坯段或管子的制造技术

专利名称:坯段或管子的制造技术
本发明涉及一种设备，它采用喷铸和压实技术，进行一节连续的均匀的金属件的制造。
英国书1472939号是其中一个最接近的专利，它介绍了由液体金属来制作无孔的粘结的予型件，采用了将熔化金属流雾化成热金属喷流的步骤，使熔化金属流受到通至金属流高速的较冷的气体作用，并使微滴喷流喷向垫托物上。气体的温度和流率可被确定，以便在飞射和堆铸期间，从雾化金属微滴抽取关键的和受控制的热量，借此使予型件的凝固不取决于垫托物的温度和/或热学性质。上面的方法，要求垫托物是一个表面或模具，只被用于批量生产。
英国书1359486号介绍了形成复合金属带的方法，通过提供了至少两种金属的熔流，雾化熔流形成熔化金属微滴的喷射，并将金属微滴堆铸在通过金属喷射流下面的垫层上。虽然该方法适于连续生产，但要求有垫层，并且成品是有一层堆积金属微粒的垫层的薄片。
美国专利2639490号介绍了一种设备，其中，熔化金属喷射在一个垫片上成一介层，该垫片被移动通过堆铸工位。介层随后被辊压并和垫片分开。整个操作是在真空下进行。
美国专利4114251号介绍了一种设备，熔化金属喷滴射向一个金属微粒疏松床的表面，该表面随后被压实成一个拉延件。操作可在一个室内在惰性气体条件下进行，而该拉延金属件通过上述室的壁上的一个开孔抽出。
欧洲专利申请188994号介绍了一种系统，利用喷铸形成一节连续的无支承的粘结金属件。喷铸件外表面需加控制时，是通过将熔化金属微滴喷入一个开口的模具或筒罐内。但涉及的技术问题是，熔化金属微滴喷入一个开口的模具或罐内，与之面对的喷铸件必须能滑动。
本发明提供了一种设备，用于一节连续的均匀的粘结金属件的生产，该设备包括了有喷铸表面的喷铸工位，供应熔化金属和形成金属流的装置，雾化金属流形成金属微滴喷射和使金属微滴在上述喷铸表面形成粘结喷铸件的装置，从喷铸工位将形式为一节粘结金属件的喷铸件抽出的装置，将抽出的喷铸件成型加工使之沿长度方向均匀的成型装置，覆盖设备使之不包含空气的装置。
抽出的喷铸件，包含了由喷铸和压实技术制成的粘结金属。除了开头外，没有垫托物或垫层与喷铸金属件一齐抽出。虽然其它型式的断面也是可行的，该一节均匀的粘结金属件最好是圆形或环形断面。取决于断面型式，可以是坯条、杆料或棒料形式的粘结金属，另外，可以是管状的粘结金属件。金属喷射形成的喷铸件表面，多多少少有些粗糙和起皱。本发明提供了装置，使喷铸件仍停留在控制气氛时，将上述原始粗糙或起皱的表面修平，得到所需金属断面的光滑表面。被设计用来达到这平整目的的成型装置，可以是通用的进行金属的磨削、车削、锻压或辊压的设备。最好，上述成型装置含有三个辊子，在垂直于抽出的喷铸件的纵向轴线的平面内，彼此之间以120°的角度定位布置，辊子的形状可使喷射铸件有圆形或环形的断面。辊子最好还含有使抽出的喷铸件绕其自身的纵向轴线进行旋转的装置。这旋转有助于保证，位于喷铸工位的上述喷铸表面上，得到均匀的金属微粒喷铸层。
虽然设备对所加工的熔化金属性能的要求并非是关键的，本发明特别有利于采用例如铝那一种金属，铝处于细粒分切状态时很容易被氧气侵蚀。喷铸技术对于熔化时不互溶的两种不同金属的共铸成型，或者细的分散的耐火材料例如陶瓷和金属基体微粒的结合是有用的，这两个特点都是归入本发明的范围。这样，金属微粒可以包括两种不能互溶的金属和/或细的耐火材料碎粒。对喷铸的条件并不苛求，可如相近专利所介绍那样条件下进行，英国专利1472939号是其中之一。雾化条件最好是这样，当金属微粒和喷铸表面碰撞时，它仍然是液体，致使喷铸件是无孔的，但是它在碰撞时立即凝固，致使在喷铸件不会形成金属熔池。
喷铸件沿其纵向轴线抽出。熔化金属流的雾化，形成围绕另一轴线的喷射锥体。这两个轴线的夹角，最好在30°至40°的范围。以这方式，导致金属微粒堆铸在予型件的端部或顶部，这样沿纵向增加其长度，并且也堆铸在其周沿，这样加大其断面。在特别情况下，希望制造的是粘结金属的管子时，可在喷铸工位提供一个中心轴，作为收留粘结堆铸的表面，该处也提供有当堆铸时使中心轴以同样速度旋转并围绕同一纵向轴线进行旋转的装置。
