专利名称：为浇注作业制备合金熔液的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为浇注作业制备合金熔液的方法和装置，使所述合金熔液进入部分凝固的状态并且获得了分布于其体积范围内的结晶核。
如此完成该任务，即具有一个在该合金熔点之上的温度的所述熔液被倒入一个被加热到一个在该合金熔点以下的温度的结晶器中，在该结晶器内给该熔液添加粉末状合金，该熔液和粉末在结晶器中借助电力和/或磁力相互混合。
尤其是，被熔液包裹起来的合金粉末颗粒构成结晶核，所述结晶核借助电力和/或磁力在熔液中均匀分布。
在本发明的有利实施形式中规定了，该溶液以液流方式被加入该结晶器中，所述结晶器本身延伸于两个承受一个电压的电极之间。由于上述夹持效果，液流缩窄并且被压缩，它在流入过程中已经部分分裂成独立的液滴。因此，在结晶器中不是填充入密实液流，而是填充入分散液流。这样，明显增大了熔液体积的面积，其中也发生了除气。
当熔液完全流入结晶器时，熔液流消失了，从而也中断了液流路线。为了实现分散并且也为了产生一个电场，在本发明的另一个实施方式中规定了，在加入该熔液后，在熔液和一个电极之间点亮一道电弧。
为了进一步促进结晶器内的熔液的充分混合和进而结晶核地细密分布，在该结晶器内产生一个磁场。该磁场和电场不同地作用于熔液和位于其中的颗粒，从而促进了混合效果。
在本发明的另一个实施方式中规定了，熔液被吸入处于负压下的结晶器中。通过在结晶器内产生负压，还实现了流入熔液流被进一步分散并且分解成独立液滴。因而，也促进了结晶核的形成。
在本发明的另一个实施方式中规定了，熔液在输入保护气体的情况下被供给该结晶器。尤其是当保护气体在压力下被输入时，进一步改善了作业。此外，保护气体防止了合金与空气发生化学反应，这种反应可能会不利地影响到随后的浇注作业。
在一种执行该方法的装置中，设有一个具有一个用于熔液的入口和一用于粉末状合金的入口的结晶器，该结晶器具有一个加热装置并且在其底部区域和入口区域内配备有一个接在一电源上的电极。
图1以截面示意图示出了本发明的装置，它直接与一个炉子相连。
图2示出了本发明装置的一个变型实施形式。
图3示出了带有用于转接制备熔液的附加装置的本发明装置。
图4示出了用于预报热动态变化过程的线解图。
炉子10通过一根浇管13与一个结晶器14连接。该结晶器14由一个由不导电材料构成的桶15构成，所述材料具有0.20-1.5W/mk的导热率。桶15在上方用一个盖子16被封闭住，该盖子也由不导电材料构成。一根管13与盖子连接。为此，该盖子与一个由导电材料构成的入口件17连接。该入口件17具有一个成锥形扩大的入口。一个抽吸管路18与盖子16连接，该抽吸管路与一抽吸装置19连接。盖子16还配备有一个填充管接头20，通过该管接头，粉末状合金可以被填充到结晶器14中。
一个活塞21用作结晶器14的底部，该活塞也由不导电材料构成。活塞21安置在一个与结晶器14相连的桶22中，该桶配备有一个未示出的排流口。结晶器14的桶15在其底部区域中配备有一个电极23。如上所述，入口件17由导电材料构成。在电极23和入口件17之间，设有一个电源24，电源的电压和主要其电流强度也可以借助一个调节机构25来调节。
给结晶器14配属一个最好是利用电的加热装置26，它最好是可以调整的并且它将结晶器14加热到一个预选温度并将其保持在该温度下。此外，给结晶器14配备一个磁力线圈27，可以借助磁力线圈在结晶器14的桶15内产生一个磁场。
浇管13配备有一个截流滑阀28，通过该截流滑阀，炉子19与结晶器14的连通可以被接通和阻断。一个输送管29与浇管13相连，可以通过该输送管输送高压保护气体如氩气。
为了制备熔液，首先，熔液11被注入炉子10中。炉子10借助抽吸装置12进入0.5毫巴-3毫巴的真空状态。结晶器14借助加热装置26被加热到这样一个温度，即该温度比有关合金的熔点低30％-50％。在结晶器14中，借助抽吸装置19产生真空，这个真空比炉子10中的真空更强。
一旦滑阀28被打开，熔液11就被吸入结晶器14中。在这种情况下，通过管路29送入保护气体。由于抽吸作用，成粉末状的合金通过填充管接头20也被吸入。所述粉末被封入并分散于熔液中。
给电极23和入口件17施加一个电压，从而一股电流在熔液流中流动，该电流的值小于10安培。为了获得尽可能均匀地分散的混合物，借助磁力线圈27在结晶器14内产生一个磁场，该磁场导致熔液径向流动。
