[发明专利]磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造方法及装置

权利要求书

1.一种磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造方法，其特征在于，采用高过热度保证充型的基础上，过热度控制在100～250℃；控制脉冲磁场施加时间，施加时间控制在浇注后10～500s；当模壁处晶核生长到一定尺寸为1～10μm的情况下，利用施加的脉冲磁场在金属熔体产生电磁振荡和强制对流，将所述模壁处的晶核冲刷下来，并带入到熔体中去，此时脱落晶核尺寸较大，易存活下来成为有效形核核心，增加形核率，从而细化铸件凝固组织。

2.按照权利要求1所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造方法，其特征在于：采用脉冲磁场发生装置，在脉冲磁场作用装置中产生脉冲磁场，其励磁电压控制在100～500V，励磁频率控制在2.5～20Hz范围内，作用时间为10～60分钟。

3.按照权利要求1所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：

(a)根据铸件的特点，设计环形脉冲磁场作用装置或单侧脉冲磁场作用装置，然后安装在预热保温沙箱或模具的四周或底部，并与脉冲磁场发生装置连接；

(b)将过热度100～250℃的熔体浇注到预热保温沙箱或模具内，根据铸件表层温度，控制脉冲磁场施加时间，当温度达到液固两相区后，开启脉冲磁场控制装置，控制脉冲磁场的励磁电压与频率，脉冲电压控制在100～500V，脉冲磁场频率控制在2.5～20Hz范围内，作用时间为10～60分钟；

(c)利用施加的脉冲磁场在金属熔体产生电磁振荡和强制对流，将所述模壁处具有一定尺寸的晶核冲刷下来，并带入到熔体中去，此时脱落晶核尺寸较大，易存活下来成为有效形核核心，增加形核数目，从而细化铸件凝固组织；

(d)当铸锭完全凝固后，关闭脉冲磁场控制装置，取出铸锭。

4.一种权利要求1所述方法的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造装置，其特征在于，该装置用于复杂精密铸件或薄壁铸件细晶铸造工艺中，包括脉冲磁场发生装置、脉冲磁场作用装置和温度控制系统，脉冲磁场发生装置的输出端分别与环形脉冲磁场作用装置和单侧脉冲磁场作用装置连接，温度控制系统的输入端连接保温沙箱或模具中的铸件，环形脉冲磁场作用装置内侧、与保温沙箱或模具侧面之间设置水套，单侧脉冲磁场作用装置顶部、与保温沙箱或模具底部之间设置水套。

5.按照权利要求4所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造装置，其特征在于，脉冲磁场发生装置调节脉冲磁场励磁电压和频率；温度控制系统监测铸件表层温度，为脉冲磁场开启施加提供信息。

6.按照权利要求4所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造装置，其特征在于，脉冲磁场作用装置分为环形脉冲磁场作用装置和单侧脉冲磁场作用装置，环形脉冲磁场作用装置用于细化形状对称的铸件，单侧脉冲磁场作用装置用于细化形状不对称的铸件，对于大型铸件同时采用环形脉冲磁场作用装置和单侧脉冲磁场作用装置细化。

7.按照权利要求4或6所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造装置，其特征在于，环形脉冲磁场作用装置内侧为不锈钢水套，以消除铸件高温对脉冲磁场作用装置的影响；水套外为励磁线圈，用于产生脉冲磁场，励磁线圈由横截面尺寸为3×8mm扁铜砂包线绕制，其匝数通过电感和通量计算设计出，励磁线圈高50～250mm，总匝数为100～300。

8.按照权利要求4或6所述的磁热复合控制复杂精密或薄壁铸件细晶铸造装置，其特征在于，单侧脉冲磁场作用装置顶部为不锈钢水套，以消除铸件高温对脉冲磁场作用装置的影响；水套下为励磁线圈，用于产生脉冲磁场，励磁线圈由横截面尺寸为3×8mm扁铜砂包线绕制，其匝数通过电感和通量计算设计出，励磁线圈高20～50mm，总匝数为100～700。