一种用于防止偏析的搅拌装置的制作方法

本实用新型涉及zl205a铸造技术，特别是一种用于防止偏析的搅拌装置。

背景技术：

zl205a作为一种高强度铝合金，在机械领域发挥着越来越重要的作用，如何保证其高的力学性能非常关键。

在铝合金冶炼工艺中，传统工艺是采用纯铝锭或者购买达到国标的铝合金锭进行熔化，用氮气或氯气精炼除气和去渣，用钠盐进行变质处理。

本法提供了一种提高zl205a力学性能的铸造方法的相关技术，特别是精炼、除气、除渣环节所使用到的用于防止偏析的搅拌装置。工作性能优异，能有效除渣、除气，防止成分偏析。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提出了一种用于防止偏析的搅拌装置，用于精炼、除气、除渣环节，搅拌并防止偏析。工作性能优异，能有效除渣、除气，防止成分偏析。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于防止偏析的搅拌装置，包括基座，基座上设置有可以转动的立柱，并设置第一驱动装置控制立柱转动，立柱的上端设置有可以上下滑动的支臂，并在立柱上设置第二驱动装置控制支臂上下活动，支臂的远离立柱方向端竖直设置可转动地与支臂连接的搅拌轴，所述搅拌轴空心，下端具有支撑盘，支撑盘上下侧均为锥面，位于支撑盘下侧，围绕支撑盘圆周分布有多个搅拌叶，搅拌叶的上端与支撑盘固定连接，下端与支撑环固定连接，在支撑环上设置有与搅拌叶交错布置的搅拌桨，所述搅拌轴内相对于搅拌轴固定设置有吹气管，吹气管的下端与设置在支撑盘上的出气孔对接，所述搅拌轴的内壁设置有加热搅拌轴的电阻加热装置，并在支臂上设置第三驱动装置控制搅拌轴转动，所述支臂上还设置有向下伸出的挡渣板，在立柱的一侧设置顶部不封闭的收集桶，收集桶的顶部开口处设置对开式的桶盖以覆盖顶部开口，所述桶盖包括两个半圆形盖板，所述盖板的一侧通过连接臂铰接在收集桶的桶身上，且盖板上具有第一避让槽和第二避让槽，并在桶身上设置第四驱动装置控制盖板翻动以开合，每个盖板下侧均设置有一个c型安装支架，所述安装支架上沿c型弧度布置有多个可以上下摆动的喷气咀，并在安装支架上设置第五驱动装置控制喷气咀上下摆动，当盖板合上时，所述安装支架位于收集桶内部，且喷气咀指向同一中心轴方向，并设置有第六驱动装置控制收集桶在上下活动。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述搅拌叶围绕搅拌轴的轴线倾斜设置，且搅拌叶的一侧叶面具有一个向内弯曲的弧度。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一驱动装置包括串设在立柱上的第一齿轮，并在基座上设置支撑第一电机的支撑座，所述第一电机的输出轴上设置有第二齿轮与第一齿轮啮合传动，所述支臂端部设置有u型连接座，连接座具有两个相互平行的连接板，连接板前后端方向分别设置可以转动的支撑轴紧贴并支撑于立柱前后侧，在立柱左右侧设置竖直的滑轨，并在连接板的相对面设置滑块与滑轨滑动配合，所述第二驱动装置包括固定设置于连接座端部的安装板，在安装板上固定设置丝母，在立柱上竖直设置可以转动的丝杆，所述丝杆与丝母螺纹配合，并在立柱上设置第二电机与丝杆传动连接，所述第三驱动装置包括与搅拌轴同轴地固定连接的第三齿轮，所述支臂上设置有第三电机，并在第三电机输出轴上设置有第四齿轮与第三齿轮啮合传动。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第四驱动装置、第五驱动装置为伸缩驱动装置，所述第四驱动装置一端铰接在桶身上，另一端与盖板铰接，所述第五驱动装置固定在安装支架上，伸缩端设置有齿条，所述喷气咀固定设置在支座上，所述支座上固定设置有铰接轴，铰接轴活动连接在安装支架上，且铰接轴上固定设置有与齿条啮合的第五齿轮，所述第六驱动装置包括支柱，所述收集桶的桶身通过滑轨滑块机构与支柱连接，支柱上设置有竖直的直线往复驱动装置，所述直线往复驱动装置的活动部与桶身连接。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：位于搅拌轴底端的支撑盘内侧具有一个尖端向下的锥头，所述出气孔设置于锥头尖部和环绕均布于锥头的斜面位置，出气孔与吹气管连通，所述搅拌桨包括弯弧状的弧形开口朝向锥头的第一搅拌部、下端连接在支撑环上且上端向搅拌轴轴线方向弯曲的第二搅拌部，并在第二搅拌部上设置连接部连接并支撑第一搅拌部。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述收集桶内壁铺设有烧结土层。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一电机、第二电机均为带减速机的伺服控制电机，所述第三电机转速可调。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述搅拌轴的上端同轴地设置有第一接电环和第二接电环，所述第一接电环和第二接电环分别连接电阻加热装置的接电极，并在支臂上设置电刷分别与第一接电环和第二接电环对接，所述吹气管的顶端设置有旋转接头，所述旋转接头的一端通过连接支架固定在支臂上，另一端与吹气管对接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供了一种用于防止偏析的搅拌装置，用于精炼、除气、除渣环节，搅拌并防止偏析。