最好在那里提供有探测装置，用来探测它的顶面和它的横切面的喷铸的形状，这些装置可被编程，来探测喷铸件形状与所要求形状的差异，而且金属喷射铸设备可对从探测装置来的讯号作出反应，来改变喷铸件的形状。其成型装置也可对从探测装置来的讯号作出反应，来纠正抽出喷铸件的横断面的形状。
覆盖设备以排除空气的装置，可以是一个罩子，罩子需要有一个开孔，用于连续地移出一节粘结金属，并提供有密封件阻止空气侵入罩子内。设备完全封闭和不含有空气中的氧气，都是必要的。本发明不提及例如是惰性气体的风廉子，它只能提供不完全和不可靠的空气隔绝。将喷铸件成型的主要理由是得到光滑表面，这样可允许它通过密封件抽出而不会有空气流入。为了对付一节节不同断面的金属件，上述开孔可装有光圈式膜片。如果希望在膜片和金属件之间留下间隙，以便避免擦伤金属件表面，可采用多层膜片机构，并在膜片之间的间格内供应惰性气体。同时，罩子内的压力可维持稍微高于大气压，以致宁可隋性气体流失而不让空气进入。
罩子外边用来抽出金属件的设备，可以是一般的设备。两套鞍形支座，可保持制品的旋转轴线保持不动，以便生产出直的坯料。可配备设备来切断连续的长金属件成切开的一节节。还可提供有设备，将连续的长金属件卷起，以便储存。在这一方面，由于抽出喷铸件旋转着，需要规定卷绕设备与通用的两个普通使用的不同。举例来说，当成品需要卷捻时，可以采用铺料式卷线机，当不需搓捻时，可采用侧出料式卷线机。
本发明现参阅附图作进一步介绍。附图中图1是本发明的设备的局部俯视图;
图2是喷铸工位和成型装置的放大视图;
图3是沿喷铸任的纵向轴的方向看到的成型装置的示意图;
图4是与图2相似的视图，显示用于制造管子的改型设备。
现参阅图1，金属喷铸设备以雾化的金属微滴锥体10标志，显示了金属微滴在喷铸工位被喷铸在表面12上。喷铸件从喷铸工位连续地抽出，其形状是一节粘结金属14。设置有用于热定型的其形式为轨辊机架的成型装置16，用以使抽出的压铸件沿其长度均匀。金属喷铸设备，喷铸工位和轧辊机架，全由罩子18保护与外界隔绝。一节金属压铸件通过罩子上配有密封件22的开孔抽出。在罩子内。装有导管22来抽出随性气体和飞测金属微粒，而金属护板24保护轧辊机架免受飞溅。这个护板可在飞溅区域内保持高温，致使区域内无飞溅堆积。护板的用途是保持连续操作，并防止予型件的表面由于刮伤或偶然的和不可控制的金属微粒溅落其上而损坏。
在出口孔的下游，抽出的喷铸件进入大气并面临传统的设备。两套鞍形支座26，28保持制品的轴线不动，以制成直的坯料。鞍形支座的作用是保持坯料直径不变，也许可利用双曲线型辊子有助于工件表面的光滑度。鞍形支座的扭曲角度和旋转速度，需要和轧辊机架16联合控制。在更运的下游30是一个工位，在那里连续的金属件被切断成分开的长度。
在图2中可更清楚地看到，雾化金属微粒的锥体10被放置成与予型件的纵轴线成35°的角度。金属被堆铸在予型件的顶部32和圆周边34上;在顶部32的堆铸速度要等于抽出速度，在圆周边34堆铸速度要足够形成所需的断面。顶部和圆周部探测器(图中未示)监测在32和34处的堆铸速度，需要时调整金属喷射状况和成型装置16的操作。
从图3中看到，成型装置是辊压机架，有三个辊子36，相互之间以120°的角度定位，并在垂直于予型件轴线的同一平面上。它们由轴向地连接至各个辊颈的驱动装置38带动旋转，加速至予型件所希望的转速。举例而言，三个辊子中的各辊子用的驱动装置可以是液压马达，控制每个马达的液压流量来达到所要求的转速。或者，驱动装置可以是一个电力装置。
辊子可以安装在一个坚固的机壳内(未图示)，并且其位置正切于所制取坯件的外径圆周表面。可设有螺旋压下机构40来移动辊子的位置，有不同的偏移量，来完成不同规格的坯件。借助一个电气控制系统(未图示)可使三个螺旋压下机构同步化，同时将三个辊子向着或远离予型件的旋转轴线移动相同的距离。另外，螺旋压下机构可由一个公共装置机械地连结，依靠它围绕予型件的轴线旋转，导致这三个辊子的位置同步地沿径向移动。在上述两个系统中，予型件的纵轴保持不变。因此，在稳固状态运转时，予型件的表面的位置保持不变，而只随控制系统改变，这是由顶部和周边探测器所触动的，这些探测器将喷射速度和予型件抽出速度结合起来。
