一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置，屬于金屬材料加工技術領域。該裝置包括高壓脈沖電源、電極、砂型、熱電偶、保溫裝置、溫度記錄儀；高壓脈沖電源通過補償導線Ⅰ和電極相連，熱電偶通過補償導線Ⅱ與溫度記錄儀連接；電極和熱電偶平行穿過砂型伸入型腔，砂型外圍有保溫裝置，保溫裝置的里面設有功率可調的加熱線圈。該裝置不需重新加熱鑄件，直接在鑄型中對鑄件在冷卻凝固過程中進行電脈沖處理，隨澆鑄一次性完成，設備簡單、操作方便，也不會帶來金屬污染。
【專利說明】
一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置，屬于金屬材料加工技術領域。【背景技術】
[0002]高鉻鑄鐵襯板作為一種耐磨鑄件，其抗磨性強、強度較好，是球磨機主要磨損部件，被廣泛應用于冶金、礦山和建材等行業。高鉻鑄鐵耐磨襯板中的碳化物硬質相對耐磨性起關鍵作用，但由于組織中的初生碳化物的形態粗大且分布不均，嚴重影響了其沖擊工況下的使用壽命。隨著現代工業技術的發展，人們對材料的性能和使用壽命提出了更高的要求，并且節能減排政策的實行，以及耐磨產品技術市場競爭的日趨激烈，傳統高鉻鑄鐵整體鑄造成型技術，已不能滿足日益發展的市場需要。金屬凝固組織的細化改善有利于提高材料的力學性能，一些在高性能材料研發中產生的新技術、新工藝必將發揮重大的作用，推動了我國先進制造技術的發展。近年來，脈沖電流處理技術作為一種金屬材料處理新技術，具有無污染、設備簡單、操作方便、效果顯著等特點。通過脈沖電流來控制液態金屬的凝固組織、改善金屬材料的力學性能具有很大經濟效益。
【發明內容】
[0003]本實用新型解決的技術問題是現有高鉻鑄鐵襯板凝固組織中初生碳化物形態粗大、分布不均等不利問題。
[0004]本實用新型的目的在于提供一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置，該裝置包括高壓脈沖電源1、電極3、砂型7、熱電偶9、保溫裝置10、溫度記錄儀12;高壓脈沖電源1通過補償導線12和電極3相連，熱電偶9通過補償導線nil與溫度記錄儀12連接；電極3 和熱電偶9平行穿過砂型7伸入型腔6中，砂型7外圍有保溫裝置10,保溫裝置10的里面設有功率可調的加熱線圈8,澆包5中的金屬熔體4澆入型腔6中進行凝固，在凝固過程中對鑄件進行電脈沖處理。
[0005]優選的，本實用新型所述電極3穿過砂型7伸入型腔6,可上下調節來確定對鑄件處理的位置。
[0006]本實用新型所述高壓脈沖電源1提供的電脈沖波形為多組鋸齒狀脈沖波，電壓為0 ?1600V，頻率為0?50Hz，脈寬為10?100ys。
[0007]本實用新型所述保溫裝置10可以對熱電偶9、電極3和砂型7預熱，也可通過保溫、 加熱手段控制金屬液冷卻速度。
[0008]通過溫度記錄儀12顯示型腔6內金屬液的溫度，來確定開始施加電脈沖的時間。
[0009]本實用新型所述裝置的使用過程:澆注開始前，先利用保溫裝置10的加熱線圈8對砂型7、電極3和熱電偶9預熱;待澆包5中的金屬熔體4澆入型腔6后，與電極3、熱電偶9接觸， 通過溫度記錄儀12顯示型腔6內的金屬熔體實時溫度;打開高壓脈沖電源1，對金屬熔體施加一定參數的脈沖電流;在冷卻過程中，可調整加熱線圈8的功率來控制金屬熔體的冷卻速度;脈沖電流處理結束后，關掉脈沖電源1，將電極3和補償導線12分離;在整個處理過程中，通過調整高壓脈沖電源I的參數、脈沖電流處理時間、加熱線圈8的功率以得到晶粒細小、組織均勻的金屬凝固組織。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011](I)本實用新型所述裝置對高鉻鑄鐵襯板凝固組織的細化具有良好效果，提高了鑄件的力學性能和使用壽命。
