複合式鎂合金熔煉實驗裝置的製作方法

2023-06-02 09:44:56 2

專利名稱：複合式鎂合金熔煉實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種合金熔煉實驗裝置，特別涉及一種複合式鎂合金熔煉實驗裝置。
背景技術：
鎂合金由於具有密度小、比強度高、導熱導電性好的性質，同時具有良好的阻尼減 震和電磁屏蔽性能，因而廣泛應用於電子裝置的殼體結構件和對輕、薄、小型化，高集成度 等要求較高的領域。鎂合金為六方晶系的晶體結構特徵，其強度、硬度很低，冶煉的凝固過 程較為複雜，對於冶煉和凝固的工藝要求也較為嚴格，作為實際生產的前期保障，鎂合金的 熔煉試驗顯得尤為重要。現有技術中，在對於鎂合金的實驗室冶煉設備，一般包括一個控制電路箱和一個 熔煉爐組成，冶煉過程中通過人工取出坩堝進行澆注，操作極為不便且由於溫度較高，具有 較高的危險性；在合金熔煉後需要淬火時，由於取出坩堝再放入淬火液裡有時間差，導致實 驗的準確性得不到保證；特別是在實驗過程中，做不同凝固速度對組織變化影響的研究的 凝固實驗時，單一熔煉爐不能滿足實驗的要求，還需要另外的實驗設備，不但增加了實驗設 備的投入，還導致了設備的布置和操作複雜。因此，需要一種鎂合金實驗用熔煉設備，結構簡單緊湊，操作方便和安全，能夠根 據需要控制鎂合金的凝固速度，因而可以從凝固速度的角度去控制凝固後的組織及性能， 在凝固時能夠得到不同凝固速度條件下的固液凝固界面，能夠較為簡單的進行鎂合金溶質 分配的研究實驗和通過淬火的方式研究鎂合金晶粒細化的相關問題。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種複合式鎂合金熔煉實驗裝置，結構簡單緊湊， 操作方便和安全，能夠根據需要控制鎂合金的凝固速度，因而可以從凝固速度的角度去控 制凝固後的組織及性能，在凝固時能夠得到不同凝固速度條件下的固液凝固界面，能夠較 為簡單的進行鎂合金溶質分配的研究實驗和通過淬火的方式研究鎂合金晶粒細化的相關 問題。本發明的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，包括豎直設置的柱狀爐架和位於柱狀爐架 旁由上到下依次同軸設置的加熱爐I、加熱爐II以及淬火槽，所述加熱爐I以可繞柱狀爐 架軸線轉動的方式設置於柱狀爐架，加熱爐II以可上下滑動的方式設置於柱狀爐架；加熱爐I底部向上與加熱爐I同心固定設置一中心管I，加熱爐II底部向上與加 熱爐II同心固定設置一中心管II，加熱爐II底部向下同心設置下料管，所述下料管下端正 對淬火槽，所述中心管I與中心管II之間管口相對且通過可徑向滑動的託盤I隔開，中心 管II與下料管之間管口相對且通過可徑向滑動的託盤II隔開；加熱爐I底部設置用於連通 中心管I與中心管II的豎直通孔，所述豎直通孔直徑小於中心管I外徑。進一步，所述柱狀爐架在圓周方向轉動配合外套有轉動套，所述加熱爐I與轉動 套固定連接；所述柱狀爐架沿豎直方向設置T形滑槽，T形滑槽內以可沿豎直方向往復滑動的方式豎直嵌有條狀T形滑塊，所述加熱爐II連接於T形滑塊；進一步，所述中心管I通過位於加熱爐I底部並外套於中心管I的中心管座I設 置，託盤I沿徑向穿入中心管座I置於中心管I底部將中心管I和中心管II隔開；所述中 心管II通過位於加熱爐II底部並外套於中心管II的中心管座II設置，託盤II沿徑向穿入中 心管座II置於中心管II底部將中心管II和下料管隔開；所述託盤I沿徑向設置延伸出加 熱爐I的操作臂I，所述操作臂I的外端部與加熱爐I之間連接有拉簧I ；所述託盤II沿 徑向設置延伸出加熱爐II的操作臂II，所述操作臂II的外端部與加熱爐II之間連接有拉簧 II ；進一步，所述柱狀爐架位於T形滑槽上部設置第一定滑輪，與第一定滑輪相對於 柱狀爐架橫向對稱設置第二定滑輪，柱狀爐架與第一定滑輪和第二定滑輪對應設置橫向貫 穿的過索孔，一拉索穿過過索孔且分別繞過第一定滑輪和第二定滑輪一端連接T形滑塊， 另一端連接通過一電機驅動的轉輪；進一步，所述下料管外套有固定設置於柱狀爐架的支撐管，支撐管頂部設置嵌入 