專利名稱：一種用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬材料制備技術領域，尤其涉及一種在金屬熔體的凝固過程中導入功率超聲以實現晶粒細化的超聲場導入裝置。
背景技術：
現有技術研究表明，采用功率超聲制備金屬半固態漿料，不僅能夠使金屬晶粒細小均勻，有助于大幅度提高材料的力學性能，而且具有無污染、低成本、高效率等優勢，從而引起了廣泛的關注和研究。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入功率超聲以打碎晶枝，使晶粒得到細化，調整的工藝參數主要有澆筑溫度、功率超聲的處理時間、功率大小等。目前，現有技術功率超聲的導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(振動頭端)伸入盛有金屬半固態漿料的容器內，貼于半固態漿料面上達到耦合而開始制漿。這種方法存在的缺陷是:很難控制變幅桿的振動頭端是否與半固態漿料面達到耦合。而功率超聲的傳遞必須是在無間隙、完全耦合的狀態下進行的。這種方法只是在振動頭端附近的半固態漿料具有明顯的晶粒細化效果，其他區域的漿料的細化效果不佳。(2)下加載式將容料筒與變幅桿的振動頭相連，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漿料緩緩往下流動，在流動的過程中加載功率超聲，以實現制漿過程的連續性。但這種方法的缺陷是:很難掌控半固態漿料的流動速度，從而導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，現有技術所采用的功率超聲導入方法還難以同時滿足金屬制漿效果、操作的簡易性和連續性等要求，從而嚴重阻礙了功率超聲制備金屬半固態漿料研究的發展。如何更好地利用功率超聲制備金屬半固態漿料，其功率超聲的導入方法及其裝置是必須涉及和解決的關鍵問題。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種通過復合超聲處理區域制備金屬半固態漿料的超聲場導入裝置，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漿料的實際需求。本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現:本實用新型提供的一種用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，包括功率超聲發生器、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，其另一端為振動頭端；所述臺架支承超聲換能器、變幅桿而構成超聲導入單元，所述超聲導入單元為二個或二個以上、且對向設置，其中部交匯處為超聲處理場，所述各超聲導入單元其變幅桿的振動頭端均與超聲處理場連接。本實用新型所提供的超聲處理場為復合超聲處理區，在此區域里通過超聲場疊加使金屬漿料得到充分振動，從而更好地打碎晶枝，獲得更為緊密、細小的晶粒。進一步地，本實用新型所述超聲處理場呈漏斗型，其下方設置有容器，漿料在連續流動的過程中處理完畢后直接流入容器中盛放。上述方案中，為實現各超聲單元單獨可控，以調節對向角度及超聲處理場出料口間隙，本實用新型所述各超聲導入單元其變幅桿的振動頭端上分別設置連接有呈傾斜的擋板，使得各超聲導入單元為分體式，所述超聲處理場由各擋板圍構而成；所述臺架上設置有調節機構，所述調節機構連接控制超聲換能器、變幅桿。進一步地，本實用新型所述調節機構包括固定環、調節螺桿；所述固定環為二個、且分別套設在超聲換能器、變幅桿上，所述調節螺桿連接支承固定環。這樣，通過超聲換能器及變幅桿上調節螺桿升降的差別可調節變幅桿的傾斜對向角度。進一步地，本實用新型所述超聲導入單元可以采用二個；所述固定環上設置有緊固螺栓。松開緊固螺栓后，超聲換能器、變幅桿可在固定環內轉動，使得擋板可隨變幅桿繞其軸線轉動。這樣，二邊的變幅桿在固定環內同時相向轉動，便可調整改變整個超聲處理場的傾斜角度及漿料流速。調節好后重新擰緊緊固螺栓即可固定所調節的位置和角度。進一步地，為調節整個超聲換能器和變幅桿的高度，本實用新型所述調節機構還包括角度滑動塊、凸塊、連接板；所述角度滑動塊上設置有弧形槽，所述凸塊設置在臺架上且對應嵌入弧形槽；所述連接板設置在角度滑動塊的上面，所述調節螺桿支撐在連接板上。這樣，通過角度滑動塊的移動、以及凸塊與弧形槽的配合，實現整個超聲換能器和變幅桿高度的調節改變。本實用新型具有以下有益效果:(I)本實用新型通過復合超聲處理場制備金屬半固態漿料，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漿料的實際應用問題，顯著提高了晶粒細化效果，所制備的金屬半固態漿料組織圓整、細密，晶粒細小，從而使金屬材料的力學性能得到大幅度提聞。(2)本實用新型使用靈活方便，變幅桿對向角度可調節，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，為此可根據不同的需要，通過調節對向角度、傾斜角度及漿料流速來影響和改變金屬漿料在復合超聲場中的結晶過程，從而制備獲得不同需求的金屬半固態漿料。(3)本實用新型便于操作、簡單易行，且生產成本低廉，適合于大規模的工業化生產。

下面將結合實施例和附圖對本實用新型作進一步的詳細描述:[0023]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示實施例超聲處理場的構成示意圖；圖3是圖1所示實施例超聲處理場的裝配示意圖；圖4是圖1所示實施例調節機構的結構示意圖；圖5是圖4的右視圖；圖6是圖1所示實施例變幅桿振動頭端縱波示意原理圖；圖7是圖1所示實施例超聲處理場處的縱波示意原理圖。圖中:功率超聲發生器1，超聲換能器2，變幅桿3，臺架4，調節機構5，固定環51，調節螺桿52，角度滑動塊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
