金属复合材料成型装置及工艺的制作方法

本发明属于金属复合材料制备技术领域，特别涉及一种金属复合材料成型装置及工艺。

背景技术：

现有的层状金属复合板的制造方法有爆炸复合法、离心铸造复合法、电磁连铸法等，其中，电磁连铸法结构复杂，成本高；爆炸法不能连续生产，且工艺过程不易控制，存在生产效率低、复合结构性能不稳定的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的金属复合材料成型不能集连续生产、结构稳定且成本低于一体的技术问题，本发明提供一种成本低、性能稳定且能够连续生产的金属复合材料成型装置及工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种金属复合材料成型装置，用于金属管的复合材料成型，包括结晶器、密封罩、感应加热器、浇注斗、下浇注包、上浇注包、上浇注管、引锭杆、升降台、冷水箱和安装架，

所述上浇注包、下浇注包和结晶器从上到下依次安装于所述安装架上；

所述结晶器具有内腔和外腔，所述内腔设有感应加热器，所述外腔的上下两端分别设有用于冷却水流出和流入的出水口和进水口；

所述浇注斗设置于所述结晶器的上端面上，并设有用于盖住部分所述浇注斗的顶盖，所述顶盖和浇注斗的斗壁形成一入口，以将所述下浇注包内的金属液引入所述浇注斗内，所述浇注斗的底部设有下浇注管；

所述密封罩固定于所述浇注斗的顶盖上，且所述密封罩的顶部设有孔洞和用于输入保护气体的气孔，所述孔洞内设有用于所述金属管穿过时，始终与所述金属管的外壁接触的耐高温的密封垫；

所述上浇注包通过可在水平方向及垂直方向转动的转盘安装于所述安装架上，所述上浇注管连接于所述上浇注包上，所述上浇注包的末端设有封口罩，所述上浇注管的末端设有位于所述封口罩内的浇注口，且所述封口罩罩住所述孔洞时，所述浇注口能够与所述金属管的中心孔对接；

所述引锭杆设于所述升降台上，所述冷水箱设于所述引锭杆的上端，用于在所述升降台上升时，使所述冷水箱封住所述结晶器的下端口，所述冷水箱上设有进水管和出水管。

作为优选，所述冷水箱的底面设有顶柱；所述安装架的下端还连接有气缸组，所述气缸组包括垂直气缸和水平气缸，所述水平气缸的气缸杆伸出用于抵顶所述顶柱，所述垂直气缸用于带动所述水平气缸上下运动。

作为优选，所述冷水箱的顶面上设有与所述冷水箱可拆卸连接的连接板。

作为进一步优选，所述连接板的中心正对所述金属管的中心，且所述连接板的中心处设有内凹槽。

作为优选，所述密封罩内设有用于夹持所述金属管的夹送辊。

作为优选，所述密封罩内设有电极。

作为优选，所述密封罩的内壁上安装有超声波振动器。

一种金属复合材料成型工艺，包括如下步骤：

1)将所述金属管置于带有密封罩的结晶器内；

2)按设定好的工艺分别对所述金属管的中心孔和所述金属管与所述结晶器形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；

3)步骤2)中浇注一段时间后，对浇注完成的部分进行冷却，然后将浇注完成的部分引出所述结晶器，并使完成浇注的部分形成对结晶器的密封，以逐步完成剩余部分的浇注，直至完成整个金属管的浇注成型，最后将复合完成的金属管整体引出，以进行下一个金属管的复合材料成型。

作为优选，在所述步骤1)之前，还有一个预热的步骤，该步骤中，先接通感应加热器的电源，使感应加热器预热结晶器的环形腔和金属管，预热一段时间后，再接通电极的电源，使电极对缓慢进入的金属管的外壁加热。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明结构和工艺简单，易于实现，通过在充有保护气的密封腔内实现密封浇注，使金属管不会被氧化；通过设置能够流通冷却水和用于加热的双腔室结晶器，提高了金属复合材料的性能；通过设于引锭杆端部的冷水箱实现了对结晶器的密封和浇注液的冷却，能够实现在浇注一段时间后引出部分完成材料复合的金属管，并进一步浇注，因此，实现了连续不断生产，且提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明中的一种金属复合材料成型装置的结构示意图；

