穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種金屬材料凝固裝置，特別是涉及一種金屬材料低壓鑄造裝置，應(yīng)用于合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)中，低壓鑄造方法被廣泛應(yīng)用于合金的鑄造過程。該方法的優(yōu)勢在于原料利用率高，鑄件缺陷少，氧化夾雜物少，尺寸精度高，澆鑄速度便于調(diào)節(jié)。但是，通過低壓鑄造法獲得的鑄件，其凝固組織一般由外部的柱狀晶和中心的等軸晶組成，晶粒較粗大。該類型組織嚴(yán)重降低了鋁合金鑄坯的性能。
[0003]晶粒尺寸對于金屬材料的力學(xué)性能有著重要的影響。研究表明，材料的強(qiáng)度及塑性均隨著晶粒尺寸的減小而提高。因此，細(xì)化晶粒是提高材料力學(xué)性能的重要方法之一。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的晶粒細(xì)化方法包括添加細(xì)化劑和機(jī)械攪拌等。細(xì)化劑的細(xì)化效果顯著，但其添加會造成環(huán)境污染，同時也改變了合金成分，影響合金的回收利用。熔體攪拌過程會增加金屬熔體與空氣的接觸，使氧化物夾雜的生成量增加，污染熔體。因此，為克服傳統(tǒng)低壓鑄造方法存在的缺陷，以獲得晶粒細(xì)小的鑄造產(chǎn)品，研發(fā)一種新的低壓鑄造裝置成為亟待解決的技術(shù)難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置，能夠獲得晶粒細(xì)小的合金組織。本實(shí)用新型低壓鑄造裝置產(chǎn)生的穩(wěn)恒磁場能夠抑制合金熔體的形核，增大形核過冷度，增加形核速率，從而實(shí)現(xiàn)鑄件組織的細(xì)化，因此，利用本實(shí)用新型穩(wěn)恒磁場獲得具有一定過冷度的合金熔體，在過冷條件下進(jìn)行澆鑄，可以細(xì)化晶粒，改善鑄件的凝固組織，提高鑄件性能。
[0005]為達(dá)到上述實(shí)用新型創(chuàng)造目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0006]—種穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置，由鑄型、坩禍、加熱和溫控裝置組成，合金熔體注入坩禍內(nèi)，加熱和溫控裝置主要由加熱體和熱電偶組成，加熱體在坩禍外圍對合金熔體進(jìn)行加熱，熱電偶的測試端浸入坩禍內(nèi)的合金熔體中并接近坩禍底部，熱電偶的信號輸出端與溫度檢測控制儀連接，溫度檢測控制儀控制加熱體的輸出功率;鑄型的型腔開口與升液管的頂端開口連通，升液管的底端開口浸入坩禍內(nèi)的合金熔體中，并使升液管的底端開口接近坩禍底部，使升液管的內(nèi)腔兩端分別與鑄型的型腔和坩禍內(nèi)腔連通;在坩禍外部還設(shè)有加壓室，加壓室的內(nèi)腔保持密封，加壓室的內(nèi)腔表面緊密結(jié)合耐壓的隔熱夾層，將加熱體和坩禍一并設(shè)置于加壓室的內(nèi)腔中，使坩禍內(nèi)的液面上方和坩禍外部的密封空間形成氣壓腔，加熱體的導(dǎo)線和熱電偶皆穿過加壓室壁和隔熱夾層，坩禍設(shè)置于加壓室內(nèi)腔中的隔熱夾層上方設(shè)置的剛玉夾層上;還設(shè)有穿過加壓室壁和隔熱夾層的進(jìn)氣管，進(jìn)氣管的底端開口浸入到坩禍內(nèi)的合金熔體中，并使進(jìn)氣管的底端開口接近坩禍底部，進(jìn)氣管的頂端開口與吹氣裝置的供氣口連通，從進(jìn)氣管向坩禍內(nèi)的合金熔體中通入惰性氣體，使加壓室的氣壓腔氣壓增加，將坩禍內(nèi)的合金熔體通過升液管壓入鑄型中進(jìn)行澆鑄;在加壓室的外側(cè)還設(shè)有強(qiáng)磁體，強(qiáng)磁體向坩禍內(nèi)的合金熔體施加穩(wěn)恒磁場。