加熱爐II底並可向上活動的隔熱塊，所述中心管座II設置在隔熱塊上，所述下料管穿過隔 熱塊與隔熱塊固定並與中心管II連通；進一步，所述加熱爐I與加熱爐II之間設置隔熱層，所述隔熱層設置用於連通中 心管I和中心管II的孔；進一步，所述柱狀爐架外套有通過頂絲固定的固定套，所述支撐管通過固定於固 定套的懸臂梁支撐；與所述T形滑塊固定設置加熱爐託盤，所述加熱爐II置於加熱爐託盤 上；進一步，與所述轉動套固定連接設置抱箍套，所述抱箍套外套於加熱爐I並與其 固定連接；進一步，所述柱狀爐架設置環形凸臺，所述轉動套置於環形凸臺上與柱狀爐架在 圓周方向轉動配合。本發明的有益效果是本發明的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，採用由上到下依次 設置的加熱爐I、加熱爐II以及淬火槽，並根據需要將加熱爐I和加熱爐II設置相應的自 由度，結構簡單緊湊，操作方便和安全，能夠根據需要控制鎂合金的凝固速度，因而可以從 凝固速度的角度去控制凝固後的組織及性能，在凝固時能夠得到不同凝固速度條件下的固 液凝固界面，能夠較為簡單的進行鎂合金溶質分配的研究實驗和通過淬火的方式研究鎂合 金晶粒細化的相關問題。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1為本發明的結構示意圖；圖2為圖1沿A-A向示意圖。
具體實施例方式圖1為本發明的結構示意圖，圖2為圖1沿A-A向示意圖，如圖所示本實施例的復 合式鎂合金熔煉實驗裝置，包括豎直設置的柱狀爐架觀和位於柱狀爐架觀旁由上到下依次同軸設置的加熱爐I 1、加熱爐II 8以及淬火槽20，本實施例中加熱爐I 1和加熱爐II 8 均為電磁感應爐，當然，也可以採用電加熱爐；所述加熱爐I 1以可繞柱狀爐架觀軸線轉動 的方式設置於柱狀爐架觀，加熱爐II 8以可上下滑動的方式設置於柱狀爐架觀；加熱爐I 1底部向上與加熱爐I 1同心固定設置一中心管I 30，加熱爐II 8底部 向上與加熱爐II 8同心固定設置一中心管II 9，加熱爐II 8底部向下同心設置下料管17，所 述下料管17下端正對淬火槽20，所述中心管I 30與中心管II 9之間管口相對且通過可徑 向滑動的託盤I 4隔開，中心管II 9與下料管17之間管口相對且通過可徑向滑動的託盤 II 11隔開；加熱爐I 1底部設置用於連通中心管I 30與中心管II 9的豎直通孔la，所述 豎直通孔Ia直徑小於中心管I 30外徑。本實施例中，所述柱狀爐架28在圓周方向轉動配合外套有轉動套27，所述加熱爐 I 1與轉動套27固定連接；所述柱狀爐架觀沿豎直方向設置T形滑槽^a，T形滑槽28a 內以可沿豎直方向往復滑動的方式豎直嵌有條狀T形滑塊23，所述加熱爐II 8連接於T形 滑塊23 ；採用T形滑槽^a和條狀T形滑塊23的配合結構，能夠有效限制除豎直方向以外 的自由度，保證加熱爐II 8能夠保持垂直穩定的狀態，從而保證實驗的順利進行。本實施例中，所述中心管I 30通過位於加熱爐I 1底部並外套於中心管I 30的 中心管座I 2設置，託盤I 4沿徑向穿入中心管座I 2置於中心管I 30底部將中心管I 30 和中心管II 9隔開；所述中心管II 9通過位於加熱爐II 8底部並外套於中心管II 9的中心 管座II 10設置，託盤II 11沿徑向穿入中心管座II 10置於中心管II 9底部將中心管II 9和 下料管17隔開；所述託盤I 4沿徑向設置延伸出加熱爐I 1的操作臂I 6，所述操作臂I 6 的外端部與加熱爐I 1之間連接有拉簧I 7 ；所述託盤II 11沿徑向設置延伸出加熱爐II 8 的操作臂II 12，所述操作臂II 12的外端部與加熱爐II 8之間連接有拉簧II 13 ；採用中心管 座的結構，利於保證中心管與加熱爐的同軸度，從而利於中心管I 30、中心管II 9和下料管 17的同軸度，從而保證實驗順利進行；同時，在進行熔煉時，中心管座還可提供較大的徑向 尺寸，利於託盤徑向插入封堵中心管，託住熔煉坩堝；採用拉簧和操作臂結構，將託盤拉出 後可通過彈力回彈，操作簡單。