一种大直径轻合金长管坯的制备装置和方法与流程

文档序号:12674489阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种大直径轻合金长管坯的制备装置,其特征在于,该制备装置包括离心模具、辊轮、流槽、移动小车和小车导轨;所述的离心模具为空心管材,其下方设置有辊轮,在离心模具空心内设置有流槽,流槽的另一端与移动小车相连接,移动小车上方设置有放置熔炼设备的可倾转浇注支架,移动小车的车轮下方设置有小车导轨;

浇注时,熔炼设备放置于移动小车的可倾转浇注支架上,熔炼设备的垂直中心轴和流槽的水平中心轴垂直。

2.如权利要求1所述的大直径轻合金长管坯的制备装置,其特征在于,所述的辊轮包括支撑辊和驱动辊,驱动辊由电机驱动;

所述的支撑辊至少为3个,驱动辊至少为1个;

驱动辊和支撑辊之一设置于接近移动小车的一端,通过驱动辊带动离心模具旋转;在离心模具下方至少设置有一对支撑辊,至少有一对支撑辊设置于离心模具远离移动小车的一端。

3.如权利要求1所述的大直径轻合金长管坯的制备装置,其特征在于,所述的流槽与移动小车相连接的方式是螺栓连接;

所述的熔炼设备设置有开口,方便轻合金熔液的倾倒,将熔炼设备放置于移动小车的可倾转浇注支架时,熔炼设备的开口位于流槽的正上方。

4.采用权利要求1所述的装置制备大直径轻合金长管坯的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:确定凝固速度

通过计算机模拟离心铸造逐层凝固过程中温度场的变化,优化离心铸造工艺参数,确定合理的凝固速度、装置中可旋转浇注支架的角速度、装置中移动小车的车速;

步骤2:配制轻合金熔液

按照轻合金成分配比称量原料,熔炼,制得轻合金熔液,加热到浇注温度,保温待用;

步骤3:制备管坯

(1)离心模具预热

对离心模具外壁进行加热,对离心模具内壁温度进行测量,当离心模具内壁温度为150℃-300℃时,开始浇注;

(2)逐层浇注

根据计算机仿真模拟优化后的工艺参数,将装有轻合金熔液的熔炼设备放入移动小车的可倾转浇注支架上进行浇注,轻合金熔液流入流槽中,通过流槽引导进入离心模具中进行浇注,同时,移动小车在小车导轨上移动,实现流槽在离心模具内移动,将轻合金熔液采用逐层浇注的方式浇注,最终制得大直径轻合金长管坯;

其中,逐层浇注的具体方法为:离心铸造过程采用逐层浇注,以设定的大直径轻合金长管坯的外径为第一层,由外径向内径进行浇注,浇注的层数按照壁厚进行设定,浇注过程中,每层厚度L需满足L1>L2>L3>……>Li,其中,L1为第一层浇注厚度,L2为第二层浇注的厚度,L3为第三层浇注的厚度,依次类推,Li为最后一层浇注的厚度;其中,每一层浇注过程中,离心模具转速分为三个阶段:第一阶段是快速使得合金液尽快达到预设转速;第二阶段中速,当轻合金熔液充满离心模具后,轻合金熔液与离心模具旋转同步时适当降低旋转速度;第三阶段慢速,当轻合金熔液凝固完成时进一步降低转速。

5.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的步骤1中,所述优化离心铸造工艺参数包括:离心模具预热温度、浇注温度、离心模具转速和浇注速度;其中,离心模具预热温度为150℃-300℃,浇注温度为650℃-850℃,离心模具转速为700r/min-1500r/min,浇注速度为4.3m3/h-8.3m3/h。

6.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中,当轻合金为镁合金时,镁合金熔液含有的成分及成分的重量百分比为:铝8.5-9.5%、锌0.45-0.9%、锰0.17-0.5%、余量为镁。

7.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中,所述的熔炼,具体包括:在熔炼设备上涂抹涂料,加入轻合金原料,熔炼过程中,通保护气体;当轻合金中的成分完全熔化后,加入精炼剂精炼,扒渣,静置,得到轻合金熔液;

所述的步骤2中,所述的熔炼采用的设备为电阻炉,熔炼设备为铁质坩埚。

8.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的步骤3(2)中,所述的逐层浇注的过程为:每一层的浇注过程为流槽出口初始位置在离心模具远离移动小车的一端,移动小车上的熔炼设备开始倾转,轻合金熔液流入流槽并沿流槽流入旋转的离心模具中,当轻合金熔液开始顺着流槽进入离心模具内时,移动小车带动流槽开始向着离心模具另一端移动。到流槽出口到达离心模具另一端时熔炼设备停止旋转,移动小车停止移动,第一层浇注完毕。移动小车带动流槽移动到第一层浇注的初始位置,准备浇注第二层。

9.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的步骤3(2)中,所述的移动小车为可变速小车,其中,可变速小车的车速为0.1m/s-1m/s;

所述的步骤3(2)中,所述的移动小车的可倾转浇注支架的倾转角速度为0.1rad/s-1rad/s。

10.如权利要求4所述的大直径轻合金长管坯的制备方法,其特征在于,所述的大直径轻合金长管坯的制备方法中,在熔炼设备、离心模具内壁和流槽内壁上,需均匀涂上涂料,涂料为氧化锌与酒精的混合物;其中,按质量比,氧化锌:酒精=1:(3~9);

当轻合金为镁合金时,所述的涂料为氧化锌、酒精和硼酸的混合物,按质量比,氧化锌:酒精:硼酸=1:(3~9):(1~2)。

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