在整个熔液流入结晶器内以后，首先断开电流环路。此时，电压被提高到150-400伏，从而点燃了电弧，强度高达1300安培的电流可以在该电弧中流动。为了避免定向结晶，改变用磁力线圈27产生的电磁场并且例如在填充方向上连续加强电磁场。
在如此制备出熔液后，降低活塞21，从而熔液通过桶及其排流口流出并通过适当方式继续进行处理。在这里，可以采用所有已知的浇注方法。
在一个变型实施形式中规定了，电极23被整合到活塞21中，该活塞构成结晶器14的底部。
在图2的实施例中，电源24与结晶器14的桶15的两个电极30、31连接。在浇管13处进行二次接通。在这个实施例中，活塞21在填充熔液的过程中连续向下移动，在这里，电极30、31先后投入使用中，这些电极随着活塞运动而通过开关32、33被通电和断电。
在图3的实施例中，在结晶器14内制备出的熔液被转交到一个储存运输容器34中，在该储存输送容器中，熔液保持在制备状态下。该容器34配备有一个抽吸装置35，从而可以在该容器中施加负压。该容器配备有一个加热装置36和一个磁力线圈37。同样地，它配备有一个电极38。容器34的两个端壁由活塞39、40构成。容器34也可以被用于成型。
利用图4所示的线解图，可以预报出热动态变化过程。所示线解图适用于合金AlSi9Cu3。颗粒尺寸约为125微米-400微米的粉末状合金的数量以数量百分比的形式标出。温度差ΔT(℃)是浇注温度与合金熔液温度之间的差。当加入在线解图区A中的粉末合金数量时，这个数量只造成熔液温度降低。因此，熔液在半凝固状态下流动，但粉末状颗粒没有形成结晶核。但当加入在线解图区B中的粉末合金数量时，粉末颗粒也起到了不熔融的附加结晶核的作用。如果在线解图区C中添加粉末颗粒时，上述两个过程同时进行，即过热温度缩小并且因颗粒不熔融而形成晶核。
当然，必须为不同合金绘制出不同的线解图。
权利要求
1.为浇注作业制备合金熔液的方法，使所述合金熔液处于部分凝固状态并且获得了分布于熔液体积范围内的结晶核，其特征在于，具有一个在该合金熔点之上的温度的所述熔液被倒入一个被加热到一个在该合金熔点以下的温度的结晶器中，在该结晶器内给该熔液添加粉末状合金，该熔液和粉末在结晶器中借助电力和/或磁力相互混合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该溶液以液流方式被加入该结晶器中，所述结晶器本身延伸于两个承受一个电压的电极之间。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在加入该熔液后，在熔液和一个电极之间点燃一道电弧。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，在该结晶器内产生一个磁场。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，该熔液被吸入处于负压下的结晶器中。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，该熔液在输入保护气体的情况下被供给该结晶器。
7.实施如权利要求1-6之一所述方法的装置，其特征在于，设有一个具有一个用于熔液的入口(17)和一用于粉末状合金的入口(20)的结晶器(14)，该结晶器具有一个加热装置(26)并且在其底部区域和入口区域内配备有一个接在一电源(24)上的电极(17，23；17，30，31)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该结晶器(14)与产生负压的机构(19)连接。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该结晶器(14)配备有用于产生一个在该结晶器内部起作用的磁场的机构(27)。
10.如权利要求7-9之一所述的装置，其特征在于，该结晶器(14)通过一条管路(13)与一炉子(10)连接，该炉子配备有一个保护气体输送管接头(29)。
全文摘要
为了为浇注作业制备出熔液，其温度高于熔点的熔液被倒入一结晶器(14)内，该结晶器被加热到一个低于熔点的温度。在结晶器(14)中，给熔液添加粉末状合金，其中借助电力和/或磁力使熔液在结晶器内运动。
文档编号C22C28/00GK1443615SQ0312052
公开日2003年9月24日 申请日期2003年3月13日 优先权日2002年3月13日
发明者伊夫曾尼·斯特宁 申请人:伊夫曾尼·斯特宁