CN102114528A - 金属管材制作方法和装置 - Google Patents

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鲁圆圆
贾皓凌
赵磊
王婷婷
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Abstract

一种金属尤其是非晶合金管材制作方法和装置。该装置包括：容器21，管22，感应加热线圈23；其中管22与容器21的内部相连通，感应加热线圈23围绕容器21设置。该方法包括：把固体金属材料放到密封的容器21内部；对所述容器21内部抽真空；向容器21内注入一定压强的惰性气体；对容器21内的金属材料进行感应加热而使之熔化；使熔化的金属材料在真空的作用下进入管22。

Description

金属管材制作方法和装置
技术领域
本发明涉及金属尤其是合金管材的制作方法和装置。
背景技术
在金属材料特别是合金材料管材的制作方面已经有很多尝试。
由于材料、要制作的管材的尺寸等的限制，合金特别是非晶合金管的制作具有特殊的要求。
在现有技术的情况下，铸造非晶合金管的长度和直径仍然受到严重的制约。
发明内容
本发明提供了了一种金属管材制作方法和装置，适合于制作金属管材，尤其是非晶合金管材。
根据本发明的一个方面，提供了一种金属管材制作装置，其特征在于包括：
一个容器，
一个管，
其中，
所述容器是可密封的，
所述管与所述容器的内部相连通。
根据本发明的一个进一步的方面，所述金属管材制作装置进一步包括：
一个感应加热线圈，所述感应加热线圈围绕所述容器设置，
一个进气管，所述进气管的一端以密封的方式引入到所述容器内，用于向所述容器内注入一定压强的惰性气体。
根据本发明的一个进一步的方面，所述管的一端以密封的方式引入到所述容器内靠近所述容器底部的部位。
根据本发明的一个进一步的方面，所述管的一端以密封的方式与所述容器的底部相连接。
根据本发明的一个进一步的方面，所述金属管材制作装置进一步包括：
一个网，
其中所述网被设置在所述管与所述容器的底部的连接部附近，所述网上分布有多个网眼，每个所述网眼的尺寸都足够地小，使得熔化的所述金属材料的表面张力能够阻止所述金属材料在重力的作用下通过所述网眼下落。
根据本发明的一个进一步的方面，所述金属管材制作装置进一步包括：
设置在所述管上的一个真空阀门，
设置在所述进气管上的一个进气阀门，
其中所述管的另一端与一个真空泵相连。
根据本发明的另一个方面，提供了一种金属管材制作方法，其特征在于包括：
把固体金属材料放到一个密封的容器内部，
对所述容器内部抽真空，
向所述容器内注入一定压强的惰性气体，
对所述容器的所述金属材料进行感应加热而使所述金属材料熔化，
使熔化的所述金属材料在真空的作用下进入所述管。
根据本发明的一个进一步的方面，所述容器的内部与一根管相连通，且
所述对所述容器内部抽真空的步骤包括：
借助与所述管相连的一个真空泵，通过所述管对所述容器内部抽真空，
在达到预定的真空度后，关闭所述管上的一个真空阀门，所述使熔化的所述金属材料在真空的作用下进入所述管的步骤包括：
在所述真空泵工作的情况下，打开所述真空阀门。
根据本发明的一个进一步的方面，所述管的一端以密封的方式与所述容器的底部相连接。
根据本发明的一个进一步的方面，所述金属管材制作方法进一步包括：
在所述管与所述容器的底部的连接部附近设置有一个网，
所述网上分布有多个网眼，每个所述网眼的尺寸都足够地小，使得熔化的所述金属材料的表面张力能够阻止所述金属材料在重力作用下通过所述网眼下落。
附图说明
图1示意显示了根据本发明的一个实施例的管材制作装置。
图2示意显示了根据本发明的另一个实施例的管材制作装置。
图3示意显示了根据本发明的另一个实施例的管材制作装置。
图4示意显示了根据本发明的另一个实施例的管材制作装置。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的一个实施例的管材制作装置，其包括一个容器11、一个管12、感应加热线圈13。其中，容器11是可密封的，管12的一端以密封的方式引入到容器11内靠近容器11底部的部位。感应加热线圈13围绕容器11设置。管12和一个真空泵相连。在管12上设置有阀门17。所述管材制作装置进一步包括一个进气管14，进气管14的一端以密封的方式引入到容器11内。在进气管14上设置有阀门19。
