CN104451232A - 一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，其主要技术方案为将现有熔体发泡法生产泡沫铝的熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡、成型、脱模几道工序进行整合，在一个环形轨道上完成所有工序。在熔炼环节，使用两台熔炼炉，一台熔炼、一台使用，保证持续的铝液供应；在成型环节，将发泡模具与成型模具制作成可单独移动的单元，多个单元在轨道上循环移动，配合两台熔炉持续的铝液供应，形成持续的泡沫铝生产。本发明所提出的方法，可以很好地匹配各环节之间的产能，充分利用了设备，提高了生产效率，同时方便了各种自动化控制设备的引入。本方法在原理上依旧基于传统的单模具发泡法，并未对核心工艺进行改变，但是以极低的成本实现了高可靠性的泡沫铝连续发泡生产，是对目前的熔体发泡泡沫铝生产的一种行之有效的改进。

Description

一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线

技术领域：

  本发明涉及一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，属材料加工设备领域。

背景技术：

  泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它具有密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等特点，在航天舰船、汽车防撞、道路隔音、建筑防火等领域得到了应用。

  泡沫铝的吸能具有良好的速率应变特性，即，应变速率越大，单位体积泡沫铝所能吸收的能量就越大，最高可达8～30J/cm³。泡沫铝的这种性能，使其成为最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔驰、宝马和本田等汽车大厂已经在汽车防撞梁、A柱、B柱等处使用泡沫铝材料，用于车体的防撞吸能。韩国今年派出的国际维和部队，其兵营所用材料也是泡沫铝，用于防止流弹和冷枪等。我国近期新疆维和行动中，也为部队配备了泡沫铝兵营，并为运兵车配备了泡沫铝防护板。

  泡沫铝传统制备方法中，熔体发泡法工艺如下：在铝液中加入增粘剂，搅拌均匀后加入发泡剂，放入到一定温度的模具中进行发泡而成。其具体的工具参数为：增粘剂采用钙粒，其添加温度对熔体的粘度有很大影响，温度越高粘度越大，在660℃添加2%Ca粒搅拌10min可以获得合适的熔体发泡粘度。折叶桨式搅拌器的搅拌效果理想，采用边加入边提高转速的方法添加TiH2易于将发泡剂分散均匀。选用粒度为74μmTiH2颗粒可以得到较高孔隙率的泡沫。氢化钛添加量宜在1.0～1.6%范围，发泡温度选择620～630℃范围，冷却方式在空气中自然缓冷，并使发泡槽温度高于熔体10℃。可以实现不同厚度500mm×1000mm×X的铝合金泡沫铝板材的制备。熔体发泡法制备泡沫铝的工艺过程和工艺流程图见图1、2。

  传统的熔体发泡法生产泡沫铝的制备过程多采用单套熔炉、发泡池、成型模具来完成，一个熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡、成型、脱模生产周期完成之后，将成型的泡沫铝块送往机加工工序进行切割。此种方法简单、可靠，但是设备利用率不高，生产效率低，限制了泡沫铝批量生产的产能。

  为了解决间隙式泡沫铝生产成本高的缺陷，美国专利US.pat6984356B2 描述了一种泡沫铝的连续制备方法，但该专利不能根据需要量对熔体进行在线增粘，也没有指出如何根据需要量来在线调整发泡剂从而得到具有不同孔隙率的泡沫铝产品。为了解决美国专利US.pat6984356B2 所存在的问题，中南大学周向阳等申请的专利CN100422363C、CN102312117A、CN201210499401.7A等提出了一系列基于熔体发泡法的连续生产泡沫铝板材的方法。该方法效率高、设备复杂，并且由于对传统生产工艺进行了彻底的改变，设备的设计、各环节的工艺控制、各工序之间的匹配等尚存在一些问题，因此目前无法在工业生产领域批量投产。

 

发明内容：

  为了解决以上方法存在的问题，本发明所提出的一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，采用一种居中的思路，提供了新的解决方法。本发明所述方法，并不对传统的成熟生产工艺进行修改，而是在设备的匹配、工序的移动上做修改，以极低的成本，通过多个间断式生产的复合，达成了一种近似连续的生产，解决了上述方法所存在的问题。