[0012](2)本實用新型所述裝置也可適用于不同合金的鑄件組織的細化，應用廣泛。
[0013](3)本實用新型所述裝置集鑄件的澆注、凝固及脈沖電流細化處理為一體，整個過程一次性完成，工序簡單，優化了處理工藝。
[0014](4)本實用新型所述裝置可控制金屬熔體的冷卻速度，在一定的冷卻速度下施加脈沖電流。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型所述裝置的結構示意圖；
[0016]圖中:1-高壓脈沖電源，2-補償導線I，3-電極，4-金屬熔體，5-澆包，6_型腔，7_砂型，8-加熱線圈，9-熱電偶，10-保溫裝置，11-補償導線Π，12-溫度記錄儀。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的保護范圍并不限于所述內容。
[0018]實施例1
[0019]本實施例所述脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的方法和裝置，該裝置包括高壓脈沖電源1、電極3、砂型7、熱電偶9、保溫裝置10、溫度記錄儀12;高壓脈沖電源I通過補償導線12和電極3相連，熱電偶9通過補償導線Π 11與溫度記錄儀12連接；電極3和熱電偶9穿過砂型7伸入型腔6中，砂型7外圍有保溫裝置10，保溫裝置10的里面設有功率可調的加熱線圈8，澆包5中的金屬熔體4澆入型腔6中進行凝固，在凝固過程中對鑄件進行電脈沖處理。如圖1所示。
[0020]本實例所述金屬熔體在冷卻過程中施加電脈沖的時間為lmin。
[0021]本實例所述通過溫度記錄儀12顯示型腔6內金屬液的溫度，開始施加電脈沖的溫度為1328°C，電脈沖結束時溫度為1224°C。
[0022]本實施例所述高壓脈沖電源I的電脈沖波形為多組鋸齒狀脈沖波，電壓為1400V，頻率為45Hz，脈寬為30ys。
[0023]下面以脈沖電流細化過共晶高鉻鑄鐵襯板液相線溫度1347°C，固相線溫度1288°C凝固組織為例，并結合附圖對本實用新型所述裝置的使用過程作進一步描述:
[0024]如圖1所示，在中頻感應爐中熔煉出過共晶高鉻鑄鐵熔體，控制澆注溫度1480°C;澆注開始前，先利用保溫裝置10對砂型7、電極3及熱電偶9進行預熱;待高鉻鑄鐵熔體澆注入型腔6后，在冷卻過程中，根據熱電偶9所測的溫度，在1328°C打開高壓脈沖電源I，對高鉻鑄鐵金屬熔體施加脈沖電流，脈沖電流處理時間lmin;脈沖電流處理結束時溫度記錄儀12顯示的溫度為1224°C;關閉高頻脈沖電源I，隨爐冷卻至室溫后拆掉砂型7分離開電極3和熱電偶9,并清理干凈鑄件表面。[〇〇25]本實施例得到的過共晶高鉻鑄鐵凝固組織與處理前組織對比，處理后的凝固組織得到了一定的細化和均勻。
[0026]實施例2
[0027]本實施例所述脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的方法和裝置，該裝置包括高壓脈沖電源1、電極3、砂型7、熱電偶9、保溫裝置10、溫度記錄儀12;高壓脈沖電源1通過補償導線12和電極3相連，熱電偶9通過補償導線nil與溫度記錄儀12連接；電極3和熱電偶9穿過砂型7伸入型腔6中，砂型7外圍有保溫裝置10,保溫裝置10的里面設有功率可調的加熱線圈8,澆包5中的金屬熔體4澆入型腔6中進行凝固，在凝固過程中對鑄件進行電脈沖處理。如圖1所示。[〇〇28]本實例所述金屬熔體在冷卻過程中施加電脈沖的時間為3min。[〇〇29] 本實例所述通過溫度記錄儀12顯示型腔6內金屬液的溫度，開始施加電脈沖的溫度為1328°C，電脈沖結束時溫度為1128°C。
