專利名稱：一種用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在金屬熔體的凝固過程中導(dǎo)入功率超聲以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化的超聲場導(dǎo)入裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)研究表明，采用功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料，不僅能夠使金屬晶粒細(xì)小均勻，有助于大幅度提高材料的力學(xué)性能，而且具有無污染、低成本、高效率等優(yōu)勢，從而引起了廣泛的關(guān)注和研究。這種功率超聲制備方法，主要是在金屬熔體的凝固過程中導(dǎo)入功率超聲以打碎晶枝，使晶粒得到細(xì)化，調(diào)整的工藝參數(shù)主要有澆筑溫度、功率超聲的處理時(shí)間、功率大小等。目前，現(xiàn)有技術(shù)功率超聲的導(dǎo)入方法主要有以下幾種:(I)上加載式通過支撐架將超聲換能器、變幅桿垂直朝下，將變幅桿的底端(振動(dòng)頭端)伸入盛有金屬半固態(tài)漿料的容器內(nèi)，貼于半固態(tài)漿料面上達(dá)到耦合而開始制漿。這種方法存在的缺陷是:很難控制變幅桿的振動(dòng)頭端是否與半固態(tài)漿料面達(dá)到耦合。而功率超聲的傳遞必須是在無間隙、完全耦合的狀態(tài)下進(jìn)行的。這種方法只是在振動(dòng)頭端附近的半固態(tài)漿料具有明顯的晶粒細(xì)化效果，其他區(qū)域的漿料的細(xì)化效果不佳。(2)下加載式將容料筒與變幅桿的振動(dòng)頭相連，以滿足功率超聲傳遞耦合的必要條件，從而解決了上加載式難以控制振動(dòng)頭與漿料完全耦合的問題。但是，這種方法每次制取的漿料都是定量的，且每一次制取后都要將容料筒與變幅桿分離開，不僅操作繁瑣，而且在連續(xù)加工中存在很大的局限性。(3)斜流道加載式利用斜坡使金屬半固態(tài)漿料緩緩?fù)铝鲃?dòng)，在流動(dòng)的過程中加載功率超聲，以實(shí)現(xiàn)制漿過程的連續(xù)性。但這種方法的缺陷是:很難掌控半固態(tài)漿料的流動(dòng)速度，從而導(dǎo)致功率超聲作用在漿料上的效果不一，制備出的漿料晶粒不均勻。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)所采用的功率超聲導(dǎo)入方法還難以同時(shí)滿足金屬制漿效果、操作的簡易性和連續(xù)性等要求，從而嚴(yán)重阻礙了功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料研究的發(fā)展。如何更好地利用功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料，其功率超聲的導(dǎo)入方法及其裝置是必須涉及和解決的關(guān)鍵問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過復(fù)合超聲處理區(qū)域制備金屬半固態(tài)漿料的超聲場導(dǎo)入裝置，以顯著提高金屬制漿效果，更好地滿足功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料的實(shí)際需求。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型提供的一種用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，包括功率超聲發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿、臺架；所述超聲換能器與功率超聲發(fā)生器電路連接；所述變幅桿的一端為輸入端、且與超聲換能器連接，其另一端為振動(dòng)頭端；所述臺架支承超聲換能器、變幅桿而構(gòu)成超聲導(dǎo)入單元，所述超聲導(dǎo)入單元為二個(gè)或二個(gè)以上、且對向設(shè)置，其中部交匯處為超聲處理場，所述各超聲導(dǎo)入單元其變幅桿的振動(dòng)頭端均與超聲處理場連接。本實(shí)用新型所提供的超聲處理場為復(fù)合超聲處理區(qū)，在此區(qū)域里通過超聲場疊加使金屬漿料得到充分振動(dòng)，從而更好地打碎晶枝，獲得更為緊密、細(xì)小的晶粒。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述超聲處理場呈漏斗型，其下方設(shè)置有容器，漿料在連續(xù)流動(dòng)的過程中處理完畢后直接流入容器中盛放。上述方案中，為實(shí)現(xiàn)各超聲單元單獨(dú)可控，以調(diào)節(jié)對向角度及超聲處理場出料口間隙，本實(shí)用新型所述各超聲導(dǎo)入單元其變幅桿的振動(dòng)頭端上分別設(shè)置連接有呈傾斜的擋板，使得各超聲導(dǎo)入單元為分體式，所述超聲處理場由各擋板圍構(gòu)而成；所述臺架上設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接控制超聲換能器、變幅桿。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定環(huán)、調(diào)節(jié)螺桿；所述固定環(huán)為二個(gè)、且分別套設(shè)在超聲換能器、變幅桿上，所述調(diào)節(jié)螺桿連接支承固定環(huán)。這樣，通過超聲換能器及變幅桿上調(diào)節(jié)螺桿升降的差別可調(diào)節(jié)變幅桿的傾斜對向角度。