一种圆筒约束喷射沉积装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种圆筒约束喷射沉积装置，属于喷射成型【技术领域】。包括熔炼装置和沉积室，沉积室内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托、下端有气体出口，喷射装置包括带有雾化器的导流管，导流管的上端与熔炼装置相连；喷射装置还包括可自转的竖直圆筒，竖直圆筒的上端与导流管相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托。竖直圆筒的设置可以大大减少过喷粉末，制得的成品切边料和头尾的量较少，喷射空间的减小，可以提高沉积坯的致密度和降低气体消耗量，即提高成材率、降低成本。
【专利说明】一种圆筒约束喷射沉积装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种圆筒约束喷射沉积装置，属于喷射成型【技术领域】。
【背景技术】
[0002]喷射成形是英国Swansea大学的A.R.E Singer教授于上世纪70年代提出的一种材料先进加工技术。该技术具有一般快速凝固工艺所具备的优点:(1)喷射成形材料具有快速凝固组织特征，如晶粒细小、成分均匀、合金元素过饱和度高、无宏观偏析；(2)含氧量低；(3)材料性能优良；(4)成形工艺简单；(5)适用范围广。此外，与其他快速凝固工艺相t匕，喷射成形又可直接制备快速凝固体材料。该技术已引起众多国内外学者、公司以及科研院所的极大兴趣。
[0003]喷射成形技术的不足主要体现在成本高，且成材率低。喷射成形过程中雾化气体的消耗量较大，不仅如此，若想获得高致密的沉积坯或零件，还需使用价格较高的氩气，致使其生产成本较高。成材率低的原因主要来自以下几个方面:①某些液滴并未喷至沉积底托或坯料表面冲击至坯料表面的液滴或粉末被反弹出去沉积坯需切除头尾，以及其他的机加工损失等。上述不足严重制约了喷射沉积技术的规模化应用。
[0004]为提高成材率，专利CN1851034A提出一种静电场约束喷射沉积方法，该方法是将金属熔液与电荷源连接，在金属熔液喷嘴与沉积坯之间设置方向与喷嘴轴线平行的电场，在库仑力的约束下，熔滴会改变飞行方向，使得大部分或全部熔滴沉积在沉积底托范围内，可大幅提高喷射成形的成材率。然而该方法实现起来难度较大。
[0005]本发明为一种高效喷射成形方法，采用该方法不仅可提高材料的成材率，降低孔隙率，同时还可降低雾化气体消耗，降低生产成本。
【发明内容】
[0006]本实用新型为了提高材料的成材率，降低孔隙率，同时还可降低雾化气体消耗，降低生产成本，从而提供一种圆筒约束喷射沉积装置。
[0007]本实用新型的圆筒约束喷射沉积装置的结构为:包括熔炼装置和沉积室13，沉积室13内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托12、下端有气体出口 14，喷射装置包括带有雾化器4的导流管3，导流管3的上端与熔炼装置相连；喷射装置还包括可自转的竖直圆筒5，竖直圆筒的上端与导流管3相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托12。竖直圆筒的设置可以大大减少过喷粉末，制得的成品切边料和头尾的量较少，喷射空间的减小，可以提高沉积坯的致密度和降低气体消耗量，即提高成材率、降低成本。
[0008]所述竖直圆筒5的外部带有冷却装置。例如，如图1所示，竖直圆筒5的外壁有冷却水入口 7和冷却水出口 8。
[0009]所述熔炼装置与导流管连接的位置有阀门I控制开关。
[0010]所述导流管3是圆管，导流管3套在雾化器4上，雾化器4上分布有多个气孔。
[0011]所述可自转的竖直圆筒5由从动齿轮6通过变频电机I 10带动旋转，底托12由变频电机II 11带动旋转。
[0012]本装置的使用方法:金属或合金在坩埚2中加热到既定过热度后，从导流管3中流出，液流在导流管3的出口处被从喷嘴4吹出的高压雾化气体破碎雾化成不同尺寸的熔滴，一部分熔滴直接经过高速旋转的水冷圆筒5沉积在底托12上，另一部分熔滴冲击至圆筒5的内壁上，此部分熔滴撞击高速旋转的圆筒后，破碎成尺寸更小的熔滴，在圆筒的限制下，此部分熔滴也沉积在底托12上。
[0013]本实用新型的优点或积极效果:
[0014](I)本发明可显著提高雾化气体的利用效率，在圆筒的约束下，雾化气体与熔液的接触时间得以延长，同时，雾化气体可一直保持较高的速度。
[0015](2)本发明可显著提高成材率，圆筒可将熔滴限制在一特定区域内，大大减少过喷粉末。
[0016](3)本发明可降低沉积坯的孔隙率，雾化气体的速度较高，使得熔滴的飞行速度也很快，熔滴与沉积坯的剧烈撞击可使沉积坯更加致密。
