[发明专利]一种复合式铝合金熔体净化装置及基于该装置的净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是铝合金熔体质量净化领域，具体涉及一种基于单管吹气法及功率超声的复合式铝合金熔体净化方法。

背景技术

铝合金铸件有着极其广泛的应用，在国防等重要的应用领域对铝合金铸件的综合性能要求也是越来越高。然而，铝合金在熔炼的过程中，极易产生吸气（主要为氢气）和氧化夹杂物，气孔和氧化夹杂物这都直接或者间接的影响着铝合金铸件的组织性能，是铝合金铸件在使用过程中产生应力集中或者产生裂纹源主要原因，这给铝合金铸件的可靠性带来极大的危害。铝合金熔体的质量对铝合金铸件的组织和性能都有着重要的影响，铝合金的净化处理是提高铝合金铸件质量的重要环节。

熔体净化是指利用物理或化学原理的工艺方法尽量除去液态合金中的有害气体、夹渣过程。吹气净化法是指净化气体在熔体中形成无氢气的净化气泡，在分压差作用下使熔体中的氢进入净化气泡，气泡不断长大并上浮，逸出熔体表面同时使氧化夹杂物上浮至熔体表面的净化技术，单管吹气法是吹气净化法的一种，由于设备简单操作方便，目前在工厂实际应用非常广泛。功率超声净化属于非吸附净化的一种，在熔体上的高速确定方向的往复振动，超声波的导入会引起无数显微空穴的产生，熔体中气体原子复合显微空穴成为微气泡，气泡上浮进而逸出熔体，使气体和夹杂物从熔体中分离的净化方法。吸附净化法已较成熟，能适应企业大规模熔体处理要求，但还存在净化作用单一，净化效率低和污染环境等缺点，非吸附净化法可实现绿色、高效净化，但处理大容量能力有限，而且设备复杂是主要限制因素。因此，为获得高质量铝合金构件，有必要研究并采用先进的铝熔体净化处理方法，去除铝液中的气体和夹杂物。兼具高效和工业大容量处理要求的铝合金熔体净化新技术及装置是铝合金熔体净化处理急需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有铝合金熔体除气效果不佳，存在的除气效率不高以及高能耗的问题，提出了一种利用单管吹气法和功率超声复合式的铝合金熔体净化处理装置以及基于该装置的除气方法。

一种复合式铝合金熔体净化装置及基于该装置的净化方法，它包括净化气瓶、净化气体输出软管、直线导杆、上支架、右支架、下支架、左支架、丝杠、电气控制柜、第一数据传输线、第二数据传输线、三相异步电机、三相异步电机的输出轴、浮动平台、功率超声工具杆、导气管、垫圈、功率超声发射体、坩埚。所述的电气控制柜通过第一数据传输线与功率超声发射体电气连接。所述的浮动平台一端与直线导杆相连接，浮动平台另一端与丝杠。所述的直线导杆和丝杠一端固定在上支架，另一端固定在下支架上。所述的丝杠与三相异步电机的输出轴相连接。所述的三相异步电机通过第二数据传输线与电气控制柜电气连接。所述的上支架、右支架、下支架、左支架之间均为刚性连接。

所述的电气控制柜通过第二数据传输线启动三相异步电机工作，并通过输出轴带动丝杠和直线导杆运动使浮动平台产生向上或者向下的位移。

所述的上支架、右支架、下支架、左支架均为方管结构。

所述的净化气体输出软管与功率超声工具杆中的导气管是密封连接。

所述的功率超声发射体工作频率为20kHz，最大功率为2kW且功率在30%~100%范围内连续可调。

所述的功率超声发射体内部结构为左右对称的，它包括法兰、辐射板、导磁体、导向块、外壳、蝶形弹簧钢、激励线圈、线圈骨架、超磁伸缩棒、上永磁体、调节螺钉、下永磁体。

所述的功率超声发射体通过垫圈与功率超声工杆相连接，垫圈通过法兰固定在浮动平台上。

一种复合式铝合金熔体净化装置及基于该装置的净化方法包括以下步骤：

步骤一、打开净化气瓶的出气开关，使功率超声工具杆中导气管通入净化气体；

步骤二、电气控制柜发出控制信号，启动功率超声发射体，使功率超声工具杆产生超声振动；

步骤三、电气控制柜发出控制信号，启动三相异步电机，使浮动平台产生向下位移，带动功率超声工具杆进入到坩埚中；

步骤四、功率超声工具杆在铝合金熔体中作用一段时间后，由电气控制柜发出控制信号，使浮动平台产生向上位移，带动功率超声工具杆复位，之后切断净化气瓶的出气开关，完成除气工作。