专利名称：：一种喷射成形接收器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及用于冶金领域的一种喷射成形接收器。
背景技术：
：喷射成形技术是一项兼有粉末冶金和快速凝固特点的先进冶金加工技术，最早是由英国的Singer教授于七十年代提出，广泛用于制备各种合金及其复合材料管坯、板坯、锭坯等。其成形过程是将熔融金属或合金在惰性气氛中雾化为尺寸细小的液态熔滴，在高速气流的带动下，细小的液体熔滴直接喷射到接收器上，熔滴在接收器表面附着、融合、凝固，形成所需要的坯件。该技术克服了铸造冶金中的成分偏析缺点，可固溶过饱和合金元素等，所得坯件晶粒组织细小，含氧量低，并且无粗大析出物，具有较优良的综合性能。不过，喷射成形材料具有的重要特征之一是组织不连续或存在孔洞。(HaimingHu;ZinHLee;DawnRWhite;EnriqueJ"Lavernia."OntheEvolutionofPorosityinSpray-DepositedToolSteels，，.MetallurgicalandMaterialsTransactions;Mar2000;31A.p723)。在坯件形成过程中，孔洞主要在凝固期间形成，存在的种类有凝固过程中液滴收縮造成的縮孔;固态颗粒之间形成的间隙孔洞；由于在雾化期间液态中捕获的气体因饱和析出而形成的孔洞。这些孔洞在喷射成形材料中分布因位置而异。由于材料中存在孔洞，会极大地影响使用性能。因此如何避免喷射成形材料中孔洞出现，或者怎样消除喷射成形材料中的孔洞已成为人们关注的重点。人们往往通过调节和优化喷射成形工艺过程参数来减少孔洞的形成，提高材料的致密度。在实际喷射成形过程中，气/液比对孔洞的形成起主要作用，气/液比过高，以致半固态中固态相比例高，液态相比例低，则容易形成间隙孔洞；气/液比过低，以致半固态中固态比例低，而液态相比例高，则容易形成凝固收縮孔洞。(张永安，朱宝宏，刘红伟等."P/M比值对喷射成形70Si30Al合金沉积坯件的影响".中国有色金属学报，2005年11期P1660-1664.)。当材料存在孔洞时，需要通过热锻、热轧、热挤压或热等静压等工艺使孔洞焊合，达到材料致密。如张荣华等提出的"闷车+包套锻造"工艺过程使材料致密。(张荣华，刘雅政，张永安等."锻造对喷射成形Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金组织和性能的影响".稀有金属，2006年30巻2期:P255-258)。张坤等则采用激光对喷射成形材料进行表面重熔处理，使材料表面致密化。(张坤，陈光南."喷射成形铝合金的激光表面致密化".新技术新工艺，2000年第3期P25-26)。李小平等采用喷射成形+半固态变型工艺获得致密度较高的大型复杂零件。(李小平，孙亦等."喷射成形半固态成型大型复杂零件的制备工艺".CN03151048.5)。由前面分析可知，要使喷射成形材料避免生成孔洞或使存在的孔洞消除，目前使用的工艺过程都非常繁杂，有的成本也较高。
发明内容本实用新型的目的是提供一种喷射成形接收器，它能增加坯体的致密性，并能避免坯体中生成气孔缺陷，从而提高成形坯体材料的质量。本实用新型的构思为在喷射成形同时，启动喷射成形接收器上的超声振动装置，利用超声振动作用一方面使得喷射到金属接收盘上的固态颗粒继续碎化，并使颗粒之间摩擦力减少，增加坯体致密性；另一方面会促进粗大液滴中形核核心增加，打碎形成的树枝晶；同时还能去除喷射过程中巻入或溶入液滴中的气体。本实用新型的目的是这样实现的一种喷射成形接收器，包括金属接收盘、传动轴、驱动齿轮、电动机，传动轴在电动机和与其啮合的驱动齿轮的驱动下转动，还包括一超声振动装置，该超声振动装置包括一变幅杆，其固定在金属接收盘的下面；一超声发生器和一换能装置，超声发生器产生高频振动电压，施加在换能装置两端；换能装置将高频振动电压转化为超声波，其与变幅杆的下端固定连接；换能装置周围设有冷却循环系统；一外壳，固定于传动轴上方，所述变幅杆、换能装置及其冷却系统容置于其中，且与变幅杆联动。优选地，所述换能装置为绕有线圈的压电芯片。优选地，所述冷却循环系统包括一冷却箱和其内的冷却介质，置于外壳内，冷却箱上设有冷却介质进出口。优选地，所述传动轴为一中空轴，超声发生器与换能装置的导线和冷却介质进出管道设置于其中。优选地，所述变幅杆与金属接收盘通过焊接方式固定。优选地，所述变幅杆与冷却箱和外壳之间垫有密封圈。优选地，所述换能装置与金属冷却箱之间垫有减震片。优选地，所述传动轴呈T字形。优选地，还包括支承架，支承于传动轴的适当位置，与传动轴采用轴承连接。本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果喷射成形的材料晶粒细小，气孔、疏松空洞大大减少，致密度增加，喷射成形的材料无宏观偏析。图1为本实用新型的结构示意图2为本实用新型的整体安装示意图。具体实施方式如图1所示，一变幅杆4，该变幅杆4通过焊接方式固定在一金属接收盘1的下面，变幅杆4是将超声能由一换能器8传递给金属接收盘1，使得坯体在喷射过程中进行超声振动。