一种金属材料连续加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料加工领域，具体是一种集喷射沉积与连续挤压为一体的连续加工装置。
【背景技术】
[0002]喷射沉积技术是英国Swansea大学的SINGER教授于20世纪70年代提出的一种材料先进加工技术，是当前快速凝固领域的一个重要发展方向。该技术具有一般快速凝固工艺所具备的优点:消除宏观偏析并减少微观偏析，可获得细小而均匀的等轴晶、细小的初生沉淀相，氧含量低，热加工性能优良等。此外，较其他快速凝固工艺，又具有可直接制备快速凝固体材料，如Al、Pb、Cu、Mg、N1、T1、Co合金、钢铁等难成形材料，以及颗粒增强金属基复合材料、梯度材料、原位生成金属基复合材料等。喷射沉积技术的不足之处在于喷射沉积坯内往往存在孔隙，孔隙率可高达15%?20%，孔隙会降低材料的力学性能如强度、塑形、弹性模量、韧性，还会降低热导率和电导率。为提高材料的使用性能，需采用挤压、热乳/冷乳、热等静压、楔形压制等致密化工艺来消除或减少/减小孔隙，并辅以热处理和/或锻造来优化组织，在此过程中易形成组织粗化和织构。
[0003]连续挤压技术是英国原子能局斯普林菲尔德研究所的GREEN教授在1971年提出的，该技术具有诸多优点:能耗低，可比常规挤压降低能耗30%以上;坯料不需预热，减少了工序和设备投资；可实现真正意义上的连续生产，不仅可提高劳动生产率，缩短生产周期，大幅度减少了挤压压余、切头尾等几何废料，成品率高(可达95%以上)，而且大大提高了制品沿长度方向组织和性能的均匀性;设备紧凑，占地面积小。该技术已广泛应用于Cu、Al、Pb,Zn等有色金属管棒型线的生产，如汽车空调管、微通道平行流管、铜带等，内螺纹铝管、大宽厚比铜带、大型整体壁板也是该技术潜在的应用对象。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种金属材料连续加工装置，实现喷射沉积技术与连续技术的有机结合，使喷射沉积过程中金属液在高压雾化气体作用下尽可能完全沉积在相对较窄的挤压轮轮槽中，也就是要对喷射沉积技术沉积区域进行控制。
[0005]本发明所述金属材料连续加工装置包括雾化装置1、雾化流约束控制装置2、连续挤压装置3，雾化装置I位于雾化流约束控制装置2的上方;雾化流约束控制装置2设置在连续挤压装置3的机架上，并位于连续挤压装置3的挤压轮的上方；
所述雾化装置I包括外壳体模块、保温模块、加热模块、温度采集模块和熔体雾化模块；保温模块、加热模块设置在外壳体模块的内部，保温模块位于加热模块和外壳体模块之间，加热模块的内部设有石墨漏斗8，温度采集模块用于采集石墨漏斗8内部的温度;熔体雾化模块固定于外壳体模块、保温模块、加热模块、石墨漏斗8的下面；
所述雾化流约束控制装置2包括传动轴120、传动轴Π 21、转轴122、转轴Π 23、环形钢带124、环形钢带Π 25、轴座126、轴座Π 27、皮带轮128、皮带轮Π 29、刮刀1200、刮刀Π 201;所述传动轴120、传动轴Π 21、转轴122和转轴Π 23的一端安装于轴座126的四个孔内，传动轴I20、传动轴Π 21、转轴122和转轴Π 23的另一端安装于轴座Π 27的四个孔内；传动轴120、传动轴Π 21、转轴122和转轴Π 23的四轴线相互平行;环形钢带124环绕在传动轴120和转轴I22上，环形钢带Π 25环绕在传动轴Π 21和转轴Π 23上;皮带轮128和皮带轮Π 29分别通过键与传动轴120和传动轴Π 21连接;皮带轮128和皮带轮Π 29分别驱动传动轴120和传动轴Π21转动，传动轴120和传动轴Π 21分别驱动环形钢带124和环形钢带Π 25转动;环形钢带124和环形钢带Π 25装配后呈“V”字形通道;所述刮刀1200和刮刀Π 201分别安装于轴座126、轴座Π 27上，位于环形钢带124和环形钢带Π 25 “V”字形通道间距最小处；
