[实用新型]超声波辅助合金熔体铸造设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属材料加工技术领域，特别是涉及一种超声波辅助合金熔体铸造设备。

背景技术

金属的熔炼与铸造(melting and casting technology)是所有金属材料所必须经过的加工过程。合金在熔炼铸造成型过程中为了达到使用生产要求，一般必须经过除气和晶粒细化铸造等过程，才能最终浇注成金属坯料。超声波熔体铸造与熔体变质铸造不同，超声波熔体铸造没有添加变质剂，消除了对熔体成分的二次污染，提高了合金熔体纯度，使合金的使用和回收更加简单可行。

公告号CN201538802U,公告日2010.08.04，发明名称为《大功率超声波合金熔体铸造系统》的专利公开了一种由超声波换能器、与其相连的多级变幅杆以及末端的耐高温抗腐蚀铁质超声波发射头组成的超声波合金熔体铸造系统。工作原理是通过功率发生器将电流转换电能，被转换的高频电能通过换能器再次被转换成同等频率的高频机械振动，从而产生高频超声波，对熔体进行作用，应用超声空化效应、声流效应、机械效应以及超声除气和簇射效应使熔体性质得到改善。所述超声波合金熔体铸造系统采用固定频率方式工作，合金钢及铸铁材质的变幅杆和发射头，仅适用于实验室规模10公斤左右工件的制造。由于其电源工作能力限制，超声波合金熔体铸造系统只能在预调频率附近单频工作，无法避免超声波驻波现象的产生，必然使待铸造熔体内产生超声铸造盲区，使熔体被铸造状态不一致；钢铁材质的变幅杆和发射头无法在熔融铝合金熔体中连续工作，由合金相图分析其自身必然与铝熔体发生腐蚀反应，从而造成污染熔体，超声系统失谐的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、性能可靠、能更高效地提高目标产品的质量，避免驻波缺陷，延长使用寿命的超声波辅助合金溶体铸造设备。该超声波辅助合金熔体设备可有效地对合金熔体进行除气，细化晶粒等铸造过程。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波辅助合金熔体铸造设备，其特征在于，所述超声波辅助合金熔体铸造设备包括：依次相连的多频超声波电源、换能器、多级变幅杆以及辐射头，所述多级变幅杆中至少一级的变幅杆为中空多孔结构。中空多孔结构的变幅杆配合多频超声电源共同工作，在主振频率周围分布若干响应频率，实现多频共振，避免超声波驻波现象的产生，熔体内超声铸造盲区的出现，使熔体被铸造状态一致。其中，所述多级变幅杆可根据实际工况确定级数，考虑到设备温度控制，优选地，所述多级变幅杆包括至少三级的半波长变幅杆。

优选地，所述多级变幅杆包括依次相连的第一级变幅杆、第二级变幅杆、第三级变幅杆以及第四级变幅杆，其中，所述第一级变幅杆与所述换能器连接，所述第二级变幅杆和所述第三级变幅杆为中空多孔结构，所述第四级变幅杆末端连接辐射头。

优选地，还包括与所述辐射头连接的振动分流盘。更优选地，所述振动分流盘为凹槽结构，所述振动分流盘增大了熔体中的超声振动辐射面，可以有效避免高温热流对变幅杆和换能器的直接热辐射，从而延长换能器的寿命；所述振动分流盘的侧面均匀设置流出口，以供振动分流盘内金属熔体流出；所述振动分流盘的底盘可以为圆形，方形等。

优选地，所述多频超声波电源的工作模式同时包括扫频，复频和单频中的一种或多种，所述多频超声电源的激振模式具有多频共振、单频激励、扫频激励三种，本实用新型超声波辅助合金熔体铸造设备具有满足三种振动模态的性能。所述多频超声电源可以在扫频和复频工作模式下，同时发射出多个频率的激振信号，由BNC数据线传输至换能器，由换能器将电能转化为机械振动带动系统在不同频率不同振动波形模态下进行振动，经由多级变幅杆传输至末端辐射头，辐射头可直接浸没在熔融金属液当中，向金属熔液发送超声振动，进行熔体铸造，避免了单频振动情况下驻波节点处无位移振动，无处理效果的缺点。

优选地，还包括防热罩，所述防热罩设置在所述换能器和至少第一级变幅杆的外部。更优选地，所述防热罩设置在所述换能器、第一级变幅杆、第二级变幅杆、以及部分第三级变幅杆的外部，保护所述换能器和所述变幅杆免受高温熔体热辐射，延长换能器和变幅杆的寿命。

优选地，还包括设置在所述防热罩顶部的冷却装置，所述换能器配有冷却装置可以相应的降低被辐射温度，延长所述换能器寿命。