工作时，把制作管材的材料放到容器11中，利用塞子15密封容器11。打开阀门17，启动与管12相连的真空泵，对容器11内部抽真空；达到预定真空度后，关闭阀门17。
在上述抽真空过程之后，打开阀门19，通过进气管14，向容器11内注入一定压强的惰性气体(如氩气)。
给感应线圈13通电，对容器11中的制作管材的材料进行感应加热而使其熔化。熔化的材料淹没了管12的入口16。
在容器11内的制作管材的材料充分熔化之后，在所述真空泵工作的情况下，打开阀门17，从而使熔化的制作管材的材料急速冲入管12中，在管12中被冷却，而形成所要制作的管材。
根据一个实施例，容器11、管12和进气管14均用石英玻璃制成。
在管12采用玻璃管的情况下，在所述管材的铸造完成后，可以通过打碎玻璃管取出里面的成品管材。
根据一个进一步的实施例，管12可以采用金属管。
图2显示了根据本发明的另一个实施例，其包括一个容器21、一个管22、感应加热线圈23。其中，容器21是可密封的，管22的一端以密封的方式与容器21的底部相连接。感应加热线圈23围绕容器21设置。
在管22上设置有阀门27。所述管材制作装置进一步包括一个进气管24，进气管24的一端以密封的方式引入到容器21内。在进气管24上设置有阀门29。
工作时，把制作管材的材料放到容器21中，利用塞子25密封容器21。打开阀门27，启动与管22相连的真空泵，对容器21内部抽真空；达到预定真空度后，关闭阀门27。
在上述抽真空过程之后，打开阀门29，通过进气管24，向容器21内注入一定压强的惰性气体(如氩气)。
给感应线圈23通电，对容器21中的制作管材的材料进行感应加热而使其熔化。
在容器21内的制作管材的材料充分熔化之后，在所述真空泵工作的情况下，打开阀门27，从而使熔化的制作管材的材料急速冲入管22中，在管22中被冷却，而形成所要制作的管材。
根据本发明的一个实施例，管22的直径小于约4mm，此时，熔化的材料受到表面张力的作用不会自动落入到下面的管22中。
根据本发明的另一个实施例，如图3所示，当管22的直径大于约4mm时，在管22的入口或上部，或者，在如图4所述的本发明实施例中，在容器21下方靠近管22的位置，设置有一个网28。网28上分布有多个网眼。
网28的每个网眼的尺寸都满足阻止熔化的制作管材的材料(如合金材料，特别是非晶合金材料)在重力作用下下落的表面张力条件，即，每个网眼都足够地小(例如，小于诸如约4mm)，从而使熔化的制作管材的材料在重力作用下无法克服表面张力而通过所述网眼下落。
在如图3或4所示的实施例中，在容器21内的制作管材的材料充分熔化之后打开阀门29时，熔化的制作管材的材料在真空泵的真空作用下，克服网28的网眼的表面张力，而急速冲入管22中，在管22中被冷却，而形成所要制作的管材。
根据一个实施例，容器21、管22和进气管24均用石英玻璃制成。
在管22采用玻璃管的情况下，在所述管材的铸造完成后，可以通过打碎玻璃管取出里面的成品管材。
根据一个进一步的实施例，管22可以采用金属管。
网28可以用适当材料制成，只要该材料不与制作管材的材料发生反应。表1中列出了可用于制作网28的材料的一些例子，可以根据所要铸造的合金22的种类而从表1中选用适当的材料制作网28。
表1可用于制作陶瓷网的材料及其熔点
  材料   熔点
  氧化铝(Al2O3)   2046
  氧化铈(CeO2)   2150
  氧化锆(Cr2O3)   2330
  氧化铪(HfO2)   2812
  纳米铟锡金属氧化物(ITO)   2000
  氧化钕(Nb2O3)   1510
  氧化铍(BeO)   2350±30
  TiO2   1775
  ZrO2   2700
  尖晶石MgO·Al2O3
  莫来石3Al2O3·2SiO2
  锆钛酸铅PZT陶瓷
  砷化镓   1238℃
  硫化锌   1700±28℃
  硒化锌   1520
  氟化镁   1266
  氟化钙   1360℃
  堇青石(镁铝硅酸盐，2MgO，2Al2O3，5SiO2)
网28上的网眼分布足够地密集，使得经这些网眼能够排出足够量的制作管材的材料。
用包括网的本发明实施例的装置和方法所制成的管材的口径，完全排除了表面张力条件的限制，从根本上克服了对所制作的管材的口径的限制。
采用本实施例的装置和方法，可以制成直径大于/远大于4mm的合金管。
需要注意的是，图1-4只是示意图，其中的比例关系并不代表现实的比例关系。
应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。

Claims (10)

1.一种金属管材制作装置，其特征在于包括：
一个容器(11，21)，
一个管(12，22)，
其中，
所述容器(11，21)是可密封的，
所述管(12，22)与所述容器(11，21)的内部相连通。
2.根据权利要求1所述的金属管材制作装置，其特征在于进一步包括：
一个感应加热线圈(13，23)，所述感应加热线圈(13，23)围绕所述容器(11，21)设置，
一个进气管(14，24)，所述进气管(14，24)的一端以密封的方式引入到所述容器(11，21)内，用于向所述容器(11，21)内注入一定压强的惰性气体。
3.根据权利要求1或2所述的金属管材制作装置，其特征在于：
所述管(12，22)的一端以密封的方式引入到所述容器内靠近所述容器底部的部位。
4.根据权利要求1或2所述的金属管材制作装置，其特征在于：
所述管(12，22)的一端以密封的方式与所述容器的底部相连接。
5.根据权利要求4所述的金属管材制作装置，其特征在于进一步包括：
一个网(28)，
其中
所述网被设置在所述管(12，22)与所述容器的底部的连接部附近，
所述网上分布有多个网眼，每个所述网眼的尺寸都足够地小，使得熔化的所述金属材料的表面张力能够阻止熔化的所述金属材料在重力作用下通过所述网眼下落。
6.根据权利要求1或2所述的金属管材制作装置，其特征在于进一步包括：
设置在所述管(12，22)上的一个真空阀门(17，27)，
设置在所述进气管(14，24)上的一个进气阀门(19，29)，
其中所述管(12，22)的另一端与一个真空泵相连。
7.一种金属管材制作方法，其特征在于包括：
把固体金属材料放到一个密封的容器(11，21)内部，
对所述容器(11，21)内部抽真空，
向所述容器(11，21)内注入惰性气体，
对所述容器(11，21)的所述金属材料进行感应加热而使所述金属材料熔化，
使熔化的所述金属材料在真空的作用下进入所述管(12，22)。
8.根据权利要求7的金属管材制作方法，其特征在于：
所述容器(11，21)的内部与一根管(12，22)相连通，
所述对所述容器(11，21)内部抽真空的步骤包括：
借助与所述管(12，22)相连的一个真空泵，通过所述管(12，22)对所述容器(11，21)内部抽真空，
在达到预定的真空度后，关闭所述管(12，22)上的一个真空阀门(17，27)，
所述使熔化的所述金属材料在真空的作用下进入所述管(12，22)的步骤包括：
在所述真空泵工作的情况下，打开所述真空阀门(17，27)。
9.根据权利要求7或8的金属管材制作方法，其特征在于：
所述管(12，22)的一端以密封的方式与所述容器的底部相连接。
10.根据权利要求9所述的金属管材制作方法，其特征在于：
在所述管(12，22)与所述容器的底部的连接部附近设置有一个网(28)，
所述网上分布有多个网眼，每个所述网眼的尺寸都足够地小，使得熔化的所述金属材料的表面张力能够阻止熔化的所述金属材料在重力作用下通过所述网眼下落。
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