采用該裝置進(jìn)行鑄造時，先利用加熱體將坩禍內(nèi)的合金材料熔化成合金熔體，通過安裝在隔熱夾層外部的磁體向坩禍中的熔體施加穩(wěn)恒磁場。當(dāng)熔體溫度降低時，施加穩(wěn)恒磁場可以使合金熔體的溫度降至液相線以下的設(shè)定溫度，這一溫度比同等條件下不施加磁場時熔體的過冷溫度更低。調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度可以控制熔體的過冷度大小。利用熱電偶監(jiān)控合金熔體溫度。在獲得不同磁場強(qiáng)度下合金熔體對應(yīng)的過冷溫度后，將合金熔體降溫至液相線與對應(yīng)磁場強(qiáng)度下形核溫度之間的設(shè)定的溫度，熔體處于過冷狀態(tài)，但并未發(fā)生凝固。同時，通過進(jìn)氣管入惰性氣體，增大加壓室的壓強(qiáng)，將過冷熔體迅速壓入鑄型中，進(jìn)行鑄造，獲得晶粒細(xì)小的凝固組織。穩(wěn)恒磁場能夠抑制金屬熔體形核，增大形核過冷度，本發(fā)明利用該現(xiàn)象，開發(fā)了低壓鑄造裝置，以實(shí)現(xiàn)鋁合金鑄造過程的晶粒細(xì)化。
[0007]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，鑄型設(shè)置于坩禍的上方，升液管豎直設(shè)置，升液管的頂端與鑄型的底部開口連通。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
[0009]1.本實(shí)用新型裝置利用磁場產(chǎn)生的磁場抑制合金熔體形核，增大形核過冷度，并利用穩(wěn)恒磁場控制合金熔體的過冷度，得過冷態(tài)的金屬熔體，然后對過冷金屬熔體鑄造，實(shí)現(xiàn)鑄造產(chǎn)品的晶粒細(xì)化，在鑄造過程中施加磁場不會引入其他雜質(zhì)，是一種理想的晶粒細(xì)化方法；
[0010]2.本實(shí)用新型裝置在低壓鑄造過程引入穩(wěn)恒強(qiáng)磁場，不影響現(xiàn)有的鑄造條件和設(shè)備，設(shè)備簡單，操作方便，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下:
[0013]在本實(shí)施例中，參見圖1，一種穩(wěn)恒磁場下鋁合金低壓鑄造裝置，由鑄型1、坩禍6、加熱和溫控裝置組成，合金熔體11注入坩禍6內(nèi)，加熱和溫控裝置主要由加熱體5和熱電偶9組成，加熱體5在坩禍6外圍對合金熔體11進(jìn)行加熱，熱電偶9的測試端浸入坩禍6內(nèi)的合金熔體11中并接近坩禍6底部，熱電偶9的信號輸出端與溫度檢測控制儀連接，溫度檢測控制儀控制加熱體5的輸出功率，鑄型I的型腔開口與升液管10的頂端開口連通，升液管10的底端開口浸入i甘禍6內(nèi)的合金恪體11中，并使升液管1的底端開口接近；t甘禍6底部，使升液管10的內(nèi)腔兩端分別與鑄型I的型腔和坩禍6內(nèi)腔連通;在坩禍6外部還設(shè)有加壓室3，加壓室3的內(nèi)腔保持密封，加壓室3的內(nèi)腔表面緊密結(jié)合耐壓的隔熱夾層4，將加熱體5和坩禍6—并設(shè)置于加壓室3的內(nèi)腔中，使坩禍6內(nèi)的液面上方和坩禍6外部的密封空間形成氣壓腔，加熱體5的導(dǎo)線和熱電偶9皆穿過加壓室3壁和隔熱夾層4，坩禍6設(shè)置于加壓室3內(nèi)腔中的隔熱夾