 使用一个环形或其他形式的回转形轨道，轨道外侧或内侧分别放置熔炉倾倒工位、增粘剂添加工位、发泡剂添加工位、吊装工位、脱模工位。保温发泡、成型在可移动的小车上完成。小车上安装保温发泡模具，模具配备带有锁死装置的自动搅拌桶，提起之后，搅拌桶自动卡住，不会下落。

 小车在轨道上通过人力、电力或其他动力行走。在倾倒工位，向模具内倾倒铝液；在添加工位，添加增粘剂、发泡剂；然后，小车搅拌桶启动，对铝液进行搅拌；在吊装工位，吊车将搅拌桶提起，桶内铝液流入模具；然后，小车沿轨道缓慢向前行走，在行走过程中完成保温发泡成型；最后，小车行走至脱模工位，进行脱模操作，将成型的泡沫铝块取出，送往机加工工序进行加工；小车重新走向熔炉，开始下一轮生产。

 轨道上配备多个同样的小车，按权利要求3中的次序依次进行操作，从而完成泡沫铝的连续生产。

 

有益效果：

 本发明所提出的方法，可以很好地匹配各环节之间的产能，充分利用了设备，提高了生产效率，同时方便了各种自动化控制设备的引入。本方法在原理上依旧基于传统的单模具发泡法，并不对传统的成熟生产工艺进行修改，而是在设备的匹配、工序的移动上做修改，以极低的成本，通过多个间断式生产的复合，以极低的成本实现了高可靠性的泡沫铝连续发泡生产，是对目前的熔体发泡泡沫铝生产的一种行之有效的改进。

 

附图说明：

  图1为采用采用熔体发泡法制备泡沫铝的工艺过程。

  图2为采用采用熔体发泡法制备泡沫铝的工艺流程图。

  图3为旋转多工位泡沫铝生产线示意图。

  图4为带有保温发泡模具的小车示意图。

  附图标记： 1 熔炉；2 添加工位； 3 吊装工位； 4 小车； 5 脱模工位；6 环形轨道 。

具体实施方式：

  为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。

  使用一个环形轨道，轨道内侧放置熔炉倾倒工位，外侧分别安置增粘剂添加工位、发泡剂添加工位、吊装工位、脱模工位，如图3。保温发泡、成型在可移动的小车上完成。小车上安装保温发泡模具，模具配备带有锁死装置的自动搅拌桶，提起之后，搅拌桶自动卡住，不会下落，如图4。

  小车在轨道上通过电力行走。在倾倒工位，向模具内倾倒铝液；在添加工位，添加增粘剂、发泡剂；然后，小车搅拌桶启动，对铝液进行搅拌；在吊装工位，吊车将搅拌桶提起，桶内铝液流入模具；然后，小车沿轨道缓慢向前行走，在行走过程中完成保温发泡成型；最后，小车行走至脱模工位，进行脱模操作，将成型的泡沫铝块取出，送往机加工工序进行加工。

 发泡温度750°C，搅拌速度1000转/分，搅拌时间3分钟，保温时间5分钟。 

 所生产泡沫铝产品，其孔隙率为80%，密度为0.6×10³ kg/m³，抗压强度为20MPa。

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，其特征在于：使用一个环形或其他形式的回转形轨道，轨道外侧或内侧分别放置熔炉倾倒工位、增粘剂添加工位、发泡剂添加工位、吊装工位、脱模工位。

2.一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，其特征在于：保温发泡、成型在可移动的小车上完成，小车上安装保温发泡模具，模具配备带有锁死装置的自动搅拌桶，提起之后，搅拌桶自动卡住，不会下落。

3.一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，其特征在于：小车在轨道上通过人力、电力或其他动力行走，在倾倒工位，向模具内倾倒铝液；在添加工位，添加增粘剂、发泡剂；然后，小车搅拌桶启动，对铝液进行搅拌；在吊装工位，吊车将搅拌桶提起，桶内铝液流入模具；然后，小车沿轨道缓慢向前行走，在行走过程中完成保温发泡成型；最后，小车行走至脱模工位，进行脱模操作，将成型的泡沫铝块取出，送往机加工工序进行加工；小车重新走向熔炉，开始下一轮生产。

4.一种基于熔体发泡法的旋转多工位泡沫铝生产线，其特征在于：轨道上配备多个同样的小车，按权利要求3中的次序依次进行操作，从而完成泡沫铝的连续生产。