[实用新型]稳恒磁场下铝合金低压铸造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料凝固装置，特别是涉及一种金属材料低压铸造装置，应用于合金铸造技术领域。

背景技术

在工业生产中，低压铸造方法被广泛应用于合金的铸造过程。该方法的优势在于原料利用率高，铸件缺陷少，氧化夹杂物少，尺寸精度高，浇铸速度便于调节。但是，通过低压铸造法获得的铸件，其凝固组织一般由外部的柱状晶和中心的等轴晶组成，晶粒较粗大。该类型组织严重降低了铝合金铸坯的性能。

晶粒尺寸对于金属材料的力学性能有着重要的影响。研究表明，材料的强度及塑性均随着晶粒尺寸的减小而提高。因此，细化晶粒是提高材料力学性能的重要方法之一。目前，工业生产中普遍使用的晶粒细化方法包括添加细化剂和机械搅拌等。细化剂的细化效果显著，但其添加会造成环境污染，同时也改变了合金成分，影响合金的回收利用。熔体搅拌过程会增加金属熔体与空气的接触，使氧化物夹杂的生成量增加，污染熔体。因此，为克服传统低压铸造方法存在的缺陷，以获得晶粒细小的铸造产品，研发一种新的低压铸造装置成为亟待解决的技术难题。

实用新型内容

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种稳恒磁场下铝合金低压铸造装置，能够获得晶粒细小的合金组织。本实用新型低压铸造装置产生的稳恒磁场能够抑制合金熔体的形核，增大形核过冷度，增加形核速率，从而实现铸件组织的细化，因此，利用本实用新型稳恒磁场获得具有一定过冷度的合金熔体，在过冷条件下进行浇铸，可以细化晶粒，改善铸件的凝固组织，提高铸件性能。

为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种稳恒磁场下铝合金低压铸造装置，由铸型、坩埚、加热和温控装置组成，合金熔体注入坩埚内，加热和温控装置主要由加热体和热电偶组成，加热体在坩埚外围对合金熔体进行加热，热电偶的测试端浸入坩埚内的合金熔体中并接近坩埚底部，热电偶的信号输出端与温度检测控制仪连接，温度检测控制仪控制加热体的输出功率；铸型的型腔开口与升液管的顶端开口连通，升液管的底端开口浸入坩埚内的合金熔体中，并使升液管的底端开口接近坩埚底部，使升液管的内腔两端分别与铸型的型腔和坩埚内腔连通；在坩埚外部还设有加压室，加压室的内腔保持密封，加压室的内腔表面紧密结合耐压的隔热夹层，将加热体和坩埚一并设置于加压室的内腔中，使坩埚内的液面上方和坩埚外部的密封空间形成气压腔，加热体的导线和热电偶皆穿过加压室壁和隔热夹层，坩埚设置于加压室内腔中的隔热夹层上方设置的刚玉夹层上；还设有穿过加压室壁和隔热夹层的进气管，进气管的底端开口浸入到坩埚内的合金熔体中，并使进气管的底端开口接近坩埚底部，进气管的顶端开口与吹气装置的供气口连通，从进气管向坩埚内的合金熔体中通入惰性气体，使加压室的气压腔气压增加，将坩埚内的合金熔体通过升液管压入铸型中进行浇铸；在加压室的外侧还设有强磁体，强磁体向坩埚内的合金熔体施加稳恒磁场。采用该装置进行铸造时，先利用加热体将坩埚内的合金材料熔化成合金熔体，通过安装在隔热夹层外部的磁体向坩埚中的熔体施加稳恒磁场。当熔体温度降低时，施加稳恒磁场可以使合金熔体的温度降至液相线以下的设定温度，这一温度比同等条件下不施加磁场时熔体的过冷温度更低。调节磁场强度可以控制熔体的过冷度大小。利用热电偶监控合金熔体温度。在获得不同磁场强度下合金熔体对应的过冷温度后，将合金熔体降温至液相线与对应磁场强度下形核温度之间的设定的温度，熔体处于过冷状态，但并未发生凝固。同时，通过进气管入惰性气体，增大加压室的压强，将过冷熔体迅速压入铸型中，进行铸造，获得晶粒细小的凝固组织。稳恒磁场能够抑制金属熔体形核，增大形核过冷度，本发明利用该现象，开发了低压铸造装置，以实现铝合金铸造过程的晶粒细化。

作为本发明优选的技术方案，铸型设置于坩埚的上方，升液管竖直设置，升液管的顶端与铸型的底部开口连通。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1.本实用新型装置利用磁场产生的磁场抑制合金熔体形核，增大形核过冷度，并利用稳恒磁场控制合金熔体的过冷度，得过冷态的金属熔体，然后对过冷金属熔体铸造，实现铸造产品的晶粒细化，在铸造过程中施加磁场不会引入其他杂质，是一种理想的晶粒细化方法；

2.本实用新型装置在低压铸造过程引入稳恒强磁场，不影响现有的铸造条件和设备，设备简单，操作方便，适用于大规模工业化生产。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例稳恒磁场下铝合金低压铸造装置的结构示意图。