图2为图1中的I部的放大图；

图3为本发明中的一种金属复合材料成型装置的浇注斗的俯视示意图。

图中：

1－结晶器； 101-内腔；

102-外腔； 103-进水口；

104-出水口； 2－感应加热器；

3-浇注斗； 301-下浇注管；

302-顶盖；

4-密封罩； 401-孔洞；

402-密封垫； 5-电极；

6-超声波振动器； 7-夹送辊；

8-引锭杆； 9-冷水箱；

901-进水管； 902-出水管；

10-拆卸板； 11-气缸；

12-顶柱； 13-下浇注包；

14-转盘； 15-上浇注包；

16-上浇注管； 17-浇注口；

18-封口罩； 19-安装架；

20-金属管； 21-升降台；

22-倾斜轨道； 23-水平轨道。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例公开了一种金属复合材料成型装置，用于金属管20的复合材料成型，如图1所示，包括结晶器1、密封罩4、感应加热器2、浇注斗3、下浇注包13、上浇注包15、上浇注管16、引锭杆8、升降台21、冷水箱9和安装架19。其中，上浇注包15、下浇注包13和结晶器1从上到下依次安装于安装架19上。

结晶器1具有内腔101和外腔102，内腔101设有感应加热器2，外腔102的上下两端分别设有出水口104和进水口103，冷水从进水口103进入外腔，以冷却浇注后的金属复合材料，并从出水口104流出。浇注斗3设置于结晶器1的上端面上，并设有用于盖住部分浇注斗的顶盖302，如图3所示，顶盖302和浇注斗3的斗壁形成有入口，以将下浇注包13内的金属液引入浇注斗3内，浇注斗3的底部设有下伸入至结晶器1内的下浇注管301。

密封罩4固定于浇注斗1的顶盖302上，且密封罩4的顶部设有孔洞401和用于输入保护气体的气孔(图中未示出)，孔洞401内设有用于金属管20穿过时，始终与金属管20的外壁接触的耐高温的密封垫402。

上浇注包15通过可在水平方向及垂直方向转动的转盘14安装于安装架19上，上浇注管16连接于上浇注包15上，上浇注包15的末端设有封口罩18，上浇注管16的末端设有位于封口罩18内的浇注口17，并使封口罩18罩住孔洞401时，浇注口17能够与金属管18的中心孔对接，以顺利实现浇注。

引锭杆8设于升降台21上，升降台21位于结晶器1的下方，冷水箱9设于引锭杆8的上端，用于在升降台21上升时，使冷水箱9封住结晶器1的下端口，冷水箱9上设有进水管901和出水管902。

为了使冷水箱9能够对结晶器1实现更好的密封，在冷水箱9的底面设有顶柱12；安装架19的下端连接有气缸组11，气缸组11包括垂直气缸和水平气缸，水平气缸的气缸杆伸出用于抵顶顶柱12，垂直气缸用于带动水平气缸上下运动。

本实施例中，在冷水箱9的顶面上设有与冷水箱9可拆卸连接的连接板10，以在金属管20完成材料复合，并脱离结晶器1后，使冷水箱9与金属管20脱离，备用。

如图2所示，本实施例中，连接板10的中心正对金属管20的中心，且连接板20的中心处设有内凹槽，使浇注后的金属液能够紧密地与连接板10结合。

本实施例中，密封罩4内设有用于夹持金属管20的夹送辊7，使金属管20能够更稳定地位于结晶器1内。

密封罩4内还设有电极5，以对金属管10进行进一步加热。

密封罩4的内壁上安装有超声波振动器6，以对结晶器1内的浇注液进行均匀化和细化处理。

上述金属复合材料成型装置的金属复合材料成型工艺，包括如下步骤：

1)将金属管20置于带有密封罩4的结晶器1内；

2)按设定好的工艺分别对金属管20的中心孔和金属管20与结晶器1形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；

3)步骤2)中浇注一段时间后，对浇注完成的部分进行冷却，然后将浇注完成的部分引出结晶器1，并使完成浇注的部分形成对结晶器1的密封，以逐步完成剩余部分的浇注，直至完成整个金属管20的浇注成型，最后将复合完成的金属管20整体引出，以进行下一个金属管20的复合材料成型。

其中，在步骤1)之前，还有一个预热的步骤，该步骤中，先接通感应加热器2的电源，使感应加热器2预热结晶器1的环形腔和金属管20，预热一段时间后，再接通电极5的电源，使电极5对缓慢进入的金属管20的外壁加热。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。