一种超声辅助铜合金真空熔炼炉制造技术

本发明专利技术提供一种超声辅助铜合金真空熔炼炉，包括机械泵、扩散泵、分离式炉体、水冷炉盖和超声设备：机械泵和扩散泵分别与分离式炉体内连通；分离式炉体上部通过真空波纹管与超声设备相连；分离式炉体能在轨道上滑动，并向水冷炉盖方向旋转，以实现分离式炉体与水冷炉盖的配合；水冷炉盖靠近分离式炉体的一侧设置有感应线圈，感应线圈与水冷炉盖内均设置有水冷通道，所述感应线圈的电源线穿过水冷炉盖与加热电源连接；当超声设备下降时，超声设备的超声探头能自真空波纹管深入到感应线圈内。该熔炼炉能兼具铜合金熔炼与超声处理置，实现在在铜合金熔体中施加超声波，以用于研究超声在高温溶体中的作用原理以及对第二相分布的影响规律。规律。规律。

【技术实现步骤摘要】
一种超声辅助铜合金真空熔炼炉


[0001]本专利技术涉及冶金与材料技术，尤其涉及一种超声辅助铜合金真空熔炼炉。

技术介绍

[0002]超声场辅助熔炼工艺在铸造镁、铝合金中应用较为广泛。由于超声波在熔体中所具有的空化效应与声流效应，使得超声对金属中颗粒具有分散的效果。同时功率超声对金属凝固组织有显著的细化作用，因而对液态金属熔体进行功率超声处理是获得优良组织和性能铸件的有效方法之一。但由于铜合金熔体温度较高且非真空条件下易氧化，现阶段真空环境下施加超声辅助铜合金熔炼的功能还未能实现。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对目前不能实现超声辅助铜合金及铜基复合材料真空熔炼的问题，提出一种超声辅助铜合金真空熔炼炉，该熔炼炉能兼具铜合金熔炼与超声处理置，实现在在铜合金熔体中施加超声波，以用于研究超声在高温溶体中的作用原理以及对第二相分布的影响规律。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超声辅助铜合金真空熔炼炉，包括机械泵、扩散泵、分离式炉体、水冷炉盖和超声设备：
[0005]所述机械泵和扩散泵分别与分离式炉体内连通，所述分离式炉体侧壁上设置有加料口；所述分离式炉体上部通过真空波纹管与超声设备相连；所述真空波纹管的底部和顶部分别通过法兰与分离式炉体和超声设备连接；
[0006]所述分离式炉体能在轨道上滑动，并向水冷炉盖方向旋转，以实现分离式炉体与水冷炉盖的配合；所述水冷炉盖靠近分离式炉体的一侧设置有感应线圈，所述感应线圈与水冷炉盖内均设置有水冷通道，所述感应线圈的电源线穿过水冷炉盖与加热电源(熔炼电源)连接；
[0007]当所述超声设备下降时，真空波纹管被压缩，所述超声设备的超声探头能自真空波纹管深入到感应线圈内。
[0008]进一步地，所述分离式炉体炉壁上设置有观察窗，所述观察窗为两个。
[0009]进一步地，所述超声设备包括超声换能器、水冷夹套和自动升降装置，所述超声换能器的变幅杆设置在真空波纹管顶部，所述超声换能器的变幅杆上套设有水冷夹套，所述水冷夹套的侧壁与自动升降装置固定。
[0010]进一步地，所述水冷夹套的外壳套设在超声换能器的变幅杆外侧，所述外壳底部、中部和顶部分别设置进水口、测温热电偶和出水口。
[0011]进一步地，所述自动升降装置包括伺服电机和支架，所述伺服电机固定在支架上，所述伺服电机输出端与水冷夹套的侧壁固定，所述伺服电机能驱动水冷夹套和超声换能器的升降。
[0012]进一步地，所述分离式炉体内壁上设置有与内壁形状配合的水冷隔温板，所述水
冷隔温板内设置有水冷通道，所述水冷隔温板通过旋转可覆盖在分离式炉体内壁与真空波纹管对应的位置；所述水冷隔温板通过穿设在分离式炉体外侧的调节杆驱动。
[0013]进一步地，所述水冷炉盖设置有翻转机构，在翻转机构的驱动下固定在水冷炉盖上的感应线圈可实现翻转，便于将金属液倾倒浇注至铸模中。
[0014]进一步地，所述分离式炉体底部固定在滑块上，滑块能在轨道上移动。
[0015]进一步地，所述导轨上设置有定位阀，当分离式炉体移动到预定位置时，所述定位阀的挡块弹起，对分离式炉体进行限位。
[0016]进一步地，所述分离式炉体底部设置有炉体旋转关节，所述旋转关节包括：固定法兰、回转轴承和炉底固定板，回转轴承通过固定法兰与导轨滑块相固连，回转轴承与炉底固定板通过轴承螺栓相连。
[0017]本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉的工作原理如下：将原料放置于感应线圈内，推动分离式炉体在轨道上滑动，并旋转分离式炉体，使分离式炉体与水冷炉盖的配合，紧固超声波设备工具端处螺纹，并将超声设备升至高处。关闭分离式炉体与水冷炉盖，打开定位阀，先启动机械泵进行预抽，使炉体内达到一定真空度，再启动扩散泵。真空度达到理想值后，再反冲氩气，然后打开熔炼开关。待铜合金熔化后，旋转水冷隔热板隔绝热量向真空波纹管中传输。待进入超声处理阶段，通过伺服电机将超声设备降入感应线圈内，开启超声波电源进行超声处理。处理结束后，将超声设备升至高处，将感应线圈内金属液浇注至铸模中，实验结束。
[0018]本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉，与现有技术相比较具有以下优点：
