[发明专利]一种光谱控样的制备装置及其方法

说明书

本发明公开了一种光谱控样的制备装置，其包括沿竖直方向依次设置的冒口、模具以及底板，所述冒口和模具互相连接，所述冒口和模具的中空部分连通形成收容空间，所述模具的底部与所述底板连接，液态金属自所述冒口的顶部浇入时，在所述收容空间中冷却形成光谱控样，其中，沿所述液态金属的浇注方向，所述冒口的内径逐渐减小，其包括至少两个具有不同锥角的冒口部，使得所述液态金属在所述冒口的冷却速度不同。本发明提供的光谱控样的制备装置通过不同材质、不同结构组合而成，沿铜液的浇入方向自上向下建立起有利于顺序凝固的温度场，能够改善现有光谱控样存在的顶部缩孔、底部缩松、组织不均匀的缺陷。

技术领域

本发明涉及光谱控样制备技术领域，具体涉及一种光谱控样的制备装置及其方法。

背景技术

光谱控样是光谱仪检测样品化学成分时作为成分参照标准的样件，要求没有缩孔、缩松、气孔、夹渣等铸造缺陷，还有极其严格的成分均匀性要求，其质量的高低直接影响到光谱仪检测成分的准确性。为保证检测条件的一致性，一般要求光谱控样与炉前样组织状态相同，而炉前样一般采用金属模自由浇注，故光谱控样的工艺也需要保持一致，即液态金属直接浇注在模具中，冷凝成光谱控样。

但现有光谱控样采用金属模自由浇注方法制备时，存在诸多问题：

1、随着光谱控样的冷却，顶部的液态金属逐渐向底部流动补缩，凝固过程中顶部的液态金属处于未完全凝固状态，温度逐渐变低，流动性变差，形成枝晶阻碍液态金属补缩，导致光谱控样的顶部补缩不充分，容易产生顶部中心缩孔；

2、光谱控样的底部在凝固时过冷度不够，底部容易产生组织疏松缺陷，即底部缩松；

3、金属模自由浇注容易使得液态金属卷入气体不能排除而形成气孔，也有可能卷入液面的氧化夹渣；

4、金属模自由浇注的光谱控样成分容易不均匀，从而导致质量不合格。

由于上述问题，以自由浇注方法制备的光谱控样合格率极低，往往仅为2％左右，严重浪费浇注、加工成本，甚至有可能需要多次反复制备，降低检测效率，影响生产。

故急需开发出一种新的光谱控样的制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光谱控样的制备装置及方法，用于解决现有方法制备的光谱控样易产生顶部缩孔、底部缩松、及气孔等缺陷的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光谱控样的制备装置，其包括沿竖直方向依次设置的冒口、模具以及底板，所述冒口和模具互相连接，所述冒口和模具的中空部分连通形成收容空间，所述模具的底部与所述底板连接，液态金属自所述冒口的顶部浇入时，在所述收容空间中冷却形成光谱控样，其中，沿所述液态金属的浇注方向，所述冒口的内径逐渐减小，其包括至少两个具有不同锥角的冒口部，使得所述液态金属在所述冒口的冷却速度不同。

优选地，沿所述液态金属的浇注方向，所述冒口包括具有不同锥角的第一冒口部和第二冒口部，所述第一冒口部的锥角小于所述第二冒口部的锥角。

本发明将冒口设置为锥角上小下大的两段式结构，可有效减少热量损失，保证处于冒口的顶部的铜液温度最高，改善光谱控样的顶部缩孔的缺陷；同时也利于铜液凝固后倒置脱模。

优选地，所述第一冒口部的锥角范围为10～15°，所述第二冒口部的锥角范围为40°～45°。

本发明提供的两个冒口部的锥角相差较大，便于控制铜液的进入速度和冷却速度。

优选地，所述第二冒口部靠近所述模具一端的内径小于所述模具靠近所述第二冒口部一端的内径。

一方面使得铜液可以尽快进入模具，另一方面方便成型的光谱控样脱模。

优选地，沿所述液态金属的浇注方向，所述模具的内径逐渐减小，外径逐渐增加。