本實施例中，所述柱狀爐架觀位於T形滑槽28a上部設置第一定滑輪沈，與第一 定滑輪沈相對於柱狀爐架觀橫向對稱設置第二定滑輪25，柱狀爐架觀與第一定滑輪沈 和第二定滑輪對25應設置橫向貫穿的過索孔^b，一拉索M穿過過索孔28b且分別繞過第 一定滑輪沈和第二定滑輪25 —端連接T形滑塊23，另一端連接通過一電機21驅動的轉輪 21a;採用滑輪結構並結合電機進行驅動，可實現加熱爐II 8自動化的上下移動，利於省力、 高效快速的完成需要的實驗步驟。本實施例中，所述下料管17外套有固定設置於柱狀爐架觀的支撐管18，支撐管 18頂部設置嵌入加熱爐II 8底14並可向上活動的隔熱塊15，所述中心管座II 10設置在隔 熱塊15上，所述下料管17穿過隔熱塊15與隔熱塊15固定並與中心管II 9連通；製作簡 單，利於較穩固的保證下料管與中心管II 19之間的同軸度，同時，利於保證加熱爐II 8向下 移動時的結構穩固。本實施例中，所述加熱爐I 1與加熱爐II 8之間設置隔熱層5，所述隔熱層5設置 用於連通中心管I和中心管II的孔；隔熱層5利於保證裝置的整體隔熱性能，從而保證實 驗的順利進行。
本實施例中，所述柱狀爐架觀外套有通過頂絲22a固定的固定套22，所述支撐管 18通過固定於固定套22的懸臂梁22b支撐，實踐中，固定套22和懸臂梁可製成一體，也可 固定連接；可以根據需要調整安裝高度；與所述T形滑塊23固定設置加熱爐託盤16，所述 加熱爐II 8置於加熱爐託盤16上；結構簡單穩固。本實施例中，與所述轉動套27固定連接設置抱箍套3，所述抱箍套3外套於加熱爐 I 1並與其固定連接；通過抱箍結合嵌入式澆注或者靠摩擦力進行固定連接，能實現發明 目的，保證結構整體的穩定性。本實施例中，所述柱狀爐架觀設置環形凸臺^c，所述轉動套27置於環形凸臺 28c上與柱狀爐架觀在圓周方向轉動配合，結構簡單，能夠較好的限制轉動套27向下的自 由度，保證加熱爐I 1的高度穩定，並能實現轉動移開。本發明在使用時，在鎂合金晶粒細化實現過程中，以柱狀爐架觀為軸心轉動並移 開加熱爐I 1，將託盤II 11拔出中心管座II 10，通過電機21驅動轉輪21a，轉輪釋放拉索 對，加熱爐II 8下移，直到加熱爐II 8的上口低於中心管座II 10，將中心管II 9拔出，將另一 託盤沿徑向插入中心管座II 10，將放好試樣的坩堝放置在中心管座II 10內置於託盤上，將 中心管II 9插入中心管座II 10並用於徑向限制坩堝，移動加熱爐II 8上升，使坩堝位於加 熱爐II 8底，蓋上加熱爐II 8爐蓋；將熔煉試樣加熱到合適的溫度，將加熱爐II 8下移並抽 掉託盤，熔體自由下落到淬火槽內，使淬火液的表面高於鎂合金熔體的最高表面進行淬火， 冷卻到室溫得到晶粒細化鎂合金。鎂合金控溫凝固的實現過程，打開加熱爐I 1爐蓋，將託盤I 4插好，將放好試樣 的坩堝四放置託盤I 4上，將中心管I 30插入中心管座I 2並用於徑向限制坩堝四，蓋上 加熱爐I 1爐蓋；將熔煉試樣在加熱爐I 1內加熱到合適的熔煉溫度，同時將加熱爐II 8加 熱到合適的溫度，以保證冷卻速度；當加熱爐II 8達到要求的溫度後，徑向拔出加熱爐I 1 的託盤I 4，使坩堝四落入在加熱爐II 8的中心管II 9並置於託盤II 11上，直到凝固達到 研究所需要的固體百分比時，拔出託盤II 11，坩堝四通過下料管落入的淬火槽20內，獲得 所需要的一定凝固速度條件下的淬火試樣，同樣過程，坩堝四通過下料管不落入的淬火槽 20內，則可以獲得非淬火試樣。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於包括豎直設置的柱狀爐架和位於柱 狀爐架旁由上到下依次同軸設置的加熱爐I、加熱爐II以及淬火槽，所述加熱爐I以可繞 柱狀爐架軸線轉動的方式設置於柱狀爐架，加熱爐II以可上下滑動的方式設置於柱狀爐 架；加熱爐I底部向上與加熱爐I同心固定設置一中心管I，加熱爐II底部向上與加熱爐 II同心固定設置一中心管II，加熱爐II底部向下同心設置下料管，所述下料管下端正對淬 火槽，所述中心管I與中心管II之間管口相對且通過可徑向滑動的託盤I隔開，中心管II 與下料管之間管口相對且通過可徑向滑動的託盤II隔開；加熱爐I底部設置用於連通中心 管I與中心管II的豎直通孔，所述豎直通孔直徑小於中心管I外徑。
