CN104480340A - 一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺。现有熔体发泡法生产泡沫铝包含熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡、成型、脱模几道工序。本发明对发泡模具进行改造，在发泡模具上方安装活动盖板，可以上下移动，并且有一定的密封效果。在保温发泡的过程中，当产生的气泡上升，造成底部气泡少，顶部气泡多时，将活动盖板移至泡沫铝表面，并翻转模具，使活动盖板朝下。此时，气泡较多的泡沫铝被翻转到底部。同时，附加一定程度的震动，使得气泡在震动下上升，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。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，但是以极低的成本改进了熔体发泡法气泡上浮造成泡沫铝密度不均匀的问题，具有高可靠性和可实施性，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

一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺

技术领域：

本发明属金属材料加工工艺领域，尤其涉及一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺。

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。

  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。

传统的熔体发泡法生产泡沫铝的制备过程中，在保温发泡环节，由于受重力影响，泡沫铝中的气泡形成后自然上浮，而铝液下沉，很容易形成沿竖直方向分布的密度梯度，即，底部铝液多，密度大，而顶部气泡多，密度小。熔体发泡法的这种特性，限制了其成品率，从而提高了生产成本，限制了泡沫铝在工程上的大批量应用。

为了解决间隙式泡沫铝密度不均匀的问题，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。该方法利用竖直方向的连续生产，避开了泡沫铝成品中密度梯度的问题。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。也就是说，目前已经投产的泡沫铝生产工艺中，尚没有成熟的办法解决密度梯度的问题。

发明内容：

为了解决以上问题，本发明提出了一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺。现有熔体发泡法生产泡沫铝包含熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡、成型、脱模几道工序。本发明对发泡模具进行改造，在发泡模具上方安装活动盖板，可以上下移动，并且有一定的密封效果。在保温发泡的过程中，当产生的气泡上升，造成底部气泡少，顶部气泡多时，将活动盖板移至泡沫铝表面，并翻转模具，使活动盖板朝下。此时，气泡较多的泡沫铝被翻转到底部。同时，附加一定程度的震动，使得气泡在震动下上升，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。

活动盖板3在发泡模具1上的移动为轨道式移动，仅可沿上下方向移动，并且可以采取机械方式锁死。活动盖板3上开气孔，气孔直径在0.5~2mm之间。气孔为莲花形，气孔上安装对应尺寸的气塞，则可以形成一圈微小的气体通道，排出泡沫铝生长过程中的气体，同时在翻转时铝液凝固，无法沿气孔流出。

翻转时机控制在泡沫铝温度550~600°C，此时，铝合金为半固态，流动性急剧下降，产生气泡不容易移动、破裂，方便做进一步处理。

震动采用机械方式，通过模具支架直接导入。震动频率在10~100Hz之间，震动时间1~3分钟。

有益效果：

本发明所提出的方法，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，但是以极低的成本改进了熔体发泡法气泡上浮造成泡沫铝密度不均匀的问题，具有高可靠性和可实施性，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为翻转振动法改进的熔体发泡法制备泡沫铝的工艺过程。

  图2为翻转振动法生产泡沫铝示意图（翻转前）。

图3为翻转振动法生产泡沫铝示意图（翻转后）。

附图标记： 1 发泡模具；2 泡沫铝； 3 活动盖板。

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。

活动盖板3在发泡模具1上的移动为轨道式移动，仅可沿上下方向移动，并且可以采取机械方式锁死。活动盖板3上开气孔，气孔直径1mm。气孔为莲花形，气孔上安装对应尺寸的气塞，则可以形成一圈微小的气体通道，排出泡沫铝生长过程中的气体，同时在翻转时铝液凝固，无法沿气孔流出。

  翻转时机控制在泡沫铝温度580°C。

震动采用机械方式，通过模具支架直接导入。震动频率20Hz，震动时间1分钟。

所生产泡沫铝产品，其孔隙率为90%，平均气泡直径在3mm，孔隙率和密度的误差范围在±3%以内。

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)

1.一种采用翻转振动法生产泡沫铝的改进工艺，其特征在于：发泡模具进行改造，在发泡模具上方安装活动盖板3，可以上下移动，并且有一定的密封效果，在保温发泡的过程中，当产生的气泡上升，造成底部气泡少，顶部气泡多时，将活动盖板3移至泡沫铝表面，并翻转模具，使活动盖板朝下，此时，气泡较多的泡沫铝被翻转到底部，同时，附加一定程度的震动，使得气泡在震动下上升，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。

2.根据权利1所述的泡沫铝生产改进工艺，其特征在于：活动盖板3在发泡模具1上的移动为轨道式移动，仅可沿上下方向移动，并且可以采取机械方式锁死，活动盖板3上开气孔，气孔直径在0.5~2mm之间，气孔为莲花形，气孔上安装对应尺寸的气塞，则可以形成一圈微小的气体通道，排出泡沫铝生长过程中的气体，同时在翻转时铝液凝固，无法沿气孔流出。

3.根据权利1所述的泡沫铝生产改进工艺，其特征在于：翻转时机控制在泡沫铝温度550~600°C，此时，铝合金为半固态，流动性急剧下降，产生气泡不容易移动、破裂，方便做进一步处理。

4.根据权利1所述的泡沫铝生产改进工艺，其特征在于： 震动采用机械方式，通过模具支架直接导入，震动频率在10~100Hz之间，震动时间1~3分钟。