權(quán)利要求書(shū)： 1.一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，包括機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分離式爐體(7)、水冷爐蓋(10)和超聲設(shè)備：所述機(jī)械泵和擴(kuò)散泵分別與分離式爐體(7)內(nèi)連通，所述分離式爐體(7)側(cè)壁上設(shè)置有加料口(4)；所述分離式爐體(7)上部通過(guò)真空波紋管(3)與超聲設(shè)備相連；

所述分離式爐體(7)能在軌道(13)上滑動(dòng)，并向水冷爐蓋(10)方向旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)分離式爐體(7)與水冷爐蓋(10)的配合；所述水冷爐蓋(10)靠近分離式爐體(7)的一側(cè)設(shè)置有感應(yīng)線圈(9)，所述感應(yīng)線圈(9)與水冷爐蓋(10)內(nèi)均設(shè)置有水冷通道，所述感應(yīng)線圈(9)的電源線穿過(guò)水冷爐蓋與加熱電源連接；

當(dāng)所述超聲設(shè)備下降時(shí)，真空波紋管(3)被壓縮，所述超聲設(shè)備的超聲探頭能自真空波紋管(3)深入到感應(yīng)線圈(9)內(nèi)；

所述超聲設(shè)備包括超聲換能器(1)、水冷夾套(2)和自動(dòng)升降裝置，所述超聲換能器(1)的變幅桿設(shè)置在真空波紋管(3)頂部，所述超聲換能器(1)的變幅桿上套設(shè)有水冷夾套(2)，所述水冷夾套(2)的側(cè)壁與自動(dòng)升降裝置固定；

所述水冷爐蓋(10)設(shè)置有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下固定在水冷爐蓋(10)上的感應(yīng)線圈可實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)；

所述分離式爐體(7)內(nèi)壁上設(shè)置有與內(nèi)壁形狀配合的水冷隔溫板(6)，所述水冷隔溫板(6)內(nèi)設(shè)置有水冷通道，所述水冷隔溫板(6)通過(guò)旋轉(zhuǎn)可覆蓋在分離式爐體(7)內(nèi)壁與真空波紋管(3)對(duì)應(yīng)的位置；所述水冷隔溫板(6)通過(guò)穿設(shè)在分離式爐體(7)外側(cè)的調(diào)節(jié)桿(12)驅(qū)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述分離式爐體(7)爐壁上設(shè)置有觀察窗(5)，所述觀察窗(5)為兩個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述水冷夾套(2)的外殼(22)套設(shè)在超聲換能器(1)的變幅桿(21)外側(cè)，所述外殼底部、中部和頂部分別設(shè)置進(jìn)水口(23)、測(cè)溫?zé)犭娕?24)和出水口(25)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述自動(dòng)升降裝置包括伺服電機(jī)(11)和支架，所述伺服電機(jī)(11)固定在支架上，所述伺服電機(jī)(11)輸出端與水冷夾套(2)的側(cè)壁固定，所述伺服電機(jī)(11)能驅(qū)動(dòng)水冷夾套(2)和超聲換能器(1)的升降。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述分離式爐體(7)底部固定在滑塊上，滑塊能在軌道(13)上移動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述軌道上設(shè)置有定位閥，當(dāng)分離式爐體(7)移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，所述定位閥的擋塊彈起，對(duì)分離式爐體(7)進(jìn)行限位。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲輔助銅合金真空熔煉爐，其特征在于，所述分離式爐體(7)底部設(shè)置有爐體旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括：固定法蘭(17)、回轉(zhuǎn)軸承和爐底固定板(19)，回轉(zhuǎn)軸承(18)通過(guò)固定法蘭(17)與導(dǎo)軌滑塊(16)相固連，回轉(zhuǎn)軸承(18)與爐底固定板(19)通過(guò)軸承螺栓相連。

說(shuō)明書(shū)： 一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及冶金與材料技術(shù)，尤其涉及一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐。背景技術(shù)[0002] 超聲場(chǎng)輔助熔煉工藝在鑄造鎂、鋁合金中應(yīng)用較為廣泛。由于超聲波在熔體中所具有的空化效應(yīng)與聲流效應(yīng)，使得超聲對(duì)金屬中顆粒具有分散的效果。同時(shí)功率超聲對(duì)金

屬凝固組織有顯著的細(xì)化作用，因而對(duì)液態(tài)金屬熔體進(jìn)行功率超聲處理是獲得優(yōu)良組織和

性能鑄件的有效方法之一。但由于銅合金熔體溫度較高且非真空條件下易氧化，現(xiàn)階段真

空環(huán)境下施加超聲輔助銅合金熔煉的功能還未能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前不能實(shí)現(xiàn)超聲輔助銅合金及銅基復(fù)合材料真空熔煉的問(wèn)題，提出一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐，該熔煉爐能兼具銅合金熔煉與超聲處理裝