2.根據權利要求1所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述柱狀爐架在 圓周方向轉動配合外套有轉動套，所述加熱爐I與轉動套固定連接；所述柱狀爐架沿豎直 方向設置T形滑槽，T形滑槽內以可沿豎直方向往復滑動的方式豎直嵌有條狀T形滑塊，所 述加熱爐II連接於T形滑塊。
3.根據權利要求2所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述中心管I通 過位於加熱爐I底部並外套於中心管I的中心管座I設置，託盤I沿徑向穿入中心管座I 置於中心管I底部將中心管I和中心管II隔開；所述中心管II通過位於加熱爐II底部並外 套於中心管II的中心管座II設置，託盤II沿徑向穿入中心管座II置於中心管II底部將中心 管II和下料管隔開；所述託盤I沿徑向設置延伸出加熱爐I的操作臂I，所述操作臂I的 外端部與加熱爐I之間連接有拉簧I ；所述託盤II沿徑向設置延伸出加熱爐II的操作臂 II，所述操作臂II的外端部與加熱爐II之間連接有拉簧II。
4.根據權利要求3所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述柱狀爐架位 於T形滑槽上部設置第一定滑輪，與第一定滑輪相對於柱狀爐架橫向對稱設置第二定滑 輪，柱狀爐架與第一定滑輪和第二定滑輪對應設置橫向貫穿的過索孔，一拉索穿過過索孔 且分別繞過第一定滑輪和第二定滑輪一端連接T形滑塊，另一端連接通過一電機驅動的轉 輪。
5.根據權利要求4所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述下料管外套 有固定設置於柱狀爐架的支撐管，支撐管頂部設置嵌入加熱爐II底並可向上活動的隔熱 塊，所述中心管座II設置在隔熱塊上，所述下料管穿過隔熱塊與隔熱塊固定並與中心管II 連通。
6.根據權利要求5所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述加熱爐I與 加熱爐II之間設置隔熱層，所述隔熱層設置用於連通中心管I和中心管II的孔。
7.根據權利要求6所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述柱狀爐架外 套有通過頂絲固定的固定套，所述支撐管通過固定於固定套的懸臂梁支撐；與所述T形滑 塊固定設置加熱爐託盤，所述加熱爐II置於加熱爐託盤上。
8.根據權利要求7所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於與所述轉動套固 定連接設置抱箍套，所述抱箍套外套於加熱爐I並與其固定連接。
9.根據權利要求7所述的複合式鎂合金熔煉實驗裝置，其特徵在於所述柱狀爐架設 置環形凸臺，所述轉動套置於環形凸臺上與柱狀爐架在圓周方向轉動配合。
全文摘要
本發明公開了一種複合式鎂合金熔煉實驗裝置，包括由上到下依次同軸設置的加熱爐Ⅰ、加熱爐Ⅱ以及淬火槽，加熱爐Ⅰ以可繞柱狀爐架軸線轉動的方式設置於柱狀爐架，加熱爐Ⅱ以可上下滑動的方式設置於柱狀爐架；加熱爐Ⅰ的中心管Ⅰ與加熱爐Ⅱ的中心管Ⅱ之間以及中心管Ⅱ與正對淬火槽的下料管之間管口相對且分別通過可徑向滑動的託盤隔開，本發明結構簡單緊湊，操作方便和安全，能夠根據需要控制鎂合金的凝固速度，因而可以從凝固速度的角度去控制凝固後的組織及性能，在凝固時能夠得到不同凝固速度條件下的固液凝固界面，能夠較為簡單的進行鎂合金溶質分配的研究實驗和通過淬火的方式研究鎂合金晶粒細化的相關問題。
文檔編號F27B17/02GK102062537SQ20101022929
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者吳裕, 李小科, 潘復生, 熊姝濤, 蔣斌 申請人:重慶大學