CN102179489A

CN102179489A - 一种金属线材的制造装置

Info

Publication number: CN102179489A
Application number: CN 201110089225
Authority: CN
Inventors: 陈�胜; 马鑫; 徐金华; 吴建新; 吴建雄
Original assignee: YICHENGDA INDUSTRIAL Co Ltd SHENZHEN CITY; Yichengda Manufacturing (kunshan) Co Ltd Soldering
Current assignee: YICHENGDA INDUSTRIAL Co Ltd SHENZHEN CITY; Yichengda Manufacturing (kunshan) Co Ltd Soldering
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-09-14

Abstract

一种金属线材的制造装置，包括金属容纳通道、电磁感应与控制系统及冷却系统，其中金属容纳通道设有一开口，熔融金属通过该金属容纳通道的一开口进入该金属容纳通道中；而电磁感应与控制系统设于该金属容纳通道外围，用以形成的电磁场，以约束金属容纳通道中熔融金属的流通量，并且熔融金属在电磁感应与控制系统形成的磁场力的作用下不断运动，打碎粗大的枝晶，形成均匀的组织成分；冷却系统用于该金属容纳通道外围，用以将电磁感应与控制系统处理过的熔融金属凝固成线材。

Description

一种金属线材的制造装置

技术领域

本发明涉及一种金属线材的制造装置，属于金属加工领域。

背景技术

钎料合金是用于钎焊工艺中很重要的材料，根据使用温度不同，一般分为软钎料和硬钎料。使用温度在450摄氏度以下的称为软钎料。钎料合金根据其根据具体应用可分为很多系列和规格，以软钎料合金为例，可分为锡基、铅基、铋基等二元系、三元系和多元系的锭、条、丝、片、棒、膏、环、粒等。钎料合金焊丝是钎料产品中最主要的品种之一，一般用于机器自动焊接或手工焊接等。常规制作钎料合金丝的方法是挤压-拉拔法，即将合金熔炼后，铸造成圆筒，然后放入挤压机中，挤压成一定直径的锡线；这种挤压工艺由于受到挤压比的限制，一般挤出来锡线的直径较粗，可通过后续的拉拔工艺，制成更细的锡线。

以目前广泛使用的Sn-0.5Ag-0.7Cu钎料合金为例，目前工业上一般的制作流程如下：把合金按照成分配比放入熔炉中熔化，搅拌均匀后，浇铸成直径为84mm的锡筒；然后将此锡筒放在挤压机上，在一定的温度下，挤压成直径为9mm的锡线；可以根据实际使用需要，经过不同的拉丝模具，最终拉制成直径为0.18～3.0mm粗的锡线，然后绕制成卷，供机器或手工焊接用。

这种制作方法的好处是工艺简单、效率较高、工艺成本较低、设备简单、投资费用低、可用于连续生产有芯或实芯锡线。但是这种方法的缺陷是：对于一些塑性差、无法通过挤压或拉拔成形的合金，是无法通过这种工艺挤压成线材的。

随着电子连接技术的发展，目前在很多特殊场合需要一些特殊的钎料合金丝，如Bi-2.5Ag高温钎料丝、Sn-58Bi低温钎料丝、Sn-Sb-Cu巴氏合金丝等。这些合金的共同特点是，塑性较差，机械变形能力很差，很难通过挤压或拉拔等制成直径较细的线，低成本、高效率地生产这些合金的线材或丝材，一直是为钎焊材料生产领域的难题。

电磁铸造技术(Electromagnetic casting—EMC)，是近年来发展很快的一种无模半连续铸造技术，由前苏联学者Getselev在20世纪60年代末开发成功，随后在美国、瑞士等国得到大力推广并实现产业化。电磁铸造技术用水冷铜线圈电磁感应器替代普通连铸中的铝制结晶器，仅利用电磁力支撑和约束液体金属成型。液态金属凝固过程中受到电磁场、温度场、流场等复杂三维场的综合作用，是当今国际上铸造铝及其合金常用的先进的铸造方法之一。