[0030]本實施例所述高壓脈沖電源1的電脈沖波形為多組鋸齒狀脈沖波，電壓為1400V， 頻率為45Hz，脈寬為30ys。[〇〇31]下面以脈沖電流細化過共晶高鉻鑄鐵襯板液相線溫度1347°C，固相線溫度1288°C 凝固組織為例，并結合附圖對本實用新型所述裝置的使用過程作進一步描述:[〇〇32]如圖1所示，在中頻感應爐中熔煉出過共晶高鉻鑄鐵熔體，控制澆注溫度1480°C ; 澆注開始前，先利用保溫裝置10對砂型7、電極3及熱電偶9進行預熱;待高鉻鑄鐵熔體澆注入型腔6后，在冷卻過程中，根據熱電偶9所測的溫度，在1328°C打開高壓脈沖電源1，對高鉻鑄鐵金屬熔體施加脈沖電流，脈沖電流處理時間3min;脈沖電流處理結束時溫度記錄儀12 顯示的溫度為1128°C;關閉高頻脈沖電源1，隨爐冷卻至室溫后拆掉砂型7分離開電極3和熱電偶9,并清理干凈鑄件表面。[〇〇33]本實施例得到的過共晶高鉻鑄鐵凝固組織與處理前組織對比，處理后的凝固組織晶粒細小、組織均勻。[〇〇34] 實施例3
[0035]本實施例所述脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的方法和裝置，該裝置包括高壓脈沖電源1、電極3、砂型7、熱電偶9、保溫裝置10、溫度記錄儀12;高壓脈沖電源1通過補償導線12和電極3相連，熱電偶9通過補償導線nil與溫度記錄儀12連接；電極3和熱電偶9穿過砂型7伸入型腔6中，砂型7外圍有保溫裝置10,保溫裝置10的里面設有功率可調的加熱線圈8,澆包5中的金屬熔體4澆入型腔6中進行凝固，在凝固過程中對鑄件進行電脈沖處理。如圖1所示。[〇〇36]本實例所述金屬熔體在冷卻過程中施加電脈沖的時間為5min。[〇〇37] 本實例所述通過溫度記錄儀12顯示型腔6內金屬液的溫度，開始施加電脈沖的溫度為1328°C，電脈沖結束時溫度為996°C。
[0038]本實施例所述高壓脈沖電源1的電脈沖波形為多組鋸齒狀脈沖波，電壓為1400V， 頻率為45Hz，脈寬為30ys。[〇〇39]下面以脈沖電流細化過共晶高鉻鑄鐵襯板液相線溫度1347°C，固相線溫度1288°C 凝固組織為例，并結合附圖對本實用新型所述裝置的使用過程作進一步描述:
[0040]如圖1所示，在中頻感應爐中熔煉出過共晶高鉻鑄鐵熔體，控制澆注溫度1480°C;澆注開始前，先利用保溫裝置10對砂型7、電極3及熱電偶9進行預熱;待高鉻鑄鐵熔體澆注入型腔6后，在冷卻過程中，根據熱電偶9所測的溫度，在1328°C打開高壓脈沖電源I，對高鉻鑄鐵金屬熔體施加脈沖電流，脈沖電流處理時間5min;脈沖電流處理結束時溫度記錄儀12顯示的溫度為996°C;關閉高頻脈沖電源I，隨爐冷卻至室溫后拆掉砂型7分離開電極3和熱電偶9，并清理干凈鑄件表面。
[0041]本實施例得到的過共晶高鉻鑄鐵凝固組織與處理前組織對比，處理后的凝固組織晶粒細小、組織均勻。
【主權項】
1.一種脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置，其特征在于:該裝置包括高壓脈沖電源(I)、電極(3)、砂型(7)、熱電偶(9)、保溫裝置(10)、溫度記錄儀(12);高壓脈沖電源(I)通過補償導線1(2)和電極(3)相連，熱電偶(9)通過補償導線Π (11)與溫度記錄儀(12)連接;電極(3)和熱電偶(9)穿過砂型(7)伸入型腔(6)，砂型(7)外圍有保溫裝置(10)，保溫裝置(10)的里面設有功率可調的加熱線圈(8)。2.根據權利要求1所述脈沖電流細化高鉻鑄鐵襯板凝固組織的裝置，其特征在于:所述電極(3)穿過砂型(7)伸入型腔(6)，可上下調節。
【文檔編號】B22D27/02GK205587635SQ201521045347
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年12月16日
【發明人】周榮鋒, 曹良桂, 康明遠, 李璐, 蔣業華, 周榮
【申請人】昆明理工大學