[发明专利]基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法及装置

权利要求书

1.基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预热模具型腔；

(2)将金属熔体加热至预设温度后，浇入模具型腔中，同时开启保温加热器，对模具型腔进行保温；

(3)液压机的冲头向金属熔体施加压力，同时，功率超声发生器对金属熔体进行功率超声振动；通过压力和功率超声的协同耦合作用，从而在冷却金属熔体的过程改变金属熔体的物理结构。

2.根据权利要求1所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，模具型腔的预热温度为250℃。

3.根据权利要求1所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，金属熔体的预设温度为液相线以上10～100℃的温度范围；保温加热器对模具型腔进行保温时，模具型腔内侧面的温度保持在500～550℃。

4.根据权利要求1所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，液压机的冲头由上至下向金属熔体施加压力，冲头直接与金属熔体相接触，挤压比压为0～75MPa，挤压速度为0.03～0.06m/s，保压时间为30s。

5.根据权利要求1所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，功率超声发生器从模具型腔的侧面插入金属熔体中，对金属熔体进行功率超声振动，超声波频率为20KHz，超声波功率为0～2200W。

6.根据权利要求5所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理方法，其特征在于，所述功率超声发生器中，通过超声波导入杆的杆尖插入金属熔体中，插入的深度为2～5mm；功率超声发生器使用前，超声波导入杆的杆尖处涂抹脱模剂。

7.用于权利要求1～6任一项所述方法的基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理装置，其特征在于，包括模具型腔、保温加热器、冲头和功率超声发生器，金属熔体置于模具型腔中，模具型腔的腔壁内设有保温加热器，冲头设于模具型腔上方，功率超声发生器穿过模具型腔的腔壁后，从模具型腔的侧面插入金属熔体中。

8.根据权利要求7所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理装置，其特征在于，所述功率超声发生器包括依次连接的超声波换能器、超声波变幅杆和超声波导入杆，超声波导入杆的末端带有杆尖，杆尖穿过模具型腔的腔壁后，从模具型腔的侧面插入金属熔体中。

9.根据权利要求8所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理装置，其特征在于，所述超声波导入杆与模具型腔腔壁的相接处设有密封机构，通过端盖固定于模具型腔的腔壁上，密封机构包括模具侧静环、模具侧动环组件、大气侧静环、大气侧动环组件、动环座和密封盖，模具侧静环和大气侧静环分别位于密封装置的两端，模具侧静环的外端面与端盖相连接，模具侧静环的外圆柱面和大气侧静环的外圆柱面分别与密封盖相连接，模具侧静环、大气侧静环和密封盖之间形成密封空间，密封空间内设有模具侧动环组件、大气侧动环组件和动环座，模具侧动环组件和大气侧动环组件分别设于动环座两端。

10.根据权利要求9所述基于功率超声与压力耦合的金属熔体处理装置，其特征在于，所述动环座通过销钉固定于超声波导入杆上，模具侧静环的内侧面和大气侧静环的内侧面分别通过静环O型圈与超声波导入杆相连接，模具侧静环的外端面通过防转销与端盖固定连接；

密封盖包括固定连接的左盖和右盖，左盖压紧于大气侧静环的外周，右盖压紧于模具侧静环的外周，右盖的外端面与端盖相接，右盖上设有泄压孔；

模具侧动环组件包括动环、轴套和弹簧，动环一端与模具侧静环的内端面相接触，动环另一端通过弹簧与动环座相连接，超声波导入杆外周与弹簧的相接面上设有轴套，动环内侧面通过动环O型圈与超声波导入杆相连接；

大气侧动环组件的结构与模具侧动环组件的结构对称。