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述超聲導(dǎo)入單元可以采用二個(gè)；所述固定環(huán)上設(shè)置有緊固螺栓。松開緊固螺栓后，超聲換能器、變幅桿可在固定環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得擋板可隨變幅桿繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，二邊的變幅桿在固定環(huán)內(nèi)同時(shí)相向轉(zhuǎn)動(dòng)，便可調(diào)整改變整個(gè)超聲處理場的傾斜角度及漿料流速。調(diào)節(jié)好后重新擰緊緊固螺栓即可固定所調(diào)節(jié)的位置和角度。進(jìn)一步地，為調(diào)節(jié)整個(gè)超聲換能器和變幅桿的高度，本實(shí)用新型所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括角度滑動(dòng)塊、凸塊、連接板；所述角度滑動(dòng)塊上設(shè)置有弧形槽，所述凸塊設(shè)置在臺架上且對應(yīng)嵌入弧形槽；所述連接板設(shè)置在角度滑動(dòng)塊的上面，所述調(diào)節(jié)螺桿支撐在連接板上。這樣，通過角度滑動(dòng)塊的移動(dòng)、以及凸塊與弧形槽的配合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)超聲換能器和變幅桿高度的調(diào)節(jié)改變。本實(shí)用新型具有以下有益效果:(I)本實(shí)用新型通過復(fù)合超聲處理場制備金屬半固態(tài)漿料，很好地滿足了功率超聲傳遞耦合的必要條件，解決了功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料的實(shí)際應(yīng)用問題，顯著提高了晶粒細(xì)化效果，所制備的金屬半固態(tài)漿料組織圓整、細(xì)密，晶粒細(xì)小，從而使金屬材料的力學(xué)性能得到大幅度提聞。(2)本實(shí)用新型使用靈活方便，變幅桿對向角度可調(diào)節(jié)，超聲處理場傾斜角度、出料口間隙可控。由于超聲聲流作用及振動(dòng)效果隨對向角度的變化而變化，晶粒之間的剪切作用隨處理場傾斜角度及漿料流速的變化而變化，為此可根據(jù)不同的需要，通過調(diào)節(jié)對向角度、傾斜角度及漿料流速來影響和改變金屬漿料在復(fù)合超聲場中的結(jié)晶過程，從而制備獲得不同需求的金屬半固態(tài)漿料。(3)本實(shí)用新型便于操作、簡單易行，且生產(chǎn)成本低廉，適合于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示實(shí)施例超聲處理場的構(gòu)成示意圖；圖3是圖1所示實(shí)施例超聲處理場的裝配示意圖；圖4是圖1所示實(shí)施例調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的右視圖；圖6是圖1所示實(shí)施例變幅桿振動(dòng)頭端縱波示意原理圖；圖7是圖1所示實(shí)施例超聲處理場處的縱波示意原理圖。圖中:功率超聲發(fā)生器1，超聲換能器2，變幅桿3，臺架4，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5，固定環(huán)51，調(diào)節(jié)螺桿52，角度滑動(dòng)塊53，凸塊54，連接板55，弧形槽56，容器6，擋板7，超聲處理場8，漿料9
具體實(shí)施方式
圖1 圖7所示為本實(shí)用新型一種用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置的實(shí)施例，如圖1所示，包括功率超聲發(fā)生器1、超聲換能器2、變幅桿3、臺架4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
5、容器6。如圖1所示，超聲換能器2與功率超聲發(fā)生器I電路連接。變幅桿3的一端為輸入端、且與超聲換能器2螺紋連接，其另一端為振動(dòng)頭端。臺架4通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5支承超聲換能器2、變幅桿3而構(gòu)成超聲導(dǎo)入單元。超聲導(dǎo)入單元為二個(gè)、且對向設(shè)置。各超聲導(dǎo)入單元為分體式，其變幅桿3的振動(dòng)頭端上均設(shè)置連接有呈傾斜的擋板7 (見圖2)，配合螺栓連接而構(gòu)成上大下小的漏斗型超聲處理場8 (見圖3)。如圖1所示，容器6設(shè)置在超聲處理場8的下方。如圖4和圖5所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5包括固定環(huán)51、調(diào)節(jié)螺桿52、角度滑動(dòng)塊53、凸塊54、連接板55。固定環(huán)51為二個(gè)、且分別套設(shè)在超聲換能器2、變幅桿3上，固定環(huán)51上設(shè)有緊固螺栓。角度滑動(dòng)塊53上設(shè)置有弧形槽56，凸塊54設(shè)置在臺架4上且對應(yīng)嵌入弧形槽56。連接板55設(shè)置在角度滑動(dòng)塊53的上面。調(diào)節(jié)螺桿52設(shè)置在連接板55上、且連接支承固定環(huán)51。