[实用新型]一种低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备

说明书

技术领域

本实用新型属于金属的制备技术领域，具体涉及一种低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备。 

背景技术

金属制品如铸锭、铸件、连铸产品的质量直接决定于熔炼环节与金属熔体的质量。熔体中的气体、夹杂物的控制水平是金属熔体的纯净度的重要反应。随着冶炼和设备技术的不断发展，金属熔体的纯净度得到大幅提高，夹杂物水平和气体含量得到降低，但是该问题依然存在。提高熔体质量，机械搅拌法简单易行，但存在着搅拌死区，影响熔体的均匀性，超声波处理金属熔体，可以细化金属的凝固晶粒，可以促进金属熔体的气体形成气泡并长大上浮，可以促进夹杂物的团聚，进而上浮，也有研究认为可以将夹杂物进行破碎实现弥散分布，这些都有助于提高金属熔体的质量。 

现有的研究方法主要是将超声波工具头浸入待处理的金属熔体中进行超声处理，但是该方法处理高熔点金属（如钢熔体）时，对超声波工具头的耐高温与耐腐蚀性能要求高，传统金属材料难以满足要求；即使采用金属陶瓷来避免腐蚀，仍然存在加工、装配困难和容易发生脆断的问题。有采用金属钽作为工具头材料的，性能好但价格昂贵（中国专利CN102554195A）。还有通过电磁铁将超声波工具头从侧面吸附到金属坩埚上的方法，间接把超声波导入金属熔体，但是采用该方法超声衰减严重，难以有效处理金属熔体，而且铁坩埚本身不耐腐蚀（中国专利CN1478624A）。超声波工具头浸入待处理金属熔体的方式也妨碍了机械搅 拌的加入。 

实用新型内容

因此，为了解决以上问题，本实用新型提供一种低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备。适用于300℃以下的低熔点合金特别是各种锡铋系的合金的熔炼与制备。包括有坩埚、保温加热装置、控温装置、超声搅拌装置、超声波发生和控制装置以及机械搅拌装置。机械搅拌装置和超声波搅拌装置互相垂直，互不干涉，超声波从侧面导入至金属熔体，超声波搅拌装置由超声波换能器、变幅杆和工作头组成。工作头与坩埚有间隙，间隙通过耐热氟橡胶密封，工作头与金属熔体直接接触。坩埚外面是保温加热装置，测温探头插入金属熔体内，温控装置可控制金属熔体温度。 

本实用新型提供的一种低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备，包括坩埚8、保温加热装置9、控温装置5、超声搅拌装置10、超声波发生和控制装置4以及机械搅拌装置6，金属熔体11放置在坩埚8中；所述的超声搅拌装置10是由超声波换能器3、变幅杆2和工作头1组成的一体结构；所述坩埚8外层包裹保温加热装置9，控温装置5分别连接保温加热装置9及测温探头7，测温探头7插入金属熔体11中，超声波发生和控制装置4与超声搅拌装置10连接；机械搅拌装置6的搅拌叶片插入金属熔体11中，机械搅拌装置6与超声搅拌装置10相互垂直放置，所述工作头1的顶端穿透坩埚8并与金属熔体11直接接触，超声波从侧面导入金属熔体11中。 

所述的超声搅拌装置10由超声波换能器3、变幅杆2和工作头1按上述顺序通过螺纹连接组成一体结构。 

所述工作头1的顶端与坩埚8之间有间隙，间隙使用耐热氟橡胶密封圈密封。 

所述工作头的振幅为30～60μm。 

所述的超声波发生和控制装置其超声波频率为15～25KHz，功率为500～1500W。 

所述的机械搅拌装置的搅拌叶片转速为100～500转/分。 

本实用新型的有益效果： 

机械搅拌装置和超声波搅拌装置互相垂直，两互不干涉，可以同时施加。超声搅拌复合搅拌，可消除机械搅拌的死区、清除熔体中的气体。低温合金熔炼大大降低了超声波工作头的耐高温与耐腐蚀性能要求，用普通工具钢制作的工作头就可以长期稳定工作。超声波从侧面导入至金属熔体，工作头与坩埚有间隙，间隙通过耐热氟橡胶密封，耐热氟橡胶密封可以隔绝超声波能量传递到坩埚而损失，工作头与金属熔体直接接触，超声波能量可以高效导入金属熔体，而且不受坩埚材料限制。而且在金属熔体固相率较高，机械搅拌已经不起作用的时候仍然可以施加超声波搅拌直到金属凝固。超声和机械复合搅拌，可以细化晶粒，获得非树枝晶组织，加快熔融金属熔体的成分和温度的均匀化，所制备合金的塑性优异。 

附图说明

图1是本实用新型的低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备结构示意图。 

其中：1、工作头，2、变幅杆，3、超声波换能器，4、超声波发生和控制装置，5、控温装置，6、机械搅拌装置，7、测温探头，8、坩埚，9、保温加热装置，10、超声搅拌装置，11、金属熔体。 

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步说明： 

如图1所示，低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备包括有坩埚8、保温加热装 置9、控温装置5、超声搅拌装置10（工作头1、变幅杆2、超声波换能器3是一体的，之间通过螺纹连组成一体结构）、超声波发生和控制装置4以及机械搅拌装置6组成。控温装置5分别连接到保温加热装置9和测温探头7，坩埚8外面是保温加热装置9，测温探头7插入金属熔体11中，温控装置5可控制金属熔体11的温度。超声波发生和控制装置4和超声搅拌装置10连接。机械搅拌装置6与超声搅拌装置10互相垂直安装，超声波从侧面导入至金属熔体11，工作头1与坩埚8之间有间隙，间隙通过耐热氟橡胶密封圈密封。