置，實(shí)現(xiàn)在在銅合金熔體中施加超聲波，以用于研究超聲在高溫溶體中的作用原理以及對(duì)

第二相分布的影響規(guī)律。

[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐，包括機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分離式爐體、水冷爐蓋和超聲設(shè)備：

[0005] 所述機(jī)械泵和擴(kuò)散泵分別與分離式爐體內(nèi)連通，所述分離式爐體側(cè)壁上設(shè)置有加料口；所述分離式爐體上部通過(guò)真空波紋管與超聲設(shè)備相連；所述真空波紋管的底部和頂

部分別通過(guò)法蘭與分離式爐體和超聲設(shè)備連接；

[0006] 所述分離式爐體能在軌道上滑動(dòng)，并向水冷爐蓋方向旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)分離式爐體與水冷爐蓋的配合；所述水冷爐蓋靠近分離式爐體的一側(cè)設(shè)置有感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈與

水冷爐蓋內(nèi)均設(shè)置有水冷通道，所述感應(yīng)線圈的電源線穿過(guò)水冷爐蓋與加熱電源(熔煉電

源)連接；

[0007] 當(dāng)所述超聲設(shè)備下降時(shí)，真空波紋管被壓縮，所述超聲設(shè)備的超聲探頭能自真空波紋管深入到感應(yīng)線圈內(nèi)。

[0008] 進(jìn)一步地，所述分離式爐體爐壁上設(shè)置有觀察窗，所述觀察窗為兩個(gè)。[0009] 進(jìn)一步地，所述超聲設(shè)備包括超聲換能器、水冷夾套和自動(dòng)升降裝置，所述超聲換能器的變幅桿設(shè)置在真空波紋管頂部，所述超聲換能器的變幅桿上套設(shè)有水冷夾套，所述

水冷夾套的側(cè)壁與自動(dòng)升降裝置固定。

[0010] 進(jìn)一步地，所述水冷夾套的外殼套設(shè)在超聲換能器的變幅桿外側(cè)，所述外殼底部、中部和頂部分別設(shè)置進(jìn)水口、測(cè)溫?zé)犭娕己统鏊凇?br />
[0011] 進(jìn)一步地，所述自動(dòng)升降裝置包括伺服電機(jī)和支架，所述伺服電機(jī)固定在支架上，所述伺服電機(jī)輸出端與水冷夾套的側(cè)壁固定，所述伺服電機(jī)能驅(qū)動(dòng)水冷夾套和超聲換能器

的升降。

[0012] 進(jìn)一步地，所述分離式爐體內(nèi)壁上設(shè)置有與內(nèi)壁形狀配合的水冷隔溫板，所述水冷隔溫板內(nèi)設(shè)置有水冷通道，所述水冷隔溫板通過(guò)旋轉(zhuǎn)可覆蓋在分離式爐體內(nèi)壁與真空波

紋管對(duì)應(yīng)的位置；所述水冷隔溫板通過(guò)穿設(shè)在分離式爐體外側(cè)的調(diào)節(jié)桿驅(qū)動(dòng)。

[0013] 進(jìn)一步地，所述水冷爐蓋設(shè)置有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下固定在水冷爐蓋上的感應(yīng)線圈可實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，便于將金屬液傾倒?jié)沧⒅凌T模中。

[0014] 進(jìn)一步地，所述分離式爐體底部固定在滑塊上，滑塊能在軌道上移動(dòng)。[0015] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有定位閥，當(dāng)分離式爐體移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，所述定位閥的擋塊彈起，對(duì)分離式爐體進(jìn)行限位。

[0016] 進(jìn)一步地，所述分離式爐體底部設(shè)置有爐體旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括：固定法蘭、回轉(zhuǎn)軸承和爐底固定板，回轉(zhuǎn)軸承通過(guò)固定法蘭與導(dǎo)軌滑塊相固連，回轉(zhuǎn)軸承與爐底固

定板通過(guò)軸承螺栓相連。

[0017] 本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐的工作原理如下：將原料放置于感應(yīng)線圈內(nèi)，推動(dòng)分離式爐體在軌道上滑動(dòng)，并旋轉(zhuǎn)分離式爐體，使分離式爐體與水冷爐蓋的配合，緊固

