[发明专利]一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法

说明书

本发明公开了一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法，该方法包括以下步骤：（1）预热恒温模具；（2）将金属熔体加热至预设温度后，浇入恒温模具中，同时启动保温层内的加热层，通过保温层对恒温模具进行保温；（3）将恒温模具放置在机械振动台上，向金属熔体施加机械振动，同时，通过超声设备对金属熔体进行功率超声振动。本发明采用功率超声与机械振动对金属熔体进行处理，处理简单容易，能提高金属熔体处理的效率和速率，有效改善金属熔体的组织形态和性能，解决了单一物理场下处理金属熔体效率不明显的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法，属于金属熔体处理方法技术领域。

背景技术

国内外研究表明，在凝固过程中对待处理金属熔体施加物理场的处理方法，已逐渐成为提高材料性能的重要工艺手段之一；施加物理场技术是指在金属熔体凝固前或凝固过程中对金属熔体施加一个或多个复合的物理场，利用金属和物理场的相互作用，从而改善其凝固过程和组织性能的一种技术；该技术操作简便且不会对金属熔体及环境产生污染。

目前对待处理金属熔体施加物理场的方法主要有以下几种：(1)在金属熔体的凝固过程进行功率超声处理；(2)在金属熔体的凝固过程进行机械振动处理；(3)让金属熔体在磁场环境下凝固，即进行磁场处理；(4)对金属熔体导电，即进行电流处理。

然而，在目前的金属铸造工艺中，对金属熔体的处理方法只能采用上述方法中的其中一种，无法通过多种方法之间产生的作用互补来实现更好的改善效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种基于功率超声与机械振动的金属熔体处理方法，该方法包括以下步骤：

（1）预热恒温模具；

（2）将金属熔体加热至预设温度后，浇入恒温模具中，同时启动保温层内的加热层，通过保温层对恒温模具进行保温；

（3）将恒温模具放置在机械振动台上，向金属熔体施加机械振动，同时，通过超声设备对金属熔体进行功率超声振动。

金属熔体处理方法采用的金属熔体处理装置包括恒温模具、加热层、保温层、测温装置、耐火层、支架、机械振动台和超声设备，机械振动台上设置有耐火层，耐火层上搁置有盛有金属熔体的恒温模具，恒温模具周围设置有保温层，保温层内侧壁设置有加热层，上端盖合有封盖，加热层下端内侧活动套接在耐火层外部，保温层固定连接在支架上，超声设备安装在保温层正上方且其超声波导入杆伸入到恒温模具中，恒温模具安装有测温装置。

超声设备包括功率超声发声器、超声波换能器、超声波变幅杆和超声波导入杆，超声波导入杆从恒温模具的上方插入金属熔体中。

测温装置包括测温传感器。

步骤（1）中恒温模具的预热温度为250℃。

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；加热层、保温层对恒温模具进行保温时，恒温模具内的温度保持在600-750℃。

步骤（3）中，机械振动台向金属熔体施加机械振动，机械振动频率的范围为10-50Hz，机械振动时间为30s-120s。

步骤（3）中，超声设备插入金属熔体中，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0.6KW-2KW，超声时间为30s-120s。

超声设备中，通过超声波导入杆插入金属熔体中，插入的深度为2～5mm；超声设备使用前，超声波导入杆末端2-5mm处涂抹氧化锌。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：