本實(shí)施例操作過程如下:(I)裝置參數(shù)的選定調(diào)節(jié)(Ι-a)將二個(gè)超聲導(dǎo)入單元對向擺設(shè)、變幅桿3成角度配合。通過螺栓將兩個(gè)變幅桿3振動(dòng)頭端的擋板7連接起來而構(gòu)成上大下小的漏斗型超聲處理場8。(Ι-b)首先粗調(diào)角度滑動(dòng)塊53，使超聲處理場8的對向角度達(dá)到所需角度的大概范圍；然后通過調(diào)節(jié)螺桿52微調(diào)，使超聲處理場8的對向角度精確達(dá)到所需要的角度。(Ι-c)對向角度確定后，松開超聲處理場8的連接螺栓，調(diào)整臺架4之間的距離，SP可調(diào)節(jié)控制超聲處理場8出料口間隙的大小。調(diào)整到指定的間隙大小后，將連接螺栓重新上緊固定。(Ι-d)松開固定環(huán)51上的緊固螺栓，同時(shí)將二個(gè)超聲導(dǎo)入單元的超聲換能器2、變幅桿3慢均勻地繞軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)，使超聲處理場8與地面的傾斜角度達(dá)到所需要求后，將固定環(huán)51上的緊固螺栓擰緊，即可實(shí)現(xiàn)超聲處理場8傾斜角度的調(diào)節(jié)。(2)復(fù)合超聲場制漿[0042]上述裝置參數(shù)選定調(diào)節(jié)后，首先打開功率超聲發(fā)生器I并將頻率調(diào)節(jié)好，變幅桿3產(chǎn)生超聲縱波(見圖6)，并在超聲處理場8疊加得到復(fù)合超聲場(見圖7)。將金屬半固態(tài)漿料9從超聲處理場8的上方緩緩注入超聲處理場8內(nèi)。漿料經(jīng)由超聲處理場8內(nèi)部流動(dòng)后，從出料口流出到容器6，從而得到經(jīng)過復(fù)合超聲場處理后的金屬半固態(tài)漿料，制漿過程結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，包括功率超聲發(fā)生器(I)、超聲換能器(2)、變幅桿(3)、臺架(4);所述超聲換能器(2)與功率超聲發(fā)生器(I)電路連接；所述變幅桿(3)的一端為輸入端、且與超聲換能器(2)連接，其另一端為振動(dòng)頭端；其特征在于:所述臺架(4)支承超聲換能器(2)、變幅桿(3)而構(gòu)成超聲導(dǎo)入單元，所述超聲導(dǎo)入單元為二個(gè)或二個(gè)以上、且對向設(shè)置，其中部交匯處為超聲處理場(8)，所述各超聲導(dǎo)入單元其變幅桿(3)的振動(dòng)頭端均與超聲處理場(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，其特征在于:所述超聲處理場(8)呈漏斗型，其下方設(shè)置有容器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，其特征在于:所述各超聲導(dǎo)入單元其變幅桿(3)的振動(dòng)頭端上分別設(shè)置連接有呈傾斜的擋板(7)，所述超聲處理場(8)由各擋板(7)圍構(gòu)而成；所述臺架(4)上設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)連接控制超聲換能器(2)、變幅桿(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)機(jī)(5)構(gòu)包括固定環(huán)(51)、調(diào)節(jié)螺桿(52);所述固定環(huán)(51)為二個(gè)、且分別套設(shè)在超聲換能器(2)、變幅桿(3)上，所述調(diào)節(jié)螺桿(52)連接支承固定環(huán)(51)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，其特征在于:所述超聲導(dǎo)入單元為二個(gè)；所述固定環(huán)(51)上設(shè)置有緊固螺栓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)還包括角度滑動(dòng)塊(53)、凸塊(54)、連接板(55);所述角度滑動(dòng)塊(53)上設(shè)置有弧形槽(56)，所述凸塊(54)設(shè)置在臺架(4)上且對應(yīng)嵌入弧形槽(56)；所述連接板(55)設(shè)置在角度滑動(dòng)塊(53)的上面，所述調(diào)節(jié)螺桿(52)支撐在連接板(55)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于制備金屬半固態(tài)漿料的復(fù)合超聲場導(dǎo)入裝置，包括功率超聲發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿、臺架；所述超聲換能器與功率超聲發(fā)生器電路連接；所述變幅桿的一端為輸入端、且與超聲換能器連接，其另一端為振動(dòng)頭端；所述臺架支承超聲換能器、變幅桿而構(gòu)成超聲導(dǎo)入單元，所述超聲導(dǎo)入單元為二個(gè)或二個(gè)以上、且對向設(shè)置，其中部交匯處為超聲處理場，所述各超聲導(dǎo)入單元其變幅桿的振動(dòng)頭端均與超聲處理場連接。本實(shí)用新型通過復(fù)合超聲處理場制備金屬半固態(tài)漿料，顯著提高了晶粒細(xì)化效果，使金屬材料的力學(xué)性能得到大幅度提高，更好地滿足了功率超聲制備金屬半固態(tài)漿料的實(shí)際需求。
文檔編號B22D27/20GK202934107SQ20122063235
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王家宣, 邱澤廷, 胡鵬程 申請人:王家宣