[发明专利]一种金属材料连续加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，具体是一种集喷射沉积与连续挤压为一体的连续加工装置。

背景技术

喷射沉积技术是英国 Swansea 大学的 SINGER 教授于20世纪70 年代提出的一种材料先进加工技术，是当前快速凝固领域的一个重要发展方向。该技术具有一般快速凝固工艺所具备的优点：消除宏观偏析并减少微观偏析，可获得细小而均匀的等轴晶、细小的初生沉淀相，氧含量低，热加工性能优良等。此外，较其他快速凝固工艺，又具有可直接制备快速凝固体材料，如Al、Pb、Cu、Mg、Ni、Ti、Co 合金、钢铁等难成形材料，以及颗粒增强金属基复合材料、梯度材料、原位生成金属基复合材料等。喷射沉积技术的不足之处在于喷射沉积坯内往往存在孔隙，孔隙率可高达15%~20%，孔隙会降低材料的力学性能如强度、塑形、弹性模量、韧性，还会降低热导率和电导率。为提高材料的使用性能，需采用挤压、热轧/冷轧、热等静压、楔形压制等致密化工艺来消除或减少/减小孔隙，并辅以热处理和/或锻造来优化组织，在此过程中易形成组织粗化和织构。

连续挤压技术是英国原子能局斯普林菲尔德研究所的GREEN 教授在1971年提出的，该技术具有诸多优点：能耗低，可比常规挤压降低能耗30%以上；坯料不需预热，减少了工序和设备投资；可实现真正意义上的连续生产，不仅可提高劳动生产率，缩短生产周期，大幅度减少了挤压压余、切头尾等几何废料，成品率高(可达95%以上)，而且大大提高了制品沿长度方向组织和性能的均匀性；设备紧凑，占地面积小。该技术已广泛应用于Cu、Al、Pb、Zn 等有色金属管棒型线的生产，如汽车空调管、微通道平行流管、铜带等，内螺纹铝管、大宽厚比铜带、大型整体壁板也是该技术潜在的应用对象。

发明内容

本发明目的在于提供一种金属材料连续加工装置，实现喷射沉积技术与连续技术的有机结合，使喷射沉积过程中金属液在高压雾化气体作用下尽可能完全沉积在相对较窄的挤压轮轮槽中，也就是要对喷射沉积技术沉积区域进行控制。

本发明所述金属材料连续加工装置包括雾化装置1、雾化流约束控制装置2、连续挤压装置3，雾化装置1位于雾化流约束控制装置2的上方；雾化流约束控制装置2设置在连续挤压装置3的机架上，并位于连续挤压装置3的挤压轮的上方；

所述雾化装置1包括外壳体模块、保温模块、加热模块、温度采集模块和熔体雾化模块；保温模块、加热模块设置在外壳体模块的内部，保温模块位于加热模块和外壳体模块之间，加热模块的内部设有石墨漏斗8，温度采集模块用于采集石墨漏斗8内部的温度；熔体雾化模块固定于外壳体模块、保温模块、加热模块、石墨漏斗8的下面；

所述雾化流约束控制装置2包括传动轴Ⅰ20、传动轴Ⅱ21、转轴Ⅰ22、转轴Ⅱ23、环形钢带Ⅰ24、环形钢带Ⅱ25、轴座Ⅰ26、轴座Ⅱ27、皮带轮Ⅰ28、皮带轮Ⅱ29、刮刀Ⅰ200、刮刀Ⅱ201；所述传动轴Ⅰ20、传动轴Ⅱ21、转轴Ⅰ22和转轴Ⅱ23的一端安装于轴座Ⅰ26的四个孔内，传动轴Ⅰ20、传动轴Ⅱ21、转轴Ⅰ22和转轴Ⅱ23的另一端安装于轴座Ⅱ27的四个孔内；传动轴Ⅰ20、传动轴Ⅱ21、转轴Ⅰ22和转轴Ⅱ23的四轴线相互平行；环形钢带Ⅰ24环绕在传动轴Ⅰ20和转轴Ⅰ22上，环形钢带Ⅱ25环绕在传动轴Ⅱ21和转轴Ⅱ23上；皮带轮Ⅰ28和皮带轮Ⅱ29分别通过键与传动轴Ⅰ20和传动轴Ⅱ21连接；皮带轮Ⅰ28和皮带轮Ⅱ29分别驱动传动轴Ⅰ20和传动轴Ⅱ21转动，传动轴Ⅰ20和传动轴Ⅱ21分别驱动环形钢带Ⅰ24和环形钢带Ⅱ25转动；环形钢带Ⅰ24和环形钢带Ⅱ25装配后呈“V”字形通道；所述刮刀Ⅰ200和刮刀Ⅱ201分别安装于轴座Ⅰ26、轴座Ⅱ27上，位于环形钢带Ⅰ24和环形钢带Ⅱ25“V”字形通道间距最小处；

雾化装置1的石墨漏斗8出口和环形钢带Ⅰ24和环形钢带Ⅱ25形成的“V”字形通道上端正对，“V”字形通道的下端和连续挤压装置3的挤压轮31的轮槽正对。

优选的，本发明所述外壳体模块包括炉盖11和炉壁12，其中，炉盖11的顶端设置有供加入金属的进口，当加入金属后用保温砖100进行密封，炉壁12底端设置有金属液体流出的出口，同时固定在雾化装置15上。

优选的，本发明所述保温模块包括保温材料13、保温砖100和隔热片16，其中，保温材料13位于外壳体模块的内部，填充在炉壁12和陶瓷导热套体14之间，保温砖100位于炉盖11的顶端入口处，隔热片16呈漏斗状，位于外壳体模块与熔体雾化模块的交界处的中心处，并且隔热片16内壁紧贴石墨漏斗18。