解决渣不易上浮，易产生夹渣，提高除气效率，还有解决成分偏析等问题。

附图说明

图1为本实用新型的用于防止偏析的搅拌装置结构示意图；

图2为本实用新型的立柱部分的结构示意图；

图3为本实用新型的第三齿轮部分的结构示意图；

图4为本实用新型的支撑盘部分的结构示意图；

图5为本实用新型的搅拌轴部分的剖视图；

图6为本实用新型的收集桶部分的结构示意图；

图7为本实用新型的喷气咀部分的工作示意图；

图8为本实用新型的安装支架部分的结构示意图。

图中：基座-1、立柱-2、支臂-3、搅拌轴-4、支撑盘-5、搅拌叶-6、支撑环-7、搅拌桨-8、吹气管-9、出气孔-10、电阻加热装置-11、挡渣板-12、收集桶-13、盖板-14、连接臂-15、第一避让槽-16、第二避让槽-17、第四驱动装置-18、安装支架-19、喷气咀-20、第五驱动装置-21、叶面-22、第一齿轮-23、第一电机-24、支撑座-25、第二齿轮-26、连接座-27、连接板-28、支撑轴-29、滑轨-30、丝母-31、丝杆-32、第二电机-33、第三齿轮-34、第三电机-35、第四齿轮-36、齿条-37、支座-38、第五齿轮-39、支柱-40、滑轨滑块机构-41、直线往复驱动装置-42、活动部-43、锥头-44、第一搅拌部-45、第二搅拌部-46、连接部-47、烧结土层-48、第一接电环-49、第二接电环-50、电刷-51、旋转接头-52、连接支架-53、放置架-54、储气瓶-55、储料罐-56。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参阅图1-8，一种提高zl205a力学性能的铸造方法，包括以下百分比的原料：

cu:4.8-5.0％；mn:0.3-0.4％；ti:0.2-0.3％；cd:0.2-0.25％；v:0.1-0.2％；zr:0.1-0.2％；b:0.02-0.04％；fe:0-0.08％；si:0-0.06％；mg:0-0.05％；sn:0-0.01％；其余为al；