[0017](4)本发明的冷却速度较高，在雾化气体(气体雾化)和旋转圆筒(离心雾化)的双重雾化作用下，熔滴尺寸更小，水冷的旋转圆筒可进一步增强熔滴的冷却强度。
[0018](5)本发明装置简单，易于在传统喷射成形装置的基础上改造，且操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的装置结构示意图。
[0020]图中:1-阀门，2-坩祸，3-导流管，4-雾化器，5-竖直圆筒，6-从动齿轮，7-冷却水入口，8-冷却水出口，9-主动齿轮，10-变频电机I，11-变频电机II，12-底托，13-沉积室，14-气体出口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步说明。
[0022]实施方式一:如图1所示，本实施例的圆筒约束喷射沉积装置的结构为:包括熔炼装置和沉积室13，沉积室13内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托12、下端有气体出口 14，喷射装置包括带有雾化器4的导流管3，导流管3的上端与熔炼装置相连；喷射装置还包括可自转的竖直圆筒5，竖直圆筒的上端与导流管3相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托12。竖直圆筒5的外部带有冷却装置，如图1所示，竖直圆筒5的外壁有冷却水入口7和冷却水出口 8.熔炼装置与导流管连接的位置有阀门I控制开关。导流管3是圆管，导流管3套在雾化器4上，雾化器4上分布有24个气孔。可自转的竖直圆筒5由从动齿轮6通过变频电机I 10带动旋转，底托12由变频电机II 11带动旋转。
[0023]本装置在如图1设备上制造高度为50mm的产品，首先打开约束装置把圆筒5和底托12中心的间距调节为60mm，之后在坩埚2里把6201铝合金加热到810°C成为合金熔液，然后打开变频电机10和11，通冷却水，通雾化气体，打开阀门1，在喷嘴4喷出的0.2MPa氮气和1000?2000r/min旋转圆筒5作用下，熔滴可全部或者大部分喷射到底托12上。这样就可提高材料的成材率，降低孔隙率，同时还可降低雾化气体消耗，降低生产成本。
[0024]实施方式二:如图1所示，本实施例的圆筒约束喷射沉积装置的结构为:包括熔炼装置和沉积室13，沉积室13内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托12、下端有气体出口 14，喷射装置包括带有雾化器4的导流管3，导流管3的上端与熔炼装置相连；喷射装置还包括可自转的竖直圆筒5，竖直圆筒的上端与导流管3相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托12。竖直圆筒5的外部带有冷却装置，如图1所示，竖直圆筒5的外壁有冷却水入口7和冷却水出口 8.熔炼装置与导流管连接的位置有阀门I控制开关。导流管3是圆管，导流管3套在雾化器4上，雾化器4上分布有10个气孔。可自转的竖直圆筒5由从动齿轮6通过变频电机I 10带动旋转，底托12由变频电机II 11带动旋转。
[0025]本装置制备高度为IOOmm的7075铝合金产品，我们首先打开约束装置调节圆筒5和底托12中心的间距为120mm，之后在坩埚2里把铝合金加热到830°C成为合金熔液，然后打开变频电机10和11，通冷却水，通雾化气体，打开阀门1，在喷嘴4喷出的0.2MPa氮气和1000-2000r/min旋转圆筒5作用下，熔滴可全部或者大部分喷射到底托12上。
[0026]以上结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种圆筒约束喷射沉积装置，包括熔炼装置和沉积室(13)，沉积室(13)内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托(12)、下端有气体出口( 14)，喷射装置包括带有雾化器(4)的导流管(3)，导流管(3)的上端与熔炼装置相连，其特征在于:喷射装置还包括可自转的竖直圆筒(5)，竖直圆筒的上端与导流管(3)相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托(12)。
2.根据权利要求1所述的圆筒约束喷射沉积装置，其特征在于:所述竖直圆筒(5)的外部带有冷却装置。
3.根据权利要求1所述的圆筒约束喷射沉积装置，其特征在于:所述导流管(3)是圆管，导流管(3)套在雾化器(4)上，雾化器(4)上分布有多个气孔。
【文档编号】B22F3/115GK203509031SQ201320476232
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】尹建成, 王宇锋, 郑大亮, 刘英莉, 钟毅 申请人:昆明理工大学