[发明专利]一种轻合金熔体磁致振动凝固的装置及方法

权利要求书

1.一种轻合金熔体磁致振动凝固的装置，包括振动杆、固定架盖板和感应磁场产生系统；所述的振动杆固定于固定架盖板的中心位置，振动杆的周向外侧设置有感应磁场产生系统，振动杆通过感应磁场产生系统提供振动驱动力；该装置采用磁致振动方式，在轻合金熔体处理过程中，将振动杆伸入轻合金熔体中，磁致振动的机械波通过振动杆被导入轻合金熔体，进而改变合金凝固行为；

所述的振动杆材质为低碳钢、石墨或钛合金中的一种；

振动杆的上方设置方式有如下两种：

第一种：所述的振动杆为阶梯杆，阶梯杆细端穿过固定架盖板，固定架盖板上部的阶梯杆细端设置有弹簧压片，在弹簧压片与固定架盖板之间设置有弹簧；阶梯杆粗端的阶梯台紧邻固定架盖板下表面；

第二种：所述的振动杆的上端设置有永久磁铁，振动杆的永久磁铁端吊接在固定架盖板的下表面；所述的带有永久磁铁的振动杆的上端设置有法兰盘结构，带有永久磁铁的振动杆通过螺栓固定于固定架盖板的下表面，带有永久磁铁的振动杆和固定架盖板之间设置有橡胶垫片，且螺栓对应固定架盖板的部分为螺纹结构，螺栓对应橡胶垫片和振动杆部分为光杆。

2.如权利要求1所述的轻合金熔体磁致振动凝固的装置，其特征在于，所述的振动杆采用分体式结构，分为振动杆上杆和振动杆下杆，振动杆上杆和振动杆下杆之间通过螺纹结构或固定销连接。

3.如权利要求1所述的轻合金熔体磁致振动凝固的装置，其特征在于，所述的感应磁场产生系统为励磁线圈；所述的感应磁场产生系统配装有冷却系统，冷却方式有两种：

第一种，采用中空的励磁线圈，冷却水加入励磁线圈的中空管道内，进行冷却；

第二种，将励磁线圈置于冷却水腔中，向冷却水腔中通入冷却水，对励磁线圈进行冷却。

4.一种轻合金熔体磁致振动凝固的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的装置，按照以下步骤进行：

步骤1，准备工作：

(1) 坩埚中熔炼轻合金，并保温；其中，轻合金熔体的保温温度高于轻合金熔体液相线50~100℃；

(2) 将振动杆预热，预热温度为轻合金熔炼温度±20℃，保温0.5~1h；

(3) 将预热后的振动杆浸入轻合金熔体；

步骤2，轻合金熔体的磁致振动处理：

向感应磁场产生系统通入交流电，交流电频率为1~100Hz，电流强度为10~250A，振动杆产生相应频率的振动；进行轻合金熔体磁致振动处理的时间为5~250s；磁致振动处理时，轻合金熔体的温度为保温温度；

步骤3，轻合金凝固：

将磁致振动处理后的轻合金进行冷却，凝固后，获得轻合金铸锭。

5.如权利要求4所述的轻合金熔体磁致振动凝固的方法，其特征在于，所述步骤1(1)的具体操作为：按照轻合金配比配料，将轻合金加入坩埚中，熔炼至熔融状态，进行精炼、净化处理，在坩埚中保温10~15min至熔体温度均匀，得到轻合金熔体，其中，轻合金熔体的保温温度高于轻合金熔体液相线50~100℃；

所述步骤1(2)中，将振动杆预热前，向感应磁场产生系统的冷却系统中，通入冷却水，待冷却水水流稳定后，将振动杆进行预热；所述步骤1(2)中，所述的振动杆进行预热的方式为采用乙炔烘烤后在立式管式炉中保温；

所述步骤1(3)中，所述的将振动杆浸入轻合金熔体中，采用升降装置调节，振动杆浸入轻合金熔体中的深度为1~3cm。

6.如权利要求4所述的轻合金熔体磁致振动凝固的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述的冷却为在坩埚外侧直接喷水冷却，或把熔体移入铸造模后在铸造模外侧喷水冷却，或把熔体移入半连续铸造结晶器中喷水冷却。

7.如权利要求4所述的轻合金熔体磁致振动凝固的方法，其特征在于，所述的轻合金熔体磁致振动凝固的方法中，当轻合金为镁合金时，镁合金熔体在整个过程中均要采用CO₂+5%SF₆混合气体进行保护。