[发明专利]连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法

说明书

技术领域：

本发明是一种形状记忆合金型材的制造设备及其方法，具体涉及一种连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法，属于连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法的改造技术。

背景技术：

目前，公知的铜基形状记忆合金的制造工艺是采用将合金熔铸成锭，再经拉拔、挤压或压延等塑性加工方法，将合金加工成丝状、带状等型材。这种方法制得的产品，其内部组织是无方向性的多晶组织。由于铜基合金晶体的弹性各向异性系数高达13～15，使多晶组织中相邻晶粒在变形时的应变量不一致，在晶界上形成应力集中，使合金产生脆性。合金的力学性能和记忆性能都不能满足实际应用的要求。

热型连铸法是一种能实现定向凝固的连续铸造技术。用热型连铸法制造的Cu-Al-Ni合金具有柱状晶组织。这种组织在受到轴向载荷时，各晶粒的变形一致，消除了在晶界产生的应力集中以及由此引起的脆性，使记忆合金丝具有优异的力学性能和记忆性能。此外，这种方法还能直接铸出所需形状、尺寸的记忆合金丝，免除塑性加工的困难。但现有热型连铸工艺的缺点是由于合金丝在铸型内凝固时，与铸型产生摩擦，使合金丝的表面产生裂纹，如图2所示，使合金丝不能在实际中应用。

发明内容：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种消除表面裂纹的连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备。

本发明的另一目的在于提供一种操作简单，方便实用的连续铸造铜基形状记忆合金丝的方法。

本发明的技术方案是：本发明连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备包括有装设在铸型上、将铸型加热到合金的熔点温度以上，以防合金在铸型内凝固的加热器，铸型的一端导入液面比铸型的成型腔高出距离为h的合金液，铸型的另一端插入与从铸型的成型腔流出的液柱粘合、并由牵引机构拉动的引丝，铸型与牵引机构之间设置一个可在上述两者之间沿轴向移动、对引丝及其粘合的液柱进行冷却、使液柱沿轴向凝固成合金丝的冷却器。

上述在冷却器与铸型之间设置一个将合金丝夹持住、避免合金丝摆动的支承机构。

上述铸型上装设有检测加热温度的热电偶。

上述合金液的液面与铸型的成型腔之间的距离h为5～30mm。

上述冷却器与铸型之间的距离为5mm～30mm。

本发明使用上述连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备的连续铸造方法，其包括有如下步骤：

1)将铸型加热至1050～1100℃；

2)合金液从铸型一端连续供给，合金液的液面与铸型的成型腔之间的距离h根据合金丝的直径保持为5～30mm之间。在压力作用下，合金液克服本身的表面张力进入铸型的成型腔。从铸型的另一端插入引丝，使引丝与合金液粘合后，启动牵引机构，以一定的速度将合金液引出。

3)单独提高铸型的加热温度、提高牵引速度、加大冷却器到铸型的距离，或上述其中两项或三项的组合，使合金液在铸型的成型腔外形成一段1～10mm长的悬空的液柱。设置在铸型外的冷却器对液柱冷却，使其沿轴向凝固成合金丝，避免了合金丝与铸型接触而产生裂纹。由于合金丝铸型外凝固，失去铸型的支撑而产生摆动，使合金丝形成波浪形曲折如附图3所示，因此，在铸型与冷却器之间设置支承机构将合金丝夹持住，防止其摆动，避免产生波浪形曲折。

上述牵引机构拉动引丝的牵引速度为30mm/min～500mm/min。

本发明装设在铸型上的加热器，由于其将铸型加热到合金的熔点温度以上，故可防止合金在铸型内凝固，从铸型的一端导入的合金液，由于其合金液面高于铸型，故在压力的作用下，合金液克服本身的表面张力进入铸型；从铸型的另一端插入的由牵引机构拉动的引丝，在铸型与牵引机构之间设置一个冷却器，对引丝及其粘合的合金丝进行冷却，使合金液沿合金丝的轴向凝固。根据合金丝的直径，设定合金液面高于铸型的合适高度，单独提高铸型的加热温度、提高牵引速度、加大冷却器到铸型的距离，或上述其中两项或三项的组合，将合金液引出铸型之外，在铸型与已凝固的合金丝之间形成一段悬空的液柱。这样，合金丝在铸型外凝固而不会与铸型及其他物体接触，避免产生裂纹。此外，在冷却器与铸型之间设置一个支承机构，将合金丝夹持住，凝固了的合金丝在支承机构的夹持下不会发生摆动，避免了波浪形曲折的发生，从而得到无裂纹的、平直的合金丝。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法。

附图说明：

图1是本发明的连续铸造设备的结构示意图；

图2是合金丝与铸型接触而形成的表面裂纹的结构示意图；