使用电磁线圈作为结晶器，与传统的水冷模相比，制作出的铸锭的晶粒细小、结构均匀、表面质量优异。由于无模铸造，液体金属在保持自由表面的状态下水冷强迫凝固。所以，铸锭表面光亮，无冷隔、偏析瘤和拉、划伤等缺陷，在扁锭进一步加工前可以少铣面甚至不铣面。电磁铸造过程中伴随着电磁搅拌作用，易使枝晶折断，形成大量新晶核，细化了晶粒，从而得到致密均匀的组织。此外，电磁铸造法减少了微观和宏观的偏析，电磁搅拌作用均匀了溶质，使得铸锭截面内宏观偏析情况得到改善。采用直接喷水冷却，冷却强度高，大量溶质固溶在晶内，减小了微观偏析的程度，同时，消除了传统半连续铸造过程中表层易出现的粗大晶粒带，因此后续加工性能，特别是压延性能大大提高。另外，由于冷却强度增加，凝固速度加大，所以铸造速度高，电磁铸造的铸造速度一般比连续铸造法提高10～30％，提高了生产效率。

目前电磁铸造法一般均用来生产有色金属、特别是铝合金的扁锭、薄板或圆锭。扁锭的尺寸一般超过1500mmX500mmX6000mm，单个扁锭的重量能超过20吨；薄板一般可达到500mmX10mmX2000mm以上；圆锭直径一般从100mm到1000mm不等。扁锭在铸造后，经过铣面、预热然后进行热轧；而圆锭在铸造后，一般锯切后进行型材挤压。

发明内容

本发明目的在于提供一种全新的精密电磁铸造有色合金线材的制造装置，特别适用于制备难以通过挤压、拉拔工艺等传统工艺制备的钎料合金线材。

为实现上述目的，实施本发明金属线材的制造装置包括：

金属容纳通道，设有一开口，熔融金属通过该金属容纳通道的一开口进入该金属容纳通道中；

电磁感应与控制系统，设于该金属容纳通道外围，用以形成的电磁场，以约束金属容纳通道中熔融金属的流通量，并且熔融金属在电磁感应与控制系统形成的磁场力的作用下不断运动，打碎粗大的枝晶，形成均匀的组织成分；

冷却系统，设于该金属容纳通道外围，用以将电磁感应与控制系统处理过的熔融金属凝固成线材。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置还包括一个导向与速度、长度测量系统，用以将线材引导到需要的方向上，同时进行线材铸造速度与铸造长度的测量。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置还包括一个牵引与绕线系统，用以牵引线材向前运动并将线材绕指成卷备用。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置在牵引装置的前面还设有一个自动标记系统，用以对线材进行打标、喷码、也可以用来对有问题的线材进行特殊的标记。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置在熔融金属的入口处还设有一温度测量和控制系统，用以控制熔融金属的温度。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置在冷却系统之后还设有一线径测量系统，用以对凝固后的线材进行尺寸的测量，同时将测得的数据反馈给温度控制系统、电磁感应与控制系统、冷却系统、牵引系统及标记系统，用以综合控制铸造的温度和速度，以及对线材进行标识。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置在电磁感应与控制系统的周围还设有一套屏蔽系统，用以将电磁场限制在一定的范围内，防止对操作人员或环境造成伤害。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置的冷却系统为液体介质冷却系统。

依据上述主要特征，该金属线材的制造装置的冷却系统为气体介质冷却系统。

与现有技术相比较，实施本发明的金属线材的制造装置利用精密电磁铸造技术，能制备出表面光洁度好、晶粒细小致密的有色金属线材，在成材后，既可直接使用，也可用于后续辊轧、挤压、拉拔，本方法制备金属线材具有工艺简单、成本较低、效率较高等优点。

附图说明

图1为实施本发明的金属线材的制造装置的组成柜架示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，实施本发明金属线材的制造装置1包括：

金属容纳通道10，设有一开口100，熔融金属11通过该开口100进入该金属容纳通道10中；

电磁感应与控制系统12，设于该金属容纳通道10外围，用以形成的电磁场，以约束金属容纳通道10中熔融金属11的流通量，并且熔融金属11在电磁感应与控制系统12形成的磁场力的作用下不断运动，打碎粗大的枝晶，形成均匀的组织成分；

冷却系统13，设于该金属容纳通道10外围，用以将电磁感应与控制系统12处理过的熔融金属11凝固成线材。

另外，该金属线材的制造装置1在金属容纳通道10的开口100处还设有一温度测量和控制系统14，用以测量及控制熔融金属11的温度。并且，在入口与电磁感应与控制系统12之间还设有一套屏蔽系统15，用以将电磁场限制在一定的范围内，防止对操作人员或环境造成伤害。

