[发明专利]脉冲磁致振荡作用下测量熔体热历史曲线的装置

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，特别涉及到一种脉冲磁致振荡作用下测量熔体内部热历史曲线的装置。

背景技术

在材料科学领域里，细化金属凝固组织是提高铸件性能的重要途径之一．在已有的研究中，控制金属凝固过程以细化凝固组织的方法主要有两类：一是物理细化法，如低温浇注、电磁搅拌、机械振动、超声波细化等；二是化学细化法，如添加形核剂和长大抑制剂等。其中物理场处理技术作为一种环保、经济又具有很大发展潜力的技术受到了人们的广泛关注，这方面的研究已取得了巨大进展。

现有的外场处理金属凝固组织的技术中，中国专利200510030736.4 已公开一种“脉冲磁致振荡细化金属凝固组织的方法及其装置”，该发明方法通过特殊设计的电路和弹簧形感应线圈构成的振荡发生装置，导入超高频率的脉冲磁场，对置于感应线圈里的金属熔体表面而非整个熔体内产生磁致振荡，对金属凝固过程产生作用直至凝固。该专利中的实施实例显示该方法可显著改变凝固组织形态，细化晶粒组织，消除比重偏析，极具应用前景。

而为了进一步研究该方法内在机理，准确测量该方法作用下的熔体温度曲线具有重要的科学意义，但是该专利中的装置在具体实施过程中，需要先通过电阻炉将金属块熔化并保温一段时间，再将金属液浇注到铸型中，而将金属液从电阻炉取出到浇注的过程中，人为因素较多，一方面很难保证每次实验中该过程经历的时间和外界环境相同，而这一过程内金属液由于大量散热而导致浇入铸型时温度已有所降低；另一方面是每次实验中浇注方式（浇口的位置、高度及浇速等）和金属液充型的方式也难以保持一致。由于金属液在高温段降温速度很快，这两种不利因素导致不同实验中的实际浇注温度差别较大，且金属液经历的降温过程也会有所差异，最终会影响到实际的凝固组织。另外，传统测温法主要采取如下步骤：待浇注完成后才将热电偶插入熔体中，而当金属液浇入温度较低的铸型后，由于铸型的激冷作用，型壁处会迅速形成凝固壳层，这一因素导致测得的温度会有较大误差，且无法反映型壁处熔体形核、长大对熔体温度的影响，而这一影响对于认识脉冲磁致振荡细化金属凝固组织的机理尤为关键。综上所述，使用传统方法一方面测得的温度曲线误差较大，另一方面难以获得一些关键信息。而本专利的的装置克服了这些问题，能更可靠、准确地测得脉冲磁致振荡处理下熔体内部的温度曲线。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种脉冲磁致振荡作用下测量熔体内部热历史曲线的装置，测量装置简便易行，测得数据更为准确可靠。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明包括：脉冲电源、电动机、丝杆、弹簧形感应线圈、电阻炉、升降杆、温度采集记录系统等；电阻炉连接220v交流电，感应线圈连接脉冲电源，升降杆上放置盛有金属块的铸型；铸型位于电阻炉内时，电阻炉发热使金属块熔化；之后升降杆上升，铸型进入感应线圈，感应线圈对金属熔体施加脉冲磁致振荡；脉冲磁致振荡施加过程中，热电偶插入熔体中并固定，通过温度采集记录系统连续记录在脉冲磁致振荡处理工艺中的金属熔体内部的金属熔体的温度信息，并绘制金属熔体的温度变化曲线。

一种脉冲磁致振荡作用下测量熔体热历史曲线的装置，包括：铸型（14）、铸型固定装置（16）、升降杆（17）、滑座（19）、导轨（6-1、6-2）、丝杆（20）、螺母座（18）和电动机（21），盛有金属熔体（15）的铸型（14）放置于铸型固定装置（16）内，其特征在于，所述丝杆（20）的上端连接在固定板（5）上，所述丝杆（20）的下端和电动机（21）的从动件连接，导轨（6-1、6-2）、升降杆（17）和丝杆（20）穿过滑座（19）并位于同一平面，滑座（19）上固定有螺母座（18），螺母座（18）和丝杆（20）啮合，升降杆（17）的下端固定在滑座（19）上，升降杆（17）的上端连接铸型固定装置（16），升降杆（17）穿过固定板（5）中心的孔，顶板（1）中心打洞便于铸型穿过，当电动机（21）控制丝杆（20）转动时，螺母座（18）即带着滑座（19）沿两导轨（6-1、6-2）上升或下降，使盛有金属熔体（15）的铸型（14）可以在电阻炉（2）和感应线圈（9）内自由升降。

所述的脉冲磁致振荡作用下测量熔体热历史曲线的装置，其特征在于，感应线圈（9）连接脉冲电源（13），电阻炉（2）通过控制器（7）再经由插座（8）连接220v交流电；脉冲电源（13）参数为：峰值电流为10—20000A，脉冲宽度为5μs—50ms，作用频率为0.015—2KHz。