一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置制造方法
【專利摘要】一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置,包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和金屬型鑄造模具系統(tǒng)，所述金屬型鑄造模具系統(tǒng)為傳統(tǒng)金屬型鑄造成型裝置，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲波發(fā)生器通過超聲波變幅桿與安裝在金屬型鑄造模具系統(tǒng)上的超聲波接收器相連接，超聲波變幅桿通過超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連接；中央處理器分別與超聲波發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器相連接；A/D轉(zhuǎn)換器通過溫度傳感器與金屬型鑄造模具系統(tǒng)相連接。采用本發(fā)明能夠在滿足金屬型鑄造成型前提下，得到形狀更為精確，精度更高，表面粗糙度值更小，晶粒更加細(xì)小，力學(xué)性能更加好的鑄件。有效提高了鑄件的成型率，噪音低，易于操作與控制，適用于絕大部分金屬型鑄造成型加工。
【專利說明】
一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬型鑄造成型【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種基于超聲波的金屬型鑄造成型
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是通過金屬模具澆鑄成型，模具可以反復(fù)使用多次。金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能、精度和表面光潔度比砂型鑄件高，并生產(chǎn)效率高。但是金屬型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，只能是形狀簡(jiǎn)單、重量輕的鑄件；并且壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。甚至在金屬型鑄造時(shí)，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時(shí)間等，對(duì)鑄件質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴(yán)格控制。
[0003]鑒于上述問題，有必要提供一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，以解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述問題提供一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，能夠在保證滿足金屬型鑄造成型前提下，得到形狀更為精確，尺寸精度更高，表面粗糙度值更小，晶粒更加細(xì)小，力學(xué)性能更加好的鑄件。有效提高金屬型鑄造中鑄件的成型效率，噪音低，易于操作與控制，適用于絕大部分金屬型鑄造成型加工。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的需要解決的技術(shù)問題是:一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和金屬型鑄造模具系統(tǒng)，所述金屬型鑄造模具系統(tǒng)為傳統(tǒng)金屬型鑄造成型裝置，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲波發(fā)生器通過超聲波變幅桿與安裝在金屬型鑄造模具系統(tǒng)上的超聲波接收器相連接，超聲波變幅桿通過超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連接；中央處理器分別與超聲波發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器相連接；A/D轉(zhuǎn)換器通過溫度傳感器與金屬型鑄造模具系統(tǒng)相連接。
[0006]所述超聲波接收器均勻分布在底板上。
[0007]所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)通過超聲波換能器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再由超聲波變幅桿將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的超聲波振動(dòng)。
[0008]所述溫度傳感器用來測(cè)量金屬型鑄造成型裝置底板的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給中央處理器，中央處理器接收到信號(hào)以后便控制與其相連的超聲波發(fā)生器，根據(jù)溫度的高低控制超聲波振動(dòng)頻率和幅度，確保溫度與超聲波頻率、幅度的最佳搭配，提聞成型效率并獲得更聞的成型精度。
[0009]工作原理及過程:
[0010]在傳統(tǒng)的金屬型鑄造成型裝置基礎(chǔ)之上，如何通過增加超聲波發(fā)生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將超聲波均勻而又快速地傳導(dǎo)至金屬型鑄造成型裝置的底板上以及所要鑄造的金屬液中，充分利用超聲波在金屬型鑄造過程中細(xì)化待凝固金屬液的晶粒以及促進(jìn)金屬液在型腔里的流動(dòng)行為、并通過超聲振動(dòng)防止金屬液的前鋒料過早凝固而阻塞流道的行為，使得金屬液更加充分而又均勻的布滿整個(gè)型腔，從而提高了鑄件的整體機(jī)械力學(xué)性能。
[0011]本發(fā)明將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)通過與其相連的超聲波換能器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再由超聲波變幅桿將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的超聲波振動(dòng)。與此同時(shí)，溫度傳感器用來測(cè)量金屬型鑄造成型裝置底板的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給中央處理器，中央處理器接收到信號(hào)以后便控制與其相連的超聲波發(fā)生器，從而可以根據(jù)溫度的高低更好控制超聲波振動(dòng)頻率和幅度。從而確保溫度與超聲波頻率、幅度的最佳搭配，因而可提高成型效率并獲得更高的成型精度。
[0012]充分利用超聲波在金屬型鑄造過程中細(xì)化待凝固金屬液的晶粒，同時(shí)通過超聲振動(dòng)防止金屬液的前鋒料過早凝固而阻塞流道的行為，使得金屬液更加充分而又均勻的填充整個(gè)型腔，從而提高了鑄件的力學(xué)性能。
[0013]超聲波換能器通過接口與超聲波發(fā)生器直接相連接，并將所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦電信號(hào)轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)然后通過超聲波變幅桿得到穩(wěn)定的超聲波振動(dòng)，以滿足不同工況的使用要求。最后將得到的超聲波振動(dòng)傳導(dǎo)至金屬型鑄造模具系統(tǒng)的超聲波接收器中。