超聲波設(shè)備工具端處螺紋，并將超聲設(shè)備升至高處。關(guān)閉分離式爐體與水冷爐蓋，打開(kāi)定位

閥，先啟動(dòng)機(jī)械泵進(jìn)行預(yù)抽，使?fàn)t體內(nèi)達(dá)到一定真空度，再啟動(dòng)擴(kuò)散泵。真空度達(dá)到理想值

后，再反沖氬氣，然后打開(kāi)熔煉開(kāi)關(guān)。待銅合金熔化后，旋轉(zhuǎn)水冷隔熱板隔絕熱量向真空波

紋管中傳輸。待進(jìn)入超聲處理階段，通過(guò)伺服電機(jī)將超聲設(shè)備降入感應(yīng)線圈內(nèi)，開(kāi)啟超聲波

電源進(jìn)行超聲處理。處理結(jié)束后，將超聲設(shè)備升至高處，將感應(yīng)線圈內(nèi)金屬液澆注至鑄模

中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

[0018] 本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：[0019] 1.本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐，能用于研究超聲在高溫溶體中的作用原理以及對(duì)第二相分布的影響規(guī)律。(a)將銅合金放入熔煉爐中，在熔融態(tài)下進(jìn)行超聲處理，可

以定量化研究超聲對(duì)于合金晶粒細(xì)化的作用。(b)將銅基復(fù)合材料放入熔煉爐中，在反應(yīng)

完成后施加超聲處理，可系統(tǒng)研究超聲波對(duì)于第二相顆粒的影響規(guī)律。(c)可以更改坩堝材

質(zhì)，探究超聲處理更高溫金屬液的可行性。

[0020] 2.本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐超聲波水冷夾套，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中對(duì)連接換能器的變幅桿表面進(jìn)行并添加水冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫，較少高溫熔體所產(chǎn)生的熱效應(yīng)對(duì)于換能器原

件的影響，增加實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性。

[0021] 3.本發(fā)明在垂直于熔體上方的真空波紋管下方增加可移動(dòng)水冷隔溫板，通過(guò)水冷降溫隔絕高溫熔體對(duì)于波紋管，超聲工具頭與觀察窗的熱效應(yīng)，增加各零件使用壽命，同時(shí)

減少熱效應(yīng)對(duì)于超聲設(shè)備頻率的影響。

[0022] 4.本發(fā)明通過(guò)控制伺服電機(jī)控制超聲設(shè)備升降，配合數(shù)控定位及顯示屏，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制工具頭浸入金屬液長(zhǎng)度。

[0023] 5.本發(fā)明爐體為分離式爐體，增加滑軌與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)爐體分離與轉(zhuǎn)動(dòng)，方便實(shí)驗(yàn)間隔中清理爐膛，加固超聲設(shè)備工具頭螺紋緊固件。

[0024] 6.本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐定位精度高，真空度高，升溫快，控溫精準(zhǔn)，體積小及安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)機(jī)械泵與擴(kuò)散泵配合使用實(shí)現(xiàn)爐體高真空環(huán)境，減少高溫

合金熔煉過(guò)程中氧化效果，提高實(shí)驗(yàn)精度。

[0025] 綜上，本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐，實(shí)現(xiàn)了真空環(huán)境下超聲輔助鑄造銅合金的功能，可為研究超聲對(duì)于銅合金的影響機(jī)制提供了研究基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明[0026] 圖1為本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐的主視圖；[0027] 圖2為本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐的工作狀態(tài)示意圖；[0028] 圖3為圖1的俯視圖；[0029] 圖4為圖3的AA向視圖；[0030] 圖5為本發(fā)明超聲輔助銅合金真空熔煉爐內(nèi)水冷夾套剖視圖。具體實(shí)施方式[0031] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：[0032] 實(shí)施例1[0033] 本實(shí)施例公開(kāi)了一種超聲輔助銅合金真空熔煉爐，如圖1?5所示，包括機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分離式爐體7、水冷爐蓋10和超聲設(shè)備。

[0034] 所述機(jī)械泵和擴(kuò)散泵分別與分離式爐體7內(nèi)連通，所述分離式爐體7側(cè)壁上設(shè)置有加料口4；所述分離式爐體7爐壁上設(shè)置有兩個(gè)觀察窗5。所述分離式爐體7上部通過(guò)真空波