首先将合金锭和回炉料投料至快速熔铝炉内熔化，待合金液温度升温至720-740℃后，转运至电阻炉；

待电阻炉中合金液温度稳定到720-730℃，将清渣剂均匀地撒在合金液表面上，并利用用于防止偏析的搅拌装置将合金液充分搅拌；

并对清渣剂和熔渣以下的合金液进行取样化学分析，用中间合金调整合金液中的组分含量；

在合金液温度达到725-740℃时，吹惰性气体精炼，并利用用于防止偏析的搅拌装置持续搅拌，并进行变质处理；

待精炼变质结束后，将合金液静置10-15min；

然后对清渣剂和熔渣以下的合金液进行取样分析，以使合金液中各元素的含量均达标，达标后扒除合金液表面的熔渣，然后浇注。

为了解决渣不易上浮，易产生夹渣，提高除气效率，还有解决成分偏析等问题，本实用新型除了参数控制外更特别的提供了研发的用于防止偏析的搅拌装置。

所述用于防止偏析的搅拌装置包括基座1，基座1上设置有可以转动的立柱2，并设置第一驱动装置控制立柱2转动，立柱2的上端设置有可以上下滑动的支臂3，并在立柱2上设置第二驱动装置控制支臂3上下活动，支臂3的远离立柱2方向端竖直设置可转动地与支臂3连接的搅拌轴4，所述搅拌轴4空心，下端具有支撑盘5，支撑盘5上下侧均为锥面，位于支撑盘5下侧，围绕支撑盘5圆周分布有多个搅拌叶6，搅拌叶6的上端与支撑盘5固定连接，下端与支撑环7固定连接，在支撑环7上设置有与搅拌叶6交错布置的搅拌桨8，所述搅拌轴4内相对于搅拌轴4固定设置有吹气管9，吹气管9的下端与设置在支撑盘5上的出气孔10对接，所述搅拌轴4的内壁设置有加热搅拌轴4的电阻加热装置11，并在支臂3上设置第三驱动装置控制搅拌轴4转动，所述支臂3上还设置有向下伸出的挡渣板12，在立柱2的一侧设置顶部不封闭的收集桶13，收集桶13的顶部开口处设置对开式的桶盖以覆盖顶部开口，所述桶盖包括两个半圆形盖板14，所述盖板14的一侧通过连接臂15铰接在收集桶13的桶身上，且盖板14上具有第一避让槽16和第二避让槽17，并在桶身上设置第四驱动装置18控制盖板14翻动以开合，每个盖板14下侧均设置有一个c型安装支架19，所述安装支架19上沿c型弧度布置有多个可以上下摆动的喷气咀20，并在安装支架19上设置第五驱动装置21控制喷气咀20上下摆动，当盖板14合上时，所述安装支架19位于收集桶13内部，且喷气咀20指向同一中心轴方向，并设置有第六驱动装置控制收集桶13在上下活动。

本用于防止偏析的搅拌装置通过如下方法操作：

在撒入清渣剂时，通过第一驱动装置控制立柱2转动、同时配合第二驱动装置控制支臂3上下活动使搅拌轴4插入到合金液中，然后通过第三驱动装置控制搅拌轴4转动并进行持续搅拌；吹惰性气体精炼时控制惰性气体通过吹气管9并从出气孔10吹出，过程中搅拌轴4持续转动；

搅拌结束后，通过第四驱动装置18控制打开桶盖，通过第一驱动装置控制立柱2转动、同时配合第二驱动装置控制支臂3上下活动使搅拌轴4插入收集桶13中，然后通过第四驱动装置18控制闭合桶盖，通过第三驱动装置控制搅拌轴4开始转动，通过第六驱动装置控制收集桶13，使喷气咀20从搅拌轴4的上端方向逐渐向下端方向活动，过程中，当喷气咀20位于搅拌轴4的上端方向位置时，通过第五驱动装置21控制喷气咀20倾斜向下地指向搅拌轴4，当喷气咀20位于支撑盘5下方时，第六驱动装置控制收集桶13暂停移动，且第五驱动装置21控制喷气咀20上下来回摆动；结束；

搅拌轴4伸入到合金液之前所述电阻加热装置11开始通电预热搅拌轴4，直至结束，所述电阻加热装置11持续通电；

所述接入吹气管9的惰性气体从精炼开始吹气直至结束。

进一步地，所述搅拌叶6围绕搅拌轴4的轴线倾斜设置，且搅拌叶6的一侧叶面22具有一个向内弯曲的弧度。

具体地，所述第一驱动装置包括串设在立柱2上的第一齿轮23，并在基座1上设置支撑第一电机24的支撑座25，所述第一电机24的输出轴上设置有第二齿轮26与第一齿轮23啮合传动，所述支臂3端部设置有u型连接座27，连接座27具有两个相互平行的连接板28，连接板28前后端方向分别设置可以转动的支撑轴29紧贴并支撑于立柱2前后侧，在立柱2左右侧设置竖直的滑轨30，并在连接板28的相对面设置滑块与滑轨30滑动配合，所述第二驱动装置包括固定设置于连接座27端部的安装板，在安装板上固定设置丝母31，在立柱2上竖直设置可以转动的丝杆32，所述丝杆32与丝母31螺纹配合，并在立柱2上设置第二电机33与丝杆32传动连接，所述第三驱动装置包括与搅拌轴4同轴地固定连接的第三齿轮34，所述支臂3上设置有第三电机35，并在第三电机35输出轴上设置有第四齿轮36与第三齿轮34啮合传动。

具体地，所述第四驱动装置18、第五驱动装置21为伸缩驱动装置，所述第四驱动装置18一端铰接在桶身上，另一端与盖板14铰接，所述第五驱动装置21固定在安装支架19上，伸缩端设置有齿条37，所述喷气咀20固定设置在支座38上，所述支座38上固定设置有铰接轴，铰接轴活动连接在安装支架19上，且铰接轴上固定设置有与齿条37啮合的第五齿轮39，所述第六驱动装置包括支柱40，所述收集桶13的桶身通过滑轨滑块机构41与支柱40连接，支柱40上设置有竖直的直线往复驱动装置42，所述直线往复驱动装置42的活动部43与桶身连接。

进一步地，位于搅拌轴4底端的支撑盘5内侧具有一个尖端向下的锥头44，所述出气孔10设置于锥头44尖部和环绕均布于锥头44的斜面位置，出气孔10与吹气管9连通，所述搅拌桨8包括弯弧状的弧形开口朝向锥头44的第一搅拌部45、下端连接在支撑环7上且上端向搅拌轴4轴线方向弯曲的第二搅拌部46，并在第二搅拌部46上设置连接部47连接并支撑第一搅拌部45。