雾化装置I的石墨漏斗8出口和环形钢带124和环形钢带Π 25形成的“V”字形通道上端正对，“V”字形通道的下端和连续挤压装置3的挤压轮31的轮槽正对。
[0006]优选的，本发明所述外壳体模块包括炉盖11和炉壁12，其中，炉盖11的顶端设置有供加入金属的进口，当加入金属后用保温砖100进行密封，炉壁12底端设置有金属液体流出的出口，同时固定在雾化装置15上。
[0007]优选的，本发明所述保温模块包括保温材料13、保温砖100和隔热片16，其中，保温材料13位于外壳体模块的内部，填充在炉壁12和陶瓷导热套体14之间，保温砖100位于炉盖11的顶端入口处，隔热片16呈漏斗状，位于外壳体模块与熔体雾化模块的交界处的中心处，并且隔热片16内壁紧贴石墨漏斗18。
[0008]优选的，本发明所述加热模块包括电阻丝19和陶瓷导热套体14，电阻丝19穿插于陶瓷导热套体14的通道中。
[0009]优选的，本发明所述温度采集模块包括热电偶101和温度控制仪(102)，热电偶101一端位于石墨漏斗18的顶端，另一端与温度控制仪相接。
[0010]优选的，本发明所述熔体雾化模块包括雾化器15和冷却水管17，雾化器15的外壁有两个进气口，冷却水管17环绕在雾化器15的气腔内。
[0011]优选的，本发明所述连续挤压装置包括机架30、挤压轮31、主轴32、挤压靴33、模腔34、模具35;其中，挤压轮31通过花键与主轴32连接，挤压靴33通过转轴36连接在机架30上，转轴36轴线与主轴32轴线平行，模腔34装配在挤压靴33内，模具35装配在模腔34内，工作时用压紧装置压紧挤压靴33，使模腔34与挤压轮31相配合。
[0012]优选的，本发明所述环形钢带124和环形钢带Π25装配后呈“V”字形，夹角为10°-20°，环形钢带124和环形钢带Π 25之间的最小间距值等于挤压轮槽的宽度。
[0013]优选的，本发明所述环形钢带124和环形钢带Π25表面喷涂涂料。
[0014]优选的，本发明所述刮刀1200和刮刀Π 201位置可调，刀尖距离环形钢带0.2-
0.3mm ο
[0015]优选的，本发明所述石墨漏斗18的轴线与挤压轮槽的表面垂直。
[0016]本发明所述金属材料连续加工装置用于加工金属材料的方法，具体包括以下步骤:
(1)熔炼好的金属溶液在雾化装置中保温、调整温度；
(2)打开石墨漏斗的导流通道，让金属溶液通过导流通道自由下落；同时通入惰性气体，使从导流通道中流出的金属溶液雾化；
(3)雾化的金属熔滴在雾化流约束控制装置的作用下落入挤压轮槽中； (4)挤压轮旋转，驱动沉积坯进入挤压腔挤压成形。
[0017]本发明的有益效果:
本发明所述装置将喷射沉积技术和连续挤压挤压技术结合在一起，使生产的产品同时具有喷射沉积产品的优点和连续挤压产品的优点，且可连续对金属原料加工，实现连续生产;最终产品不仅组织细小、无偏析，且力学性能优越，产品截面形状可控。
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述连续加工装置的结构示意图。
[0019]图2为本发明所述连续加工装置的剖视图。
[0020]图3为本发明所述雾化装置的结构示意图。
[0021 ]图4为本发明所述雾化流约束控制装置的结构示意图。
[0022]图5为本发明所述雾化流约束控制装置的剖视图。
[0023]图中:1-雾化装置；11-炉盖；12-炉壁；13-保温材料；14-陶瓷导热套体；15-雾化器；16-隔热片；17-冷却水管；18-石墨漏斗；19-电阻丝；100-保温砖；101-热电偶;2-雾化流约束控制装置;20-传动轴I; 21-传动轴Π ; 22-转轴I; 23-转轴Π ; 24-环形钢带I; 25-环形钢带Π ;26_轴座1;27_轴座Π ;28_皮带轮1;29-皮带轮11 ;200-刮刀I;201-刮刀Π ;3-连续挤压装置;30-机架