一种铜合金熔体物理净化设备

1.本实用新型涉及熔体物理净化技术领域，具体为一种铜合金熔体物理净化设备。


背景技术：

2.孔隙度是铜合金铸件的主要缺陷之一，孔隙度的存在可能会损害铸件的机械性能和压密性，铸件的孔隙度是由于凝固过程中气体从溶液中沉淀，或液体金属无法通过树突间区域供给，以补偿与凝固相关的体积收缩。氢气是能明显溶于熔融铜的气体，因此去除熔融铜合金中溶解的氢是生产高质量铸件的关键。
3.超声波脱气是一种环境清洁和廉价的技术，是静体积熔体中脱气的有效方法，由于重力和熔体中的声学诱导流动，熔体中的气泡凝结并漂浮到熔体表面；真空脱气在生产高质量的产品时也是一种有益的清洁方法人，然而在实际的生产过程中超声波脱气与真空脱气各自的脱气效率均有限，为了获得更高的脱气效率，因此我们需要提出一种铜合金熔体物理净化设备。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种铜合金熔体物理净化设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种铜合金熔体物理净化设备，包括超声波发生器、气动装置与电炉，所述电炉安装在透明真空室的内底部，所述透明真空室的顶部密封贯穿安装有升压机，所述升压机的上部连接有超声波换能器，所述升压机的底部连接有超声波喇叭与散热器，所述超声波喇叭与散热器位于透明真空室的内部，且超声波喇叭与散热器设置于电炉的正上方，所述透明真空室的侧部连接有排气阀，所述气动装置的抽气端连通于透明真空室侧部的排气阀。
6.优选的，所述透明真空室的顶部设置有顶盖，所述顶盖的上部设置有进气口与真空计。
7.优选的，还包括电炉控制器与温度控制器，所述电炉的电控端电性连接于电炉控制器的信号输出端，所述电炉的温控端电性连接于温度控制器。
8.优选的，所述透明真空室的底部与电炉的顶部设置有法兰连接件，所述透明真空室与电炉之间通过法兰连接件密封安装。
9.优选的，所述透明真空室的外部底端设置有热电偶，所述热电偶贴合于电炉的外部。
10.优选的，超声波换能器与超声波喇叭产生的超声波振动频率为20khz，超声波振动强度为1500w；所述透明真空室的最小残余压力为50mtorr。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.通过透明真空室、超声波发生等相关结构的设计，首先将铜合金放入带有加热功能的真空-脉冲超声复合净化装置中的石墨坩埚中进行熔化，达到一定温度后进行保温并
通入保护气体，防止铜合金的氧化；铜合金熔体的温度控制在1000℃左右，之后加入超声振动，随后开启真空装置，利用真空净化先将熔体进行初级净化，之后加入脉冲超声场使其达到进一步净化，本发明的制备方法将真空净化和超声净化技术相结合，实现了真正意义上的效果好、无污染及操作简单等特点。
13.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体结构示意图；
15.图2为本实用新型的部分结构内部示意图；
16.图3为本实用新型透明真空室与电炉的结构示意图。
17.图中：1、超声波发生器；2、电炉控制器；3、温度控制器；4、气动装置；5、进气口；6、超声波换能器；7、升压机；8、超声波喇叭；9、散热器；10、电炉；11、热电偶；12、排气阀；13、法兰连接件；14、真空计；15、顶盖；16、透明真空室。
具体实施方式
18.在不同附图中以相同标号来标示相同或类似组件；另外请了解文中诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“端”、“部”、“段”、“宽度”、“厚度”、“区”等等及类似用语仅便于看图者参考图中构造以及仅用于帮助描述本实用新型而已，并非是对本实用新型的限定。
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：
21.一种铜合金熔体物理净化设备，包括超声波发生器1、气动装置4与电炉10，所述电炉10安装在透明真空室16的内底部，所述透明真空室16的顶部密封贯穿安装有升压机7，所述升压机7的上部连接有超声波换能器6，所述升压机7的底部连接有超声波喇叭8与散热器9，所述超声波喇叭8与散热器9位于透明真空室16的内部，且超声波喇叭8与散热器9设置于电炉10的正上方，所述透明真空室16的侧部连接有排气阀12，所述气动装置4的抽气端连通于透明真空室16侧部的排气阀12。
22.具体的，电炉10上设置有一个石墨坩埚，净化过程中铜溶体在石墨坩埚中进行加热，电炉10内的坩埚可以盛放熔化的高达800克的铜合金；
23.还包括电炉控制器2与温度控制器3，所述电炉10的电控端电性连接于电炉控制器2的信号输出端，所述电炉10的温控端电性连接于温度控制器3。
24.所述透明真空室16的顶部设置有顶盖15，所述顶盖15的上部设置有进气口5与真空计14；所述透明真空室16的底部与电炉10的顶部设置有法兰连接件13，所述透明真空室16与电炉10之间通过法兰连接件13密封安装；所述透明真空室16的外部底端设置有热电偶
11，所述所述热电偶11贴合于电炉10的外部，热电偶11作为根据热电效应测量温度的传感器，是温度测量仪表中常用的测温元件，热电偶11对电炉10的加热温度进行测量，
25.超声波换能器6与超声波喇叭8产生的超声波振动频率为20khz，超声波振动强度为1500w；所述透明真空室16的最小残余压力为50mtorr。
26.超声波发生器1、超声波喇叭8将超声波振动传递到铜熔体中，以及装有铜熔体的熔炉。超声波换能器6是能够在一次转换高达1.5kw的电能谐振频率为20khz。在这个过程中，超声波使用由钛合金制成的圆柱形散热器9注入铜熔体，铜合金被固定在一个石墨坩埚，在电炉中熔化，待净化的熔体温度控制在精度为
±
10℃。
27.首先将铜合金放入带有加热功能的真空-脉冲超声复合净化装置中的石墨坩埚中进行熔化，达到一定温度后进行保温并通入保护气体，防止铜合金的氧化。铜合金熔体的温度控制在1000℃左右，之后加入超声振动，随后开启真空装置，利用真空净化先将熔体进行初级净化，之后加入脉冲超声场使其达到进一步净化，本发明的制备方法将真空净化和超声净化技术相结合，实现了真正意义上的效果好、无污染及操作简单等特点。
28.在具体的实验过程中，超声波脱气是小体积熔体的有效方法，超声波脱气速率随着熔体体积的增加而降低；熔体中的氢含量随着真空脱气条件下残余压力的降低而降低；真空脱气的速率远低于超声波脱气的速率，超声波脱气与真空脱气的结合使脱气更高效。
29.本技术文件的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本技术文件主要用来保护机械装置，所以本技术文件不再详细解释控制方式和电路连接，该装置通过外置电源进行供电。
30.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。