雜物水平和氣體含量得到降低，但是該問題依然存在。提高熔體質量，機械攪拌法簡單易行，但存在著攪拌死區，影響熔體的均勻性，超聲波處理金屬熔體，可以細化金屬的凝固晶粒，可以促進金屬熔體的氣體形成氣泡并長大上浮，可以促進夾雜物的團聚，進而上浮，也有研究認為可以將夾雜物進行破碎實現彌散分布，這些都有助于提高金屬熔體的質量。
[0003]現有的研究方法主要是將超聲波工具頭浸入待處理的金屬熔體中進行超聲處理，但是該方法處理高熔點金屬(如鋼熔體)時，對超聲波工具頭的耐高溫與耐腐蝕性能要求高，傳統金屬材料難以滿足要求；即使采用金屬陶瓷來避免腐蝕，仍然存在加工、裝配困難和容易發生脆斷的問題。有采用金屬鉭作為工具頭材料的，性能好但價格昂貴(中國專利CN102554195 A)。還有通過電磁鐵將超聲波工具頭從側面吸附到金屬坩堝上的方法，間接把超聲波導入金屬熔體，但是采用該方法超聲衰減嚴重，難以有效處理金屬熔體，而且鐵坩堝本身不耐腐蝕(中國專利CN 1478624 A)。超聲波工具頭浸入待處理金屬熔體的方式也妨礙了機械攪拌的加入。
【發明內容】
[0004]因此，為了解決以上問題，本發明提供一種低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備。適用于300°C以下的低熔點合金特別是各種錫鉍系的合金的熔煉與制備。包括有坩堝、保溫加熱裝置、控溫裝置、超聲攪拌裝置、超聲波發生和控制裝置以及機械攪拌裝置。機械攪拌裝置和超聲波攪拌裝置互相垂直，互不干涉，超聲波從側面導入至金屬熔體，超聲波攪拌裝置由超聲波換能器、變幅桿和工作頭組成。工作頭與坩堝有間隙，間隙通過耐熱氟橡膠密封，工作頭與金屬熔體直接接觸。坩堝外面是保溫加熱裝置，測溫探頭插入金屬熔體內，溫控裝置可控制金屬熔體溫度。
[0005]本發明提供的一種低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，包括坩堝8、保溫加熱裝置9、控溫裝置5、超聲攪拌裝置10、超聲波發生和控制裝置4以及機械攪拌裝置6，金屬熔體11放置在坩堝8中；所述的超聲波攪拌裝置10是由超聲波換能器3、變幅桿2和工作頭I組成的一體結構；所述坩堝8外層包裹保溫加熱裝置9，控溫裝置5分別連接保溫加熱裝置9及測溫探頭7，測溫探頭7插入金屬熔體11中，超聲波發生和控制裝置4與超聲攪拌裝置10連接；機械攪拌裝置6的攪拌葉片插入金屬熔體11中，機械攪拌裝置6與超聲波攪拌裝置10相互垂直放置，所述工作頭I的頂端穿透坩堝8并與金屬熔體11直接接觸，超聲波從側面導入金屬熔體11中。
[0006]所述的超聲波攪拌裝置10由超聲波換能器3、變幅桿2和工作頭I按上述順序通過螺紋連接組成一體結構。
[0007]所述工作頭I的頂端與坩堝8之間有間隙，間隙使用耐熱氟橡膠密封圈密封。
[0008]所述工作頭的振幅為30?60 μ m。
[0009]所述的超聲波發生和控制裝置其超聲波頻率為15?25KHz，功率為500?1500W。
[0010]所述的機械攪拌裝置的攪拌葉片轉速為100?500轉/分。
[0011]本發明的有益效果:
機械攪拌裝置和超聲波攪拌裝置互相垂直，兩互不干涉，可以同時施加。超聲攪拌復合攪拌，可消除機械攪拌的死區、清除熔體中的氣體。低溫合金熔煉大大降低了超聲波工作頭的耐高溫與耐腐蝕性能要求，用普通工具鋼制作的工作頭就可以長期穩定工作。超聲波從側面導入至金屬熔體，工作頭與坩堝有間隙，間隙通過耐熱氟橡膠密封，耐熱氟橡膠密封可以隔絕超聲波能量傳遞到坩堝而損失，工作頭與金屬熔體直接接觸，超聲波能量可以高效導入金屬熔體，而且不受坩堝材料限制。而且在金屬熔體固相率較高，機械攪拌已經不起作用的時候仍然可以施加超聲波攪拌直到金屬凝固。超聲和機械復合攪拌，可以細化晶粒，獲得非樹枝晶組織，加快熔融金屬熔體的成分和溫度的均勻化，所制備合金的塑性優異。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備結構示意圖。
