割破散装置示意图。
[0033]图2为容腔内切割片机构的俯视示意图。
[0034]图3为旋转轴双向旋转时切割片截面的A-A向示意图。
[0035]主要附图标记说明:
[0036]I切割片2旋转轴
[0037]3液面保护罩4联轴器
[0038]5热电偶6电机
[0039]7移动轨8保温容腔
[0040]9通孔10金属液面
【具体实施方式】
[0041]本实用新型提供了一种金属熔体均匀化处理的切割破散装置，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0042]如图1所示，是本实用新型装置的主要构造示意图，该装置由切割片1、旋转轴2、液面保护罩3、联轴器4、热电偶5、电机6和移动轨7等几部分组成。切割片I布置安装在旋转轴2上，旋转轴2与电机6之间通过联轴器4相连接，即联轴器4 一端与旋转轴2连接，另一端与电机6连接，电机6安装在可上、下移动的移动轨7上，并可沿移动轨7上下移动，切割片I和旋转轴2置于金属熔体的保温容腔8内，液面保护罩3置于保温容腔8内的金属液面10下方，液面保护罩3上设置通孔9，通孔9用于联通液面保护罩3上部和下部金属熔体，热电偶5通过通孔9或液面保护罩3与保温容腔8内壁的间隙置于金属熔体中，用于测量金属熔体的温度。
[0043]切割片I似刀型(见A-A向):其旋转前端锐利(或渐窄)，侧面呈斜面、水平面或曲面。数个切割片I是在一个或数个旋转面上布置。
[0044]在需要旋转轴2进行正反向交互变换旋转的情况下，采用的切割片I具有双向的尖锐旋转前端如图2所示，其截面的A-A向示意图如图3所示。
[0045]电机6部件可以沿移动轨7上下移动，这样，电机6就能在驱动旋转轴2高速旋转的同时还带动它上下往复运动，进而旋转轴2可以带动切割片I在保温容腔8内高速旋转的同时还能沿轴向上下往复运动。在旋转轴2的金属液面10上方处，可以增加一个联轴器4，以快速连接和分开电机6部件，转移保温容腔8内的熔体进行铸造。
[0046]如图1所示的装置中，还可以直接通过电机6的正反转交互变换实现旋转轴2相对于保温容腔8的上下移动，或者采用一个升降台，将保温容腔8置于升降台上，通过升降台的升降实现保温容腔8相对于旋转轴2的上下往复移动，这样同样可以使电机6在驱动旋转轴2带动切割片I在保温容腔8内高速旋转的同时还带动它们沿轴向相对于保温容腔8上下往复运动。
[0047]上述装置可用于在浇铸前均匀化处理金属熔体，该金属熔体均匀化处理的切割破散方法，包括如下步骤:
[0048]①.先将金属熔体所需细化剂、微合金或复合材料颗粒等元素R (或其中间合金R)预热至50°C?Tkl+50°C (TklS R的液相线温度)。
[0049]②.对处于容腔内即将浇铸的金属熔体，实时按比例加入预热的R后，立即进行“切割破散”的均匀化处理。
[0050]③.电机6沿移动轨7上下移动带动旋转轴2上下移动，或通过电机6的正、反转实现旋转轴2的上下移动，或通过升降台的升降带动保温容腔8上下移动，这样旋转轴2和切割片I在保温容腔8内高速旋转的同时它们还沿轴向相对于保温容腔进行上下往复运动；保温容腔8内金属熔体液面附近的下方(或上方)装有液面保护罩3，液面保护罩3上有通孔，可联通保护罩上部和下部熔体；通过尖锐切割片I的高速旋转和上下移动，不但在整体熔体内制造无液面翻腾的可控多向紊流，还直接切割、破散(或分散)熔体内所有微小固相、第二相、氧化物、夹杂甚至分子有序排列，使铸造前金属熔体内的溶质高度弥散均匀化。
[0051]④.对于连续铸造，容腔内的金属熔体是连续流过，R的添加是按流量比例连续供给，切割破散的均匀化处理也是连续运行；对于间歇铸造(例如模铸)，容腔内是定量的金属熔体，R是“实时的”定量加入，切割破散处理直至金属温度降低达到浇铸温度I?:T s< T@<?Υ+50?时(TS、IY分别为金属固、液相线温度)，停止切割，分开联轴器(或将切割片机构升出液面)，迅速转移保温容腔并浇铸已高度均质化的金属熔体(Ts^IY)或半固态浆料(Ts< T觀< Tl)。从而获得均匀细小、优良致密的铸件凝固组织。
[0052]在一些情况下，采用尖锐旋转前端为双向的切割片I如图2所示，其截面的A-A向示意图如图3所示，旋转轴2进行正反向交互变换旋转，例如上升时顺时针旋转，下降时逆时针旋转，或上升时逆时针旋转，下降时顺时针旋转。
[0053]下面是采用金属熔体的切割破散装置与方法对AZ91镁合金进行实时均匀化处理并流变压铸汽车连杆的应用实例。