[0019]1.本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉，能用于研究超声在高温溶体中的作用原理以及对第二相分布的影响规律。(a)将铜合金放入熔炼炉中，在熔融态下进行超声处理，可以定量化研究超声对于合金晶粒细化的作用。(b) 将铜基复合材料放入熔炼炉中，在反应完成后施加超声处理，可系统研究超声波对于第二相颗粒的影响规律。(c)可以更改坩埚材质，探究超声处理更高温金属液的可行性。
[0020]2.本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉超声波水冷夹套，实现实验中对连接换能器的变幅杆表面进行并添加水冷系统进行降温，较少高温熔体所产生的热效应对于换能器原件的影响，增加实验稳定性。
[0021]3.本专利技术在垂直于熔体上方的真空波纹管下方增加可移动水冷隔温板，通过水冷降温隔绝高温熔体对于波纹管，超声工具头与观察窗的热效应，增加各零件使用寿命，同时减少热效应对于超声设备频率的影响。
[0022]4.本专利技术通过控制伺服电机控制超声设备升降，配合数控定位及显示屏，实现精准控制工具头浸入金属液长度。
[0023]5.本专利技术炉体为分离式炉体，增加滑轨与旋转关节，实现炉体分离与转动，方便实验间隔中清理炉膛，加固超声设备工具头螺纹紧固件。
[0024]6.专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉定位精度高，真空度高，升温快，控温精准，体积小及安装方便的优点。通过机械泵与扩散泵配合使用实现炉体高真空环境，减少高温合金熔炼过程中氧化效果，提高实验精度。
[0025]综上，本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉，实现了真空环境下超声辅助铸造铜合金的功能，可为研究超声对于铜合金的影响机制提供了研究基础。
附图说明
[0026]图1为本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉的主视图；
[0027]图2为本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉的工作状态示意图；
[0028]图3为图1的俯视图；
[0029]图4为图3的AA向视图；
[0030]图5为本专利技术超声辅助铜合金真空熔炼炉内水冷夹套剖视图。
具体实施方式
[0031]以下结合实施例对本专利技术进一步说明：
[0032]实施例1
[0033]本实施例公开了一种超声辅助铜合金真空熔炼炉，如图1
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5所示，包括机械泵、扩散泵、分离式炉体7、水冷炉盖10和超声设备。
[0034]所述机械泵和扩散泵分别与分离式炉体7内连通，所述分离式炉体7侧壁上设置有加料口4；所述分离式炉体7炉壁上设置有两个观察窗5。所述分离式炉体7上部通过真空波纹管3与超声设备相连；所述真空波纹管3的底部和顶部分别通过法兰8与分离式炉体7和超声设备连接；所述分离式炉体7 内壁上设置有与内壁形状配合的水冷隔温板6，所述水冷隔温板6内设置有水冷通道，所述水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声辅助铜合金真空熔炼炉，其特征在于，包括机械泵、扩散泵、分离式炉体(7)、水冷炉盖(10)和超声设备：所述机械泵和扩散泵分别与分离式炉体(7)内连通，所述分离式炉体(7)侧壁上设置有加料口(4)；所述分离式炉体(7)上部通过真空波纹管(3)与超声设备相连；所述分离式炉体(7)能在轨道(13)上滑动，并向水冷炉盖(10)方向旋转，以实现分离式炉体(7)与水冷炉盖(10)的配合；所述水冷炉盖(10)靠近分离式炉体(7)的一侧设置有感应线圈(9)，所述感应线圈(9)与水冷炉盖(10)内均设置有水冷通道，所述感应线圈(9)的电源线穿过水冷炉盖与加热电源连接；当所述超声设备下降时，真空波纹管(3)被压缩，所述超声设备的超声探头能自真空波纹管(3)深入到感应线圈(9)内。2.根据权利要求1所述超声辅助铜合金真空熔炼炉，其特征在于，所述分离式炉体(7)炉壁上设置有观察窗(5)，所述观察窗(5)为两个。3.根据权利要求1所述超声辅助铜合金真空熔炼炉，其特征在于，所述超声设备包括超声换能器(1)、水冷夹套(2)和自动升降装置，所述超声换能器(1)的变幅杆设置在真空波纹管(3)顶部，所述超声换能器(1)的变幅杆上套设有水冷夹套(2)，所述水冷夹套(2)的侧壁与自动升降装置固定。4.根据权利要求3所述超声辅助铜合金真空熔炼炉，其特征在于，所述水冷夹套(2)的外壳(22)套设在超声换能器(1)的变幅杆(21)外侧，所述外壳底部、中部和顶部分别设置进水口(23)、测温热电偶(24)和出水口(25)。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗宁，郭恩宇，康慧君，王同敏，张斯若，李廷举，接金川，张宇博，卢一平，曹志强，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：