具體實施方式
圖1 圖7所示為本實用新型一種用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置的實施例，如圖1所示，包括功率超聲發生器1、超聲換能器2、變幅桿3、臺架4、調節機構
5、容器6。如圖1所示，超聲換能器2與功率超聲發生器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，其另一端為振動頭端。臺架4通過調節機構5支承超聲換能器2、變幅桿3而構成超聲導入單元。超聲導入單元為二個、且對向設置。各超聲導入單元為分體式，其變幅桿3的振動頭端上均設置連接有呈傾斜的擋板7 (見圖2)，配合螺栓連接而構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設置在超聲處理場8的下方。如圖4和圖5所示，調節機構5包括固定環51、調節螺桿52、角度滑動塊53、凸塊54、連接板55。固定環51為二個、且分別套設在超聲換能器2、變幅桿3上，固定環51上設有緊固螺栓。角度滑動塊53上設置有弧形槽56，凸塊54設置在臺架4上且對應嵌入弧形槽56。連接板55設置在角度滑動塊53的上面。調節螺桿52設置在連接板55上、且連接支承固定環51。本實施例操作過程如下:(I)裝置參數的選定調節(Ι-a)將二個超聲導入單元對向擺設、變幅桿3成角度配合。通過螺栓將兩個變幅桿3振動頭端的擋板7連接起來而構成上大下小的漏斗型超聲處理場8。(Ι-b)首先粗調角度滑動塊53，使超聲處理場8的對向角度達到所需角度的大概范圍；然后通過調節螺桿52微調，使超聲處理場8的對向角度精確達到所需要的角度。(Ι-c)對向角度確定后，松開超聲處理場8的連接螺栓，調整臺架4之間的距離，SP可調節控制超聲處理場8出料口間隙的大小。調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51上的緊固螺栓，同時將二個超聲導入單元的超聲換能器2、變幅桿3慢均勻地繞軸線相向轉動，使超聲處理場8與地面的傾斜角度達到所需要求后，將固定環51上的緊固螺栓擰緊，即可實現超聲處理場8傾斜角度的調節。(2)復合超聲場制漿[0042]上述裝置參數選定調節后，首先打開功率超聲發生器I并將頻率調節好，變幅桿3產生超聲縱波(見圖6)，并在超聲處理場8疊加得到復合超聲場(見圖7)。將金屬半固態漿料9從超聲處理場8的上方緩緩注入超聲處理場8內。漿料經由超聲處理場8內部流動后，從出料口流出到容器6，從而得到經過復合超聲場處理后的金屬半固態漿料，制漿過程結束。
權利要求1.一種用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，包括功率超聲發生器(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)而構成超聲導入單元，所述超聲導入單元為二個或二個以上、且對向設置，其中部交匯處為超聲處理場(8)，所述各超聲導入單元其變幅桿(3)的振動頭端均與超聲處理場(8)連接。
2.根據權利要求1所述的用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，其特征在于:所述超聲處理場(8)呈漏斗型，其下方設置有容器(6)。
3.根據權利要求2所述的用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，其特征在于:所述各超聲導入單元其變幅桿(3)的振動頭端上分別設置連接有呈傾斜的擋板(7)，所述超聲處理場(8)由各擋板(7)圍構而成；所述臺架(4)上設置有調節機構(5)，所述調節機構(5)連接控制超聲換能器(2)、變幅桿(3)。
4.根據權利要求3所述的用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，其特征在于:所述調節機(5)構包括固定環(51)、調節螺桿(52);所述固定環(51)為二個、且分別套設在超聲換能器(2)、變幅桿(3)上，所述調節螺桿(52)連接支承固定環(51)。
5.根據權利要求4所述的用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，其特征在于:所述超聲導入單元為二個；所述固定環(51)上設置有緊固螺栓。
6.根據權利要求4或5所述的用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，其特征在于:所述調節機構(5)還包括角度滑動塊(53)、凸塊(54)、連接板(55);所述角度滑動塊(53)上設置有弧形槽(56)，所述凸塊(54)設置在臺架(4)上且對應嵌入弧形槽(56)；所述連接板(55)設置在角度滑動塊(53)的上面，所述調節螺桿(52)支撐在連接板(55)上。
專利摘要本實用新型公開了一種用于制備金屬半固態漿料的復合超聲場導入裝置，包括功率超聲發生器、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，其另一端為振動頭端；所述臺架支承超聲換能器、變幅桿而構成超聲導入單元，所述超聲導入單元為二個或二個以上、且對向設置，其中部交匯處為超聲處理場，所述各超聲導入單元其變幅桿的振動頭端均與超聲處理場連接。本實用新型通過復合超聲處理場制備金屬半固態漿料，顯著提高了晶粒細化效果，使金屬材料的力學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漿料的實際需求。
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 優先權日2012年11月26日
發明者王家宣, 邱澤廷, 胡鵬程 申請人:王家宣