[0054]切割片装置采用3个切割片I (形状如图2所示，切割片似刀型(见A-A向)，旋转前端锋利，下侧面是水平面，上侧面是斜面)、3个旋转面、周向对称的结构布置。使用时:①.先将AZ91镁合金所需的细化剂元素C (lwt.%的Mg-Al-C中间合金)在保护气氛下预热至660°C (645°C为Mg-Al-C中间合金的液相线温度)。②.在SF6保护气氛下，用保温容器舀取定量的金属熔体950g，实时加入30g预热的C后，立即使用上述装置进行“切割破散”的均匀化处理。③.通过尖锐切割片I的高速旋转和匀速上下移动，不但在整体熔体内制造无液面翻腾的可控多向紊流，还直接切割、破散熔体内所有微小固相、第二相、氧化物、夹杂甚至分子有序排列，使铸造前金属熔体内的溶质高度弥散均匀化。④.切割破散处理直至合金温度降低达到浇铸温度605°C时(595°C为AZ91镁合金的液相线温度)，停止切割，分开联轴器4，迅速转移保温容腔8将已高度均质化的镁合金熔体浇入压射腔中，快速压铸获得均匀细小、优良致密的铸件凝固组织。
[0055]本实用新型在金属熔体的高度分散、均匀化处理中，旋转轴可以带动切割片在保温容腔内高速旋转的同时还能沿轴向上下往复运动。这种几何设计和工作方式，使得容腔内金属熔体经受的扰动是“范围和强度可控”的，且呈离心径向、旋转周向、上下轴向的多向紊流。这种可控紊流更配有液面保护罩，就能在整体均匀化处理金属熔体的同时，避免诸如其它发明是“搅拌翻腾”所引起的卷气卷渣弊端。进一步地，锐利切割片的高强剪切作用还直接切割、破散熔体内所有微小固相、第二相、氧化物、夹杂甚至分子有序排列，使铸造前金属熔体内的溶质高度弥散均匀化，在快速凝固后获得均匀细小、优良致密的铸件组织。因此，这种切割破散方法是在制造“可控紊流”的同时兼有“切割破散”效应。相比较其它借助电磁力或机械力对金属熔体实施单纯的“搅拌”处理装置，本实用新型简单高效，在应用时还引入独特的细化剂预热且在浇铸前实时添加的方法。这些都在金属熔体处理和铸造的原理上实现了重要创新。
【主权项】
1.一种金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:该装置包括切割片、旋转轴、液面保护罩和电机；所述的切割片安装在旋转轴上，所述的旋转轴与电机连接，所述的切割片和旋转轴置于金属熔体的保温容腔内，所述的液面保护罩置于保温容腔内金属熔体液面的上方或下方，所述的切割片为刀型，旋转前端锐利，侧面呈斜面、水平面或曲面。
2.根据权利要求1所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:该装置还包括移动轨，所述的电机安装在可上、下移动的移动轨上。
3.根据权利要求1所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:该装置还包括升降台，金属熔体的保温容腔置于升降台上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:该装置还包括联轴器，所述的联轴器一端与旋转轴连接，另一端与电机连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:该装置还包括热电偶。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:所述的液面保护罩上设置通孔。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的金属熔体均匀化处理的切割破散装置，其特征在于:所述的切割片为2个以上，所述的切割片布置在一个或数个旋转面上。
【专利摘要】本实用新型涉及一种金属熔体均匀化处理的切割破散装置，属于冶金、铸造等金属材料热加工领域。该装置包括切割片、旋转轴、液面保护罩和电机；切割片安装在旋转轴上，旋转轴与电机连接，通过电机的正、反转交互变换使旋转轴实现上下往复移动，切割片和旋转轴置于金属熔体的保温容腔内，液面保护罩置于保温容腔内金属熔体液面的上方或下方，切割片为刀型，旋转前端锐利，侧面呈斜面、水平面或曲面。该装置还可包括移动轨或升降台。旋转轴带动切割片在保温容腔内高速旋转的同时还能沿轴向上下往复运动，在制造“可控紊流”的同时兼有“切割破散”效应，使铸造前金属熔体内的溶质高度弥散均匀化，进而获得均匀细小、优良致密的铸件凝固组织。
【IPC分类】C22B9-00, B22D1-00
【公开号】CN204584206
【申请号】CN201520311108
【发明人】刘国钧
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月14日