CN104589567B - 一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，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，在一台设备上完成所有工序。在熔炼室，加入铝合金溶液或铝原料，同时加热或保温。在加料室，加入增粘剂、发泡剂，同时利用桨叶进行快速定向搅拌，迅速完成搅拌，同时将搅拌好的铝液利用高压螺杆推向高压发泡室。在高压发泡室，对铝合金进行保温、发泡，同时对铝溶液进行加压应力处理，使其具有一定的预应力，从而改善其机械性能。然后，将发泡完成的泡沫铝在半固态下用螺杆推向成型室，并通过轧辊提取的方式，将半固态泡沫铝连续成型，形成泡沫铝板材。
Description
技术领域：
本发明涉及一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，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。
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。同时，在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：
一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：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，在一台设备上完成所有工序。在熔炼室，加入铝合金溶液或铝原料，同时加热或保温。在加料室，加入增粘剂、发泡剂，同时利用桨叶进行快速定向搅拌，迅速完成搅拌，同时将搅拌好的铝液利用高压螺杆推向高压发泡室。在高压发泡室，对铝合金进行保温、发泡，同时对铝溶液进行加压应力处理，使其具有一定的预应力，从而改善其机械性能。然后，将发泡完成的泡沫铝在半固态下用螺杆推向成型室，并通过轧辊提取的方式，将半固态泡沫铝连续成型，形成泡沫铝板材。
设备分为熔炼室、加料室、高压发泡室和成型室几个部分。
在加料室，设备采用螺旋桨定向推进的方式，将加入的发泡剂、增粘剂与铝合金溶液充分混合，同时送往底部螺杆。
在加料室和高压发泡室，设备采用螺杆推进的方式将铝溶液送往下一个环节，同时将铝溶液组织细化，将泡沫铝气泡细化，改善机械性能。
在高压发泡室，设备由外界通高压空气，气压为0.2~0.5MPa。
在高压发泡室，底部温度控制为560~600°C，保持铝合金在半固态，进而利用螺杆推进的方式送往成型环节。
在成型环节，温度控制为560~600°C，保持泡沫铝铝合金在半固态。
在成型环节，设备利用旋转轧辊将半固态泡沫铝提起、压制，进而完成连续泡沫铝板材的生产。
有益效果：
本方法在工艺上基于发泡法，利用单台设备，将过去多道工序的间断式生产改进为连续不间断生产，大大提高了生产率和成型尺寸。螺杆搅拌、挤压的引入，使得泡沫铝气泡可以充分细化，改善了其机械性能。并且，在加压环节，对铝合金进行预应力处理，使得材料在使用过程中，对剪切力、交变载荷的承受能力大大提升。本发明专利所提出的方法，是高效率、高性能的泡沫铝连续生产方法。
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。
附图标记： 1熔炼室；2 加料室； 3 高压发泡室； 4 铝液； 5搅拌螺旋桨；6 推进螺杆； 7 高压空气进气口； 8 半固态泡沫铝； 9 轧辊； 10 成型泡沫铝板材。
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。
在熔炼室，加入A356铝合金溶液，同时保温在680~720°C。
在加料室，加入2%增粘剂、1.5% TiH2发泡剂，发泡温度680~720°C。同时利用桨叶进行快速定向搅拌，迅速完成搅拌，同时将搅拌好的铝液利用高压螺杆推向高压发泡室。搅拌速度1000转/分。
在高压发泡室，对铝合金进行保温、发泡，同时对铝溶液进行加压应力处理，气压为0.3MPa。底部温度控制为580°C，保持铝合金在半固态，进而利用螺杆推进的方式送往成型环节。
在成型环节，温度控制为580°C，保持泡沫铝铝合金在半固态。利用旋转轧辊将半固态泡沫铝提起、压制，进而完成连续泡沫铝板材的生产。
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 (8)
1.一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：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，在一台设备上完成所有工序，在熔炼室，加入铝合金溶液或铝原料，同时加热或保温，在加料室，加入增粘剂、发泡剂，同时利用桨叶进行快速定向搅拌，迅速完成搅拌，同时将搅拌好的铝液利用高压螺杆推向高压发泡室，在高压发泡室，对铝合金进行保温、发泡，同时对铝溶液进行加压应力处理，使其具有一定的预应力，从而改善其机械性能，然后，将发泡完成的泡沫铝在半固态下用螺杆推向成型室，并通过轧辊提取的方式，将半固态泡沫铝连续成型，形成泡沫铝板材。
2.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：设备分为熔炼室、加料室、高压发泡室和成型室几个部分。
3.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在加料室，设备采用螺旋桨定向推进的方式，将加入的发泡剂、增粘剂与铝合金溶液充分混合，同时送往底部螺杆。
4.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在加料室和高压发泡室，设备采用螺杆推进的方式将铝溶液送往下一个环节，同时将铝溶液组织细化，将泡沫铝气泡细化，改善机械性能。
5.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在高压发泡室，设备由外界通高压空气，气压为0.2～0.5MPa。
6.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在高压发泡室，底部温度控制为560～600℃，保持铝合金在半固态，进而利用螺杆推进的方式送往成型环节。
7.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在成型环节，温度控制为560～600℃，保持泡沫铝铝合金在半固态。
8.根据权利1所述的一种采用螺杆推进和加压发泡的连续泡沫铝板材生产线，其特征在于：在成型环节，设备利用旋转轧辊将半固态泡沫铝提起、压制，进而完成连续泡沫铝板材的生产。
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| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 236500 Anhui city of Fuyang Province Jieshou City Xicheng Industrial Park, North Ring Road Patentee after: Anhui Yiming new Mstar Technology Ltd Address before: 236500 Anhui city of Fuyang Province Jieshou City Xicheng Industrial Park Patentee before: JIESHOU YIMING NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Continuous foamed aluminum sheet material production line utilizing screw pushing and pressurization foaming Effective date of registration: 20181116 Granted publication date: 20170222 Pledgee: The development of small and medium-sized enterprises financing Company Limited by Guarantee Jieshou City Pledgor: Anhui Yiming new Mstar Technology Ltd Registration number: 2018340000647 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200408 Granted publication date: 20170222 Pledgee: The development of small and medium-sized enterprises financing Company Limited by Guarantee Jieshou City Pledgor: ANHUI YIMING NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2018340000647 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Continuous foamed aluminum sheet material production line utilizing screw pushing and pressurization foaming Effective date of registration: 20200408 Granted publication date: 20170222 Pledgee: The development of small and medium-sized enterprises financing Company Limited by Guarantee Jieshou City Pledgor: ANHUI YIMING NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000292 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210421 Granted publication date: 20170222 Pledgee: The development of small and medium-sized enterprises financing Company Limited by Guarantee Jieshou City Pledgor: ANHUI YIMING NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000292 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |