[发明专利]一种差压铸造坩埚炉

说明书

本发明公开一种差压铸造坩埚炉，包括坩埚、加热元件和电磁线圈，电磁线圈设置于坩埚的外部，电磁线圈与外部电源相连，电磁线圈能够产生磁场，坩埚位于电磁线圈产生的磁场内。工作时，加热元件对坩埚进行加热，继而实现对坩埚内铝合金熔体进行加热保温的目的，使得铝合金熔体保持在熔融状态；在坩埚外部设置电磁线圈，电磁线圈与外部电源相连，电磁线圈通电能够产生磁场，从而对坩埚内的熔体施加电磁处理，对熔体内的能量体系产生影响，补偿熔体内部形成临界晶核所需的能量，降低形核过程所需的形核激活能，促进熔体克服形核壁垒，进而增加熔体内初生晶核的数量，提高熔体内形核率，从而对最终的铸件到晶粒细化的作用，提升成品铸件的性能。

技术领域

本发明涉及冶金设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种差压铸造坩埚炉。

背景技术

差压铸造又称“反压铸造”，金属熔体在压差的作用下，充填到预先有一定压力的铸型中，进行凝固而获得铸件的一种工艺方法。在较高的凝固保压压力作用下可使金属熔体通过狭窄的晶间空隙，对孤立液相区产生良好的补缩，非常适合生产高气密性的复杂轮廓的铸件，且铸件轮廓清晰，尺寸精确。在差压铸造过程中，坩埚内压力大于铸型内压力，在压力差的作用下，坩埚内的铝合金液经升液管填充铸型，在顺序凝固的过程中，坩埚内的铝合金液不断地对铸件进行补缩，并在较高的压力下凝固。

获得均匀细小的等轴晶可显著降低铸造缺陷，提高材料的机械性能。通常从改变相结构及晶体形态来控制凝固组织，其中，相结构直接受合金成分的影响，而晶体形态及晶粒尺寸是由凝固过程所决定的。过冷熔体增加过冷度可显著增加固液相吉布斯自由能差、降低临界形核功，这种体系能量干预可达到晶粒细化的目的。例如快速凝固技术，尽管能得到细小的晶粒尺寸，甚至纳米晶，但其无法制备大尺寸铸锭而难以实现工业化生产。异质形核则更容易实现大截面铸锭的晶粒细化。通过添加变质剂抑制晶粒长大获得细化组织，液态金属在固相质点表面形核可大大降低表面能，但对材料本身造成污染。例如在铝合金中加入Al-5Ti-B能实现晶粒的显著细化，但形成的TiB2在金属中偏聚会损害最终产品的性能。上述方法都具有各自的局限性，难以实现工业化推广。

随着汽车轻量化进程的持续推进，零部件标准逐渐提高，差异铸造铝合金产品遇到了由于凝固均质化过程不可控带来的机械性能和充型性能难以提高的瓶颈。

在铝合金差压铸造过程中，坩埚炉的主要作用是为差压铸造设备提供铝合金熔体，现有技术中的差压铸造坩埚炉，只是简单的熔炉，热量经坩埚传给炉料，无法实现熔体的处理以细化铸件晶粒。

因此，如何改变现有技术中，工业化生产用差压铸造设备工作时无法实现晶粒细化，导致产品性能不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种差压铸造坩埚炉，以解决上述现有技术存在的问题，提高熔体形核率，促进铸件晶粒细化，从而提升铸件质量及性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种差压铸造坩埚炉，包括：

坩埚，所述坩埚能够容纳铝合金熔体；

加热元件，所述加热元件设置于所述坩埚的外部，所述加热元件能够利用所述坩埚对所述铝合金熔体进行加热；

电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述坩埚以及所述加热元件的外部，所述电磁线圈与外部可控电磁能电源相连，所述电磁线圈能够产生磁场，所述坩埚位于所述电磁线圈产生的磁场内。

优选地，所述电磁线圈连接有可控电磁能电源，所述可控电磁能电源能够控制所述电磁线圈产生的磁场。

优选地，所述电磁线圈绕所述坩埚的轴线螺旋环绕设置于所述坩埚的外部。

优选地，所述电磁线圈套设于所述加热元件的外部，所述加热元件与所述电磁线圈之间设置有隔热层，所述隔热层由纳米隔热材料制成。