换能装置8，为绕有线圈7的压电芯片，与变幅杆4的下端固定连接，换能装置8通过压电芯片或镍磁致伸縮效应将高频振动电压转化为高能超声波，该换能装置8的振动频率范围大致为20-200kHz;如图2所示，一超声发生器23，通过导线与换能装置8连接，超声发生器23将220250伏的交流电压经整流、滤波后，转到功放电路进行信号放大(功率为10150kW)，然后，将输出的高频振动电压施加在换能装置8两端。如图1所示，在能量转换过程中，换能装置8的线圈7通电会发热，因此换能装置8周围设有冷却循环系统，冷却循环系统包括冷却介质15和一冷却箱10，换能装置8和冷却介质15均容置于冷却箱10中。换能装置8的底部垫有减震片，在本实施例中，为海绵状橡皮9，用来阻止超声波往底部传播。该冷却箱10为金属材料，冷却箱10上设有冷却介质进口6和冷却介质出口14，超声发生器23与换能装置8之间的导线通过设在冷却箱10上的接线柱5连接。如图1所示，冷却箱10容置于一金属外壳12中，且与金属外壳12中的支架ll固定连接，该支架ll不导电，金属外壳12底部设有一对凸起。变幅杆4与冷却箱10和金属外壳12之间垫有0形密封圈，冷却箱10和金属外壳12之间垫有绝缘橡皮圈3，用来防止超声波向冷却箱10和外壳12传播，并且这三者联动。如图1所示，一传动轴13，呈T字形，其上部开有一对凹槽，与金属外壳12底部的一对凸起相对应。金属外壳12放置于传动轴13之上，其底部的凸起嵌入传动轴13上部的凹槽，并通过螺栓固定连接。如图2所示，传动轴13与一对支承架21采用轴承16连接，支承架21支承传动轴13于适当的位置。传动轴13为中空轴，超声发生器23与换能装置8的导线和冷却介质进出管道均设置于其中，并通过中空轴向外引出，图2中底部所示箭头为冷却水进出方向。传动轴13的下部设有一齿轮17。如图2所示，该齿轮17与电动机22的输出齿轮啮合，带动中空轴13、金属外壳12、冷却箱10、换能装置8、变幅杆4、金属接收盘l一起转动。本实用新型的工作过程如下选用的试验材料为高合金高速钢，其化学成分wt。/。是C1.37，W7.35，Mo6.00，Cr4.39，V3.65，Co7.82。如图1、2所示1、打开本超声振动装置的冷却液循环系统。2、将钢液倒入中间包18中(钢液过热度15(TC)。3、在喷射成形的同时，启动超声振动装置。超声振动装置工作时的电压为220伏、功率为10kW，振动频率为25kHz。4、雾化喷嘴19喷出的高压氮气与熔体混合，使之雾化成细小液滴，飞行并沉积在金属接收盘1上，完成凝固并形成块体。雾化氮气压力2.5MPa，喷射距离350mm，基板旋转速度为10rpm。气体/熔液流量比(G/M)约为0.40mVkg。对采用超声振动装置前后喷射成形坯体材料的致密度和晶粒尺寸结果如表1所示o表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1.一种喷射成形接收器，包括金属接收盘、传动轴、驱动齿轮、电动机，传动轴在电动机和与其啮合的驱动齿轮的驱动下转动，其特征在于还包括一超声振动装置，该超声振动装置包括一变幅杆，其固定在金属接收盘的下面；一超声发生器和一换能装置，超声发生器产生高频振动电压，施加在换能装置两端；换能装置将高频振动电压转化为超声波，其与变幅杆的下端固定连接；换能装置周围设有冷却循环系统；一外壳，固定于传动轴上方，所述变幅杆、换能装置及其冷却系统容置于其中，且与变幅杆联动。2.如权利要求1所述的喷射成形接收器，其特征在于所述换能装置为绕有线圈的压电芯片。3.如权利要求2所述的喷射成形接收器，其特征在于所述冷却循环系统包括一冷却箱和其内的冷却介质，置于外壳内，冷却箱上设有冷却介质进出p。4.如权利要求3所述的喷射成形接收器，其特征在于所述传动轴为一中空轴，超声发生器与换能装置的导线和冷却介质进出管道设置于其中。5.如权利要求4所述的喷射成形接收器，其特征在于所述变幅杆与金属接收盘通过焊接方式固定。6.如权利要求5所述的喷射成形接收器，其特征在于所述变幅杆与冷却箱和外壳之间垫有密封圈。7.如权利要求6所述的喷射成形接收器，其特征在于所述换能装置与金属冷却箱之间垫有减震片。8.如权利要求7所述的的喷射成形接收器，其特征在于所述传动轴呈T字形。9.如权利要求7所述的的喷射成形接收器，其特征在于还包括支承架，支承于传动轴的适当位置，与传动轴采用轴承连接。专利摘要本实用新型公开了一种喷射成形接收器，包括金属接收盘、传动轴、驱动齿轮、电动机，传动轴在电动机和与其啮合的驱动齿轮的驱动下转动，还包括一超声振动装置，该超声振动装置包括一变幅杆，其固定在金属接收盘的下面；一超声发生器和一换能装置，超声发生器产生高频振动电压，施加在换能装置两端；换能装置将高频振动电压转化为超声波，其与变幅杆的下端固定连接；换能装置周围设有冷却循环系统；一外壳，固定于传动轴上方，所述变幅杆、换能装置及其冷却系统容置于其中，且与变幅杆联动。它能增加坯体的致密性，并能避免坯体中生成气孔缺陷，从而提高成形坯体材料的质量。文档编号B22F3/00GK201067803SQ20072007277公开日2008年6月4日申请日期2007年7月24日优先权日2007年7月24日发明者乐海荣,任三兵,周灿栋,樊俊飞,赵顺利申请人:宝山钢铁股份有限公司