再者，该金属线材的制造装置1在冷却系统13之后还设有一线径测量系统16，用以对凝固后的线材进行尺寸的测量，同时将测得的数据反馈给温度测量和控制系统14、电磁感应与控制系统12、冷却系统13、牵引与绕线系统18（容后详述）及自动标记系统19，用以综合控制铸造的温度和速度，以及对线材进行标识。另外，该金属线材的制造装置1在线径测量系统16之后还设有一导向与速度、长度测量系统17，用以将经过冷却系统13处理后的线材引导到需要的方向上，同时进行线材铸造速度与铸造长度的测量，而牵引与绕线系统18设在导向与速度、长度测量系统17之后，用以牵引线材向前运动并将线材绕指成卷备用。同时，该金属线材的制造装置1在牵引与绕线系统18的前面还设有一个自动标记系统19，用以对线材进行打标、喷码、也可以用来对有问题的线材进行特殊的标记。

在具体实施时，该金属线材的制造装置1的冷却系统13可为液体介质冷却系统或气体介质冷却系统。

通过上述的结构，当熔融金属11通过开口100进料，由于受到电磁感应与控制系统12所形成的电磁场的约束，因而被限制在一定的尺寸范围内；在电磁感应与控制系统12形成的磁场力的作用下，熔融金属11在此非接触的结晶器中不断运动，打碎粗大的枝晶，形成均匀的组织成分；在冷却系统13的作用下，熔融金属11凝固成线材；冷却系统13可以使用液体介质冷却，也可使用气体介质冷却。通过设在冷却系统13下面的线径测量系统16对凝固后的线材进行尺寸（如直径）的测量。并通过在冷却系统13的后端的导向与速度、长度测量系统17将线材引导到需要的方向上，同时进行线材铸造速度与铸造长度的测量。而在导向与速度、长度测量系统17的后端的牵引与绕线系统18是线材向前运动的主要动力来源，并将线材绕指成卷备用。同时在牵引与绕线系统18的前面的自动标记系统19可以用来对线材进行打标、喷码、也可以用来对有问题的线材进行特殊的标记。

与现有技术相比较，本发明采用精密电磁铸造的方法制造线材，解决了目前制造塑性较差的金属线材时遇到的不易通过挤压或拉拔成形、加工性能差、成品率低、效率低等问题，从而可以对各种成分的金属材料，特别是脆性较大的金属材料进行铸造成丝。与常规的挤压-拉拔法或水冷模铸造法相比，本发明可以将一些塑性很差的金属铸造成尺寸均匀的线材，制备的线材具有良好的表面光洁度、无传统铸造方法所特有的竹节或冷隔等缺陷，线径一致性好，内部具有较细的晶粒组织，因而具有更好的塑性变形能力，可直接使用，也可用于后续加工。特别是对于生产特种线材（如脆性较大的金属线材）或直径为0.2-10.0mm的金属线材，本发明具有巨大的实用价值。

Claims

1.一种金属线材的制造装置，包括：

2.如权利要求1所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置还包括一个导向与速度、长度测量系统，用以将线材引导到需要的方向上，同时进行线材铸造速度与铸造长度的测量。

3.如权利要求2所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置还包括一个牵引与绕线系统，用以牵引线材向前运动并将线材绕指成卷备用。

4.如权利要求3所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置在牵引装置的前面还设有一个自动标记系统，用以对线材进行打标、喷码、也可以用来对有问题的线材进行特殊的标记。

5.如权利要求4所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置在熔融金属的入口处还设有一温度测量和控制系统，用以控制熔融金属的温度。

6.如权利要求5所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置在冷却系统之后还设有一线径测量系统，用以对凝固后的线材进行尺寸的测量，同时将测得的数据反馈给温度控制系统、电磁感应与控制系统、冷却系统、牵引系统及标记系统，用以综合控制铸造的温度和速度，以及对线材进行标识。

7.如权利要求6所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置在电磁感应与控制系统的周围还设有一套屏蔽系统，用以将电磁场限制在一定的范围内，防止对操作人员或环境造成伤害。

8.如权利要求1所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置的冷却系统为液体介质冷却系统。

9.如权利要求1所述的金属线材的制造装置，其特征在于：该金属线材的制造装置的冷却系统为气体介质冷却系统。