[0013]其中:1、工作頭，2、變幅桿，3、超聲波換能器，4、超聲波發生和控制裝置，5、控溫裝置，6、機械攪拌裝置，7、測溫探頭，8、坩堝，9、保溫加熱裝置，10、超聲攪拌裝置，11、金屬熔體。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖1對本發明做進一步說明:
如圖1所示，低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備包括有坩堝8、保溫加熱裝置9、控溫裝置5、超聲攪拌裝置10(工作頭1、變幅桿2、超聲波換能器3是一體的，之間通過螺紋連組成一體結構)、超聲波發生和控制裝置4以及機械攪拌裝置6組成。控溫裝置5分別連接到保溫加熱裝置9和測溫探頭7，坩堝8外面是保溫加熱裝置9，測溫探頭7插入金屬熔體11中，溫控裝置5可控制金屬熔體11的溫度。超聲波發生和控制裝置4和超聲攪拌裝置10連接。機械攪拌裝置6與超聲波攪拌裝置10互相垂直安裝，超聲波從側面導入至金屬熔體11，工作頭I與坩堝8之間有間隙，間隙通過耐熱氟橡膠密封圈密封。
【權利要求】
1.一種低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于:包括坩堝(8)、保溫加熱裝置(9)、控溫裝置(5)、超聲攪拌裝置(10)、超聲波發生和控制裝置(4)以及機械攪拌裝置(6)，金屬熔體(11)放置在坩堝(8)中；所述的超聲波攪拌裝置(10)是由超聲波換能器(3)、變幅桿(2)和工作頭(I)組成的一體結構；所述坩堝(8)外層包裹保溫加熱裝置(9)，控溫裝置(5)分別連接保溫加熱裝置(9)及測溫探頭(7)，測溫探頭(7)插入金屬熔體(11)中，超聲波發生和控制裝置(4)與超聲攪拌裝置(10)連接；機械攪拌裝置(6)的攪拌葉片插入金屬熔體(11)中，機械攪拌裝置(6)與超聲波攪拌裝置(10)相互垂直放置，所述工作頭(I)的頂端穿透坩堝⑶并與金屬熔體(11)直接接觸，超聲波從側面導入金屬熔體(11)中。
2.根據權利要求1所述的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于:所述的超聲波攪拌裝置(10)由超聲波換能器(3)、變幅桿(2)和工作頭(I)按上述順序通過螺紋連接組成一體結構。
3.根據權利要求1所述的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于:所述工作頭(I)的頂端與坩堝(8)之間有間隙，間隙使用耐熱氟橡膠密封圈密封。
4.根據權利要求1所述的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于:所述工作頭的振幅為30?60 μ m。
5.根據權利要求1所述的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于: 所述的超聲波發生和控制裝置其超聲波頻率為15?25KHz，功率為500?1500W。
6.根據權利要求1所述的低熔點合金超聲攪拌復合熔煉設備，其特征在于: 所述的機械攪拌裝置的攪拌葉片轉速為100?500轉/分。
【文檔編號】C22B9/22GK103447506SQ201310377626
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】胡永俊, 鄭輝庭, 李昔強, 李風, 肖小亭, 成曉玲, 吝嘉坤, 丘宇騰, 戴曉平, 郭海斌, 賴慧芳, 高攀, 楊宏歡, 李人杰, 何杰宇, 黃宇翔, 沈祖鵬 申請人:廣東工業大學