[0014]本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1、與傳統(tǒng)金屬型鑄造成型裝置相比，增加了超聲波發(fā)生系統(tǒng)，在鑄件成型過程中，通過超聲波發(fā)生系統(tǒng)將超聲波傳導(dǎo)至底板與金屬液當(dāng)中，從而細(xì)化待鑄造金屬液的晶粒以及促進(jìn)金屬液在型腔里的流動(dòng)行為，使得金屬液更加充分而又均勻的布滿整個(gè)型腔，從而提高了鑄件的力學(xué)性能。
[0016]2、在澆注過程中可以利用超聲波產(chǎn)生足夠的熱量來預(yù)熱金屬型模具，并通過超聲振動(dòng)防止金屬液的前鋒料過早凝固而阻塞流道的行為，在超聲波的作用下，鑄件不易出現(xiàn)縮松、夾雜、氣孔等缺陷。
[0017]3、溫度傳感器用來測(cè)量金屬型鑄造成型裝置底板的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給中央處理器，中央處理器接收到信號(hào)以后便控制與其相連的超聲波發(fā)生器，從而可以根據(jù)溫度的高低更好控制超聲波振動(dòng)頻率和幅度。從而確保溫度與超聲波頻率、幅度的最佳搭配，因而提高了成型效率并獲得更高的成型精度的鑄件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置的型芯的軸測(cè)圖。
[0020]圖3為本發(fā)明所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置的底板的軸測(cè)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]以下通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1至圖3所示，本發(fā)明所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和金屬型鑄造模具系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0023]所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)包括超聲波變幅桿5、超聲波換能器6、中央處理器7、超聲波發(fā)生器8、A/D轉(zhuǎn)換器9以及溫度傳感器10，所述超聲波發(fā)生器8通過超聲波變幅桿5與安裝在金屬型鑄造模具系統(tǒng)上的超聲波接收器11相連接，超聲波變幅桿5通過超聲波換能器6與超聲波發(fā)生器8相連接；中央處理器7分別與超聲波發(fā)生器8和A/D轉(zhuǎn)換器9相連接；A/D轉(zhuǎn)換器9通過溫度傳感器10與金屬型鑄造模具系統(tǒng)相連接，超聲波接收器11均勻分布在底板I上。
[0024]所述金屬型鑄造模具系統(tǒng)包括底板1、型芯2、上半型3以及澆注系統(tǒng)4 ;所述上半型3與底板I通過軸或者銷來定位連接，所述型芯2位于型腔內(nèi)由上半型3與底板I 一起壓緊定位，所述澆注系統(tǒng)4位于上半型3內(nèi)，底端導(dǎo)向型腔起到引導(dǎo)金屬液流向型腔內(nèi)的作用。
[0025]工作原理及過程:
[0026]在澆注之前超聲波發(fā)生系統(tǒng)中超聲波發(fā)生器8產(chǎn)生的電信號(hào)通過與其相連的超聲波換能器6轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再由超聲波變幅桿5將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的超聲波振動(dòng)作用于金屬型鑄造成型裝置的底板1，可以利用超聲波產(chǎn)生足夠的熱量來預(yù)熱金屬型模具，在預(yù)熱的模具中鑄件不易出現(xiàn)縮松、夾雜、氣孔等缺陷。在進(jìn)行鑄件成型時(shí)，超聲波發(fā)生系統(tǒng)中超聲波發(fā)生器8產(chǎn)生的電信號(hào)通過與其相連的超聲波換能器6轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再由超聲波變幅桿5將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的超聲波振動(dòng)。與此同時(shí)，溫度傳感器10用來測(cè)量金屬型鑄造成型裝置底板的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器9，A/D轉(zhuǎn)換器9將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給中央處理器7，中央處理器7接收到信號(hào)以后便控制與其相連的超聲波發(fā)生器8，從而可以根據(jù)溫度的高低更好控制超聲波振動(dòng)頻率和幅度。從而確保溫度與超聲波頻率、幅度的最佳搭配，因而可提高成型效率并獲得更高的成型精度。最終實(shí)現(xiàn)將超聲波均勻而又快速地傳導(dǎo)至金屬型鑄造成型裝置的底板I上以及所要鑄造的金屬液中，充分利用超聲波在金屬型鑄造過程中細(xì)化待凝固金屬液的晶粒，并通過超聲振動(dòng)防止金屬液的前鋒料過早凝固而阻塞流道的行為，使得金屬液更加充分而又均勻的布滿整個(gè)型腔，從而提高了鑄件的力學(xué)性能。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和金屬型鑄造模具系統(tǒng)，所述金屬型鑄造模具系統(tǒng)為傳統(tǒng)金屬型鑄造成型裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲波發(fā)生器通過超聲波變幅桿與安裝在金屬型鑄造模具系統(tǒng)上的超聲波接收器相連接，超聲波變幅桿通過超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連接；中央處理器分別與超聲波發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器相連接；A/D轉(zhuǎn)換器通過溫度傳感器與金屬型鑄造模具系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，其特征在于:所述超聲波接收器均勻分布在底板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，其特征在于:所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)通過超聲波換能器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再由超聲波變幅桿將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的超聲波振動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波的金屬型鑄造成型裝置，其特征在于:所述溫度傳感器用來測(cè)量金屬型鑄造成型裝置底板的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給中央處理器，中央處理器接收到信號(hào)以后便控制與其相連的超聲波發(fā)生器，根據(jù)溫度的高低控制超聲波振動(dòng)頻率和幅度，確保溫度與超聲波頻率、幅度的最佳搭配，提高成型效率并獲得更高的成型精度。
【文檔編號(hào)】B22D27/08GK104439204SQ201410750648
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】鄭戰(zhàn)光, 汪兆亮, 袁帥, 王佳祥, 黃世鵬, 朱帥 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)