一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置及铸造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108067604A(43)申请公布日2018.05.25(21)申请号201711302733.0(22)申请日2017.12.11(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人李新雷介万奇(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.B22D18/00(2006.01)C22B9/04(2006.01)B22D1/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置及铸造方法(57)摘要本发明涉及一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置及铸造方法，包括下压力罐、熔化炉、强磁体、变频电源、中隔板、上压力罐等。其方法为熔化炉将金属材料熔化并密封下压力罐，由变频电源通过强磁体对熔体施加交变磁场，实现熔体的真空搅拌除气处理，在反重力铸造准备工序及浇注过程中对熔体持续施加电磁搅拌，由控制系统完成不同反重力铸造方法的浇注。本发明不仅可以在金属材料熔炼时进行真空搅拌除气处理，也可以在浇注准备过程中和浇注期间对熔体施加交变电磁搅拌力，起到减少熔体内部的气体含量、稳定熔体成分均匀性和提高铸件质量和性能的效果。CN108067604ACN108067604A权利要求书1/1页1.一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置，包括下压力罐(1)、熔化炉(4)、坩埚(5)、中隔板(7)、锁紧环(8)、上压力罐(11)和冷却循环水接口(15)；其特征在于还包括侧强磁体(3)、底部强磁体(2)、变频电源(14)和冷却循环水接口(15)；侧强磁体(3)位于熔化炉(4)的四周，底部强磁体(2)为熔化炉(4)的底部，两个强磁体通过电缆及冷却循环水接口(15)与变频电源(14)实现电连接；所述侧强磁体(3)和底部强磁体(2)采用线圈结构。2.根据权利要求1所述熔体搅拌式多功能反重力铸造装置，其特征在于：所述侧强磁体(3)和底部强磁体(2)的尺寸使得坩埚(5)内的金属液被包覆。3.一种利用权利要求1或2所述熔体搅拌式多功能反重力铸造装置进行铸造的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将被铸造的金属材料放入坩埚，采用熔化炉加热，在加热熔化期间，将中隔板盖上，并用压板密封住中隔板中间的孔，对下压力罐抽取真空，使金属材料在真空条件下熔化；步骤2：待金属材料熔化后，打开变频电源，通过变频电源控制侧强磁体和底部强磁体的电流大小和方向，对坩埚内熔体进行水平旋转或上下翻转的搅拌，熔体内气体通过搅拌运动及真空扩散，实现真空搅拌除气；步骤3：熔体处理好并达到浇注温度时，关闭真空，拿走中隔板上盲板，插入升液管，放置铸型并固定；放上压力罐，并由液压缸驱动锁紧环转动，将下压力罐、上压力罐与中隔板锁紧密封；步骤4：按照设定程序对气控系统进行自动化控制，采用低压铸造、差压铸造或调压铸造方式完成反重力铸造过程；在步骤3和步骤4实施过程中，继续对强磁体通电以使得熔体搅拌，在反重力铸造维持熔体成分均匀性。2CN108067604A说明书1/4页一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置及铸造方法技术领域[0001]本发明属于反重力铸造技术，涉及一种熔体搅拌式多功能反重力铸造装置及铸造方法，可实现金属基复合材料和高强度铝合金材料构件生产的电磁搅拌多功能反重力铸造装置与方法。背景技术[0002]反重力铸造技术是利用外加压力使合金液沿着与重力相反的方向自下而上的充型并凝固的技术，目前在工业上得到广泛应用，反重力铸造按加压方式可分为低压铸造、差压铸造和调压铸造三种。反重力铸造时，通常是直接在熔化炉内用旋转喷吹对熔体进行除气处理，或将熔体处理完后导入保温炉内，然后进行浇注。通常从熔体处理好到实际浇注开始，要经历密封压力罐、放置升液管及铸型、固定铸型等诸多工序，会有十来分钟到二十来分钟的时间，熔体在密闭空间内静置的时间较长，特别是进行一次熔化大量金属液进行多次单件浇注时，熔体放置的时间更长，在此期间无法对熔体进行搅拌，易导致熔体内成分不均匀。[0003]近些年来，金属基复合材料及高强度铸造铝合金已越来越多的采用反重力铸造方法生产优质构件。对于金属基复合材料如铝合金复合材料、镁基复合材料，还有一些高强度铝合金如铝铜合金来讲，如果从熔体搅拌处理完到反重力浇注时间间隔过长，会在熔体中形成分层现象，如比较重大的成分会逐渐沉积到坩埚底部，而比重较轻的合金成分会聚集到熔体的上层。这种现象对随后的浇注铸件质量会带来重要的影响，如会造成铸件成分偏析、颗粒强化项分布不均匀等，最终影响铸件的性能和合格率。[0004]文献“多功能反重力铸造设备控制系统及控制方法，中国发明专利，介万奇，公开号ZL200610055931.7”公开了一种多功能反重力铸造设