进一步地，所述收集桶13内壁铺设有烧结土层48。

进一步地，所述第一电机24、第二电机33均为带减速机的伺服控制电机，所述第三电机35转速可调。

进一步地，所述搅拌轴4的上端同轴地设置有第一接电环49和第二接电环50，所述第一接电环49和第二接电环50分别连接电阻加热装置11的接电极，并在支臂3上设置电刷51分别与第一接电环49和第二接电环50对接，所述吹气管9的顶端设置有旋转接头52，所述旋转接头52的一端通过连接支架53固定在支臂3上，另一端与吹气管9对接。

上述方案中，还可以在收集桶13附近设置一个具有脚轮的便于移动的放置架54，将装有惰性气体(氮气或氩气)的储气瓶55和用于装盛精炼剂、除渣剂的储料罐56放置在放置架54上。设置导管将储气瓶55与旋转接头52接通以用于供气。

在搅拌轴4伸入到合金液中进行搅拌的过程中，本实用新型的用于防止偏析的搅拌装置与传统用于防止偏析的搅拌装置不同，本实用新型的用于防止偏析的搅拌装置，气体经过吹气管9从出气孔10出来，从出气孔10出来的气体能够迅速被搅拌桨8打散，把进入的惰性气体大气泡打散成很小的气泡，并使它们扩散在整个金属液中。通过减小气泡直径，使得惰性气体的表面积急剧增大，从而使得更多的惰性气体表面和金属液中的氢气和杂质接触并随着气泡的上升把氢气或杂质从铝液中清除。

具体是，位于搅拌轴4底端的支撑盘5内侧具有一个尖端向下的锥头44，所述出气孔10设置于锥头44尖部和环绕均布于锥头44的斜面位置，出气孔10与吹气管9连通，所述搅拌桨8包括弯弧状的弧形开口朝向锥头44的第一搅拌部45、下端连接在支撑环7上且上端向搅拌轴4轴线方向弯曲的第二搅拌部46，并在第二搅拌部46上设置连接部47连接并支撑第一搅拌部45；由第一搅拌部45、连接部47和第二搅拌部46组成的搅拌桨8能够迅速将气泡针对性地打散，并充分与合金液均匀混合。首先倾斜设置的搅拌叶6，特别是搅拌叶6的叶面22(在倾斜侧)的向内弯曲的弧度，搅拌叶6在转动的过程中会使搅拌叶6外围四周的合金液向搅拌叶中间的轴线位置汇集，此时大量的合金液汇集的过程中由于支撑盘5内侧的锥面特征结构所阻挡，致使支撑盘5内侧位置的合金液压强大于电阻炉底部的压强，从而将合金液向下推动，并形成了电阻炉底部的合金液从四周向上升起的流动趋势，然后电阻炉内上部中间位置的合金液自然下沉，并在搅拌叶6的转动之下进入到支撑盘5内侧位置。如此往复，加速未被搅拌、除渣、除气部分合金液的搅拌混合，提高了工作效率，增强除渣、除气作业效果，能够相对缩短精炼时间，从而达到省电、节能、减排目的和缩短生产周期、加快节拍的效果。并且充分的搅拌保证合金的均匀性，有效防止偏析。

其中通过电阻加热装置11加热搅拌轴4第一可以防止冰冷的搅拌轴局部影响到合金液的质量，同时可以在搅拌轴离开合金液之后继续加热以确保搅拌轴上的合金液残留不会迅速冷却集结。并且可以在支撑盘内嵌设电阻加热装置11。

在搅拌结束后，用于防止偏析的搅拌装置的操作过程中，搅拌轴伸入到收集桶之后，搅拌轴上的、支撑盘上的合金液残留并未凝结，通过喷气咀从上之下移动以将搅拌轴、支撑盘、搅拌桨上的合金液残留吹落到收集桶中。保证搅拌轴、支撑盘、搅拌桨部分的干净，放置搅拌轴、支撑盘、搅拌桨部分伸入到合金液中搅拌时对合金液进行污染，影响到zl205a材料和铸造产品的质量。

其中，吹气管、锥头、搅拌轴、支撑盘、搅拌桨部分可以采用石墨铸型轧制，或者陶瓷制作。

其中，挡渣板12的作用在于阻止合金液表层的浮渣移动而继续混合到合金液中。

其中，第四驱动装置、第五驱动装置可以择用一轴或多轴的气缸、油缸、电动推杆等。直线往复驱动装置42可以直接选购直线电机。

其中，烧结土层48的布置目的在于利于取出吹落到收集桶13内的合金液凝结渣。为防止凝结渣过度氧化，所述喷气咀20同样接入惰性气体。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。