制品的抽出速度一般同予型件从轧辊机架抽出的轴向运动速度相同。为达到受控制的抽出速度，上述三个辊子36可按受控制的扭曲角度定位，以对予型件传递旋转和轴向移动。这个角度可随着从顶部和周边探测器来误差讯号而轻易地被改变，致使在贯穿整个生产过程中要求的压轧量是连续的，并且制品的冶金特性可被控制和优选化。
开始操作时，可轻易地穿入一个启动坯件，通过两个鞍形架26、28，又穿过密封件20和轧辊机架16，至喷铸工位12。启动坯件可以有一个模型予型件固定在其端部，使生产的开始处在最适合的状态。模型予型件可以是绝热的或是空筒的形式，以迎合最初时从冷态至热态的变化。另外，空筒在轧辊机架容易变形，甚至在它顶部有过量的喷射金属时亦如此。
图4是设备的变型的局部视图，适宜生产连续的管子。一个一般圆柱形的中心轴42，在喷铸工位，在其上游端有一个加大的直径部分44，在其下游端接近成型辊机架16处有直径稍微小些的部分46。
运转时，中心轴以与被抽动予型件相同的速度被旋转。雾化金属微滴的喷射锥体10，其微滴在48处喷铸在中心轴的表面上，并堆积成予定厚度。喷铸件沿着其纵向轴线方向抽出，并在中心轴的表面滑动。当予型件沿轴向移向轧辊机架时，由于中心轴的直径减小，在热的金属坯和中心轴之间出现间隙。这有助于予型件内应力减小和中心轴的冷却，并允许予型件进入轧辊机架前，其内表面的润滑处理。为了防止喷射金属粘连在中心轴上，可要求在这区域的中心轴表面提供强制润滑。此外，为了促使金属微粒喷铸均匀，将中心轴沿轴向往返运动是有所帮助的。如图1所示，经过轧辊机架16后，管状予型件50沿纵向方向抽出，并经受其他的加工处理。
权利要求
1.一种生产连续的均匀的粘结金属件的设备，包括了有喷铸表面的喷铸工位，供应熔化金属和形成金属流的装置，雾化金属流形成金属微滴喷射和使金属微滴在上述喷铸表面形成粘结喷铸件的装置，从喷铸工位将形式为一节粘结金属件的喷铸件抽出的装置，将抽出的喷铸件成型加工使之沿长度方向均匀的成型装置，覆盖设备使之不包含空气的装置。
2.根据权利要求
1的设备，其特征是上述成型装置包括了促使抽出的铸件绕其自身纵向轴线旋转的装置;
3.根据权利要求
2的设备，其特征是上述成型装置是被用来使喷铸件成圆形断面的装置。
4.根据权利要求
1至3中任何一项的设备，其特征是该设备是被用来制造坯条、杆状粘结金属件的设备;
5.根据权利要求
3的设备，被用来制造管状粘结金属件，其特征是在喷铸工位设有一个中心轴，作为接受粘结堆铸的表面，还设有促使中心轴围绕与堆铸件相同的轴线和以相同的速度进行旋转的装置;
6.根据权利要求
1至5中任何一项的设备，其特征是它还包括有探测装置，用来探测堆铸件的外型;
7.根据权利要求
6的设备，其特征是上述探测装置被编制程序，来探测堆铸件的形状与所希望的形状之间的差异，同时上述被用来形成金属微滴喷射和使金属微滴堆铸在堆铸表面上的装置，对从探测装置来的讯号作出反应，而改变堆铸件的形状;
8.根据权利要求
1至7中任何一项的设备，其特征是上述成型装置包括三个轧辊，彼此之间以120°角度分开定位，并同在一个垂直于抽出堆铸件轴线的平面内布置。
9.根据权利要求
1至8中任何一项的设备，其特征是上述覆盖设备的装置，是一个覆盖着设备的罩子和用来将惰性气体通入罩子内的装置;
10.根据权利要求
9的设备，其特征是上述罩子包含一个开孔，用来将一节粘结金属件连续地抽出。
专利摘要
一种制造连续的均匀的粘结堆铸件的设备。锥体10的雾化金属微滴堆铸在表面12上，后者以一节粘结金属件14的形式被连续地抽出。提供有成型装置16使抽出的堆铸件沿其长度均匀。设备靠罩子18保护以隔绝空气，穿过罩子的一节金属件通过配有密封件20的开孔抽出。堆铸件最好是圆形断面，并且被抽出时，围绕自身的纵向轴线旋转。本设备适宜制造坯条、杆状或管状金属件。
文档编号C23C4/18GK87107433SQ87107433
公开日1988年6月22日 申请日期1987年12月9日
发明者里查德·迈克尔·乔丹, 奥利沃·朱塞佩·西维洛蒂 申请人:艾尔坎国际有限公司