紋管3與超聲設(shè)備相連；所述真空波紋管3的底部和頂部分別通過(guò)法蘭8與分離式爐體7和超

聲設(shè)備連接；所述分離式爐體7內(nèi)壁上設(shè)置有與內(nèi)壁形狀配合的水冷隔溫板6，所述水冷隔

溫板6內(nèi)設(shè)置有水冷通道，所述水冷隔溫板6通過(guò)旋轉(zhuǎn)可覆蓋在分離式爐體7內(nèi)壁與真空波

紋管3對(duì)應(yīng)的位置；所述水冷隔溫板6通過(guò)穿設(shè)在分離式爐體7外側(cè)的調(diào)節(jié)桿12驅(qū)動(dòng)。

[0035] 所述分離式爐體7底部固定在滑塊上，滑塊在軌道13上移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)分離式爐體7在軌道13上滑動(dòng)。當(dāng)分離式爐體7移動(dòng)到預(yù)定前，向水冷爐蓋10方向旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)分離式

爐體7與水冷爐蓋10的配合；所述分離式爐體7的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)設(shè)置在其底部的爐體旋轉(zhuǎn)關(guān)

節(jié)實(shí)現(xiàn)的，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括：固定法蘭17、回轉(zhuǎn)軸承18和爐底固定板19，回轉(zhuǎn)軸承18通過(guò)

固定法蘭17與導(dǎo)軌滑塊16相固連，回轉(zhuǎn)軸承18與爐底固定板19通過(guò)軸承螺栓相連。所述軌

道13上設(shè)置有定位閥14，當(dāng)分離式爐體7移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，所述定位閥14的擋塊彈起，對(duì)

分離式爐體7進(jìn)行限位。

[0036] 所述水冷爐蓋10靠近分離式爐體7的一側(cè)設(shè)置有感應(yīng)線圈9，所述感應(yīng)線圈9與水冷爐蓋10內(nèi)均設(shè)置有水冷通道，所述感應(yīng)線圈9的電源線穿過(guò)水冷爐蓋與加熱電源(熔煉電

源)連接；所述水冷爐蓋10設(shè)置有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下固定在水冷爐蓋10上的感

應(yīng)線圈可實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，便于將金屬液傾倒?jié)沧⒅凌T模中。

[0037] 所述超聲設(shè)備包括超聲換能器1、水冷夾套2和自動(dòng)升降裝置，所述超聲換能器1的變幅桿設(shè)置在真空波紋管3頂部，所述超聲換能器1的變幅桿上套設(shè)有水冷夾套2，所述水冷

夾套2的側(cè)壁與自動(dòng)升降裝置固定。所述水冷夾套2的外殼22套設(shè)在超聲換能器1的變幅桿

21外側(cè)，所述外殼底部、中部和頂部分別設(shè)置進(jìn)水口23、測(cè)溫?zé)犭娕?4和出水口25。所述自

動(dòng)升降裝置包括伺服電機(jī)11和支架，所述伺服電機(jī)11固定在支架上，所述伺服電機(jī)11輸出

端與水冷夾套2的側(cè)壁固定，所述伺服電機(jī)11能驅(qū)動(dòng)水冷夾套2和超聲換能器1的升降。當(dāng)

所述超聲設(shè)備下降時(shí)，真空波紋管3被壓縮，所述超聲設(shè)備的超聲探頭能自真空波紋管3深

入到感應(yīng)線圈9內(nèi)。

[0038] 本實(shí)施例超聲輔助銅合金真空熔煉爐的工作原理如下：通過(guò)爐體移動(dòng)軌道13打開(kāi)爐體7(爐體打開(kāi)方向?yàn)槠叫杏谥饕晥D方向向左拉)，將原料放置于感應(yīng)線圈9內(nèi)，旋轉(zhuǎn)爐

體，緊固超聲波設(shè)備工具端處螺紋，并將超聲設(shè)備升至高處。關(guān)閉爐體，打開(kāi)定位閥14，先啟

動(dòng)機(jī)械泵進(jìn)行預(yù)抽，使?fàn)t體內(nèi)達(dá)到一定真空度，再啟動(dòng)擴(kuò)散泵。真空度達(dá)到理想值后，再反

沖氬氣，然后打開(kāi)熔煉開(kāi)關(guān)。待銅合金熔化后，旋轉(zhuǎn)水冷隔溫板6隔絕熱量向真空波紋管3

中傳輸。待進(jìn)入超聲處理階段，通過(guò)伺服電機(jī)11將超聲設(shè)備降入感應(yīng)線圈9內(nèi)，開(kāi)啟超聲波

電源進(jìn)行超聲處理。處理結(jié)束后，將超聲設(shè)備升至高處，將感應(yīng)線圈9內(nèi)金屬液澆注至鑄模

中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

[0039] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依

然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)

行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)

方案的范圍。