CN106392026B - 金属复合材料成型装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属复合材料成型装置及工艺，用于金属管的复合材料成型，该装置包括结晶器、密封罩、感应加热器、浇注斗、下浇注包、伺服电机、丝杠、上浇注包、上浇注管、封口罩、引锭杆、升降台、冷水箱和安装架；该工艺步骤包括1)将金属管置于带有密封罩的结晶器内；2)分别对金属管的中心孔和金属管与结晶器形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；3)步骤2)中浇注一段时间后，对浇注完成的复合材料逐步引出。本发明通过双腔室结晶器，提高了金属复合材料的性能；通过设于引锭杆端部的冷水箱实现了对结晶器的密封和浇注液的冷却，能够实现在浇注一段时间后逐步引出部分完成材料复合的金属管，实现了连续不断生产，且提高了生产效率。

Description

金属复合材料成型装置及工艺

技术领域

本发明属于金属复合材料制备技术领域，特别涉及一种金属复合材料成型装置及工艺。

背景技术

现有的层状金属复合板的制造方法有爆炸复合法、离心铸造复合法、电磁连铸法等，其中，电磁连铸法结构复杂，成本高；爆炸法不能连续生产，且工艺过程不易控制，存在生产效率低、复合结构性能不稳定的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的金属复合材料成型不能集连续生产、结构稳定且成本低与一体的技术问题，本发明提供一种成本低、性能稳定且能够连续生产的金属复合材料成型装置及工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种金属复合材料成型装置，用于金属管的复合材料成型，包括结晶器、密封罩、感应加热器、浇注斗、下浇注包、伺服电机、丝杠、上浇注包、上输料管、上浇注管、封口罩；引锭杆、升降台、冷水箱和安装架，

所述上浇注包、下浇注包和结晶器从上到下依次安装于所述安装架上；

所述结晶器具有内腔和外腔，所述内腔设有感应加热器，所述外腔的上下两端分别设有用于冷却水流出和流入的出水口和进水口；

所述浇注斗设置于所述结晶器的上端面上，并设有用于盖住部分所述浇注斗的顶盖，所述顶盖和浇注斗的斗壁形成有入口，以将所述下浇注包内的金属液引入所述浇注斗内，所述浇注斗的底部设有下浇注管；

所述密封罩固定于所述浇注斗的顶盖上，且所述密封罩的顶面设有用于所述金属管穿过的孔洞，所述孔洞的外围设有环槽，所述环槽用于插接所述封口罩的底面设置的凸缘；所述环槽的外侧设有用于与所述封口罩铰接的铰接块，与所述铰接块相对的一侧设有用于将所述封口罩锁紧于所述密封罩顶部的锁扣；所述封口罩为弧形，其顶面开口，并在开口的内壁上设有弹性且耐高温的密封圈；

所述上浇注包通过升降板连接到所述丝杠上，所述丝杠垂直设于所述安装架上，且与所述伺服电机连接，所述上输料管连接于所述上浇注包上，所述上输料管的末端连接有上浇注管，用于通过所述封口罩的开口伸入至所述金属管的中心孔内；

所述引锭杆设于所述升降台上，所述冷水箱设于所述引锭杆的上端，用于在所述升降台上升时，使所述冷水箱封住所述结晶器的下端口，所述冷水箱上设有进水管和出水管。

作为优选，所述冷水箱的顶面上设有与所述冷水箱可拆卸连接的连接板。

作为进一步优选，所述连接板的中心正对所述金属管的中心，且所述连接板的中心处设有内凹槽。

作为优选，所述密封罩内设有用于夹持所述金属管的夹送辊。

作为优选，所述密封罩内设有电极。

作为优选，所述所述密封罩的内壁上安装有超声波振动器。

作为优选，所述升降板与所述上浇注包的底部弹性连接；所述上浇注包的顶部设有升降机构，所述升降机构连接有提升杆，所述提升杆与所述上输料管连接，用于在所述升降机构的驱动下，通过所述提升杆使所述上浇注管上升一定距离。

一种金属复合材料成型工艺，包括如下步骤：

1)打开封口罩，将所述金属管置于带有密封罩的结晶器内；

2)启动伺服电机，使所述上浇注包沿所述丝杠下降，以将所述上浇注管通过所述封口罩的开口伸入至所述金属管的中心孔内下端一定距离；

3)锁紧所述封口罩，按设定好的工艺分别对所述金属管的中心孔和所述金属管与所述结晶器形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；

4)步骤3)中浇注一段时间后，对浇注完成的部分进行冷却，然后将浇注完成的部分引出所述结晶器，并使完成浇注的部分形成对结晶器的密封，以逐步完成剩余部分的浇注，直至完成整个金属管的浇注成型，最后将复合完成的金属管整体引出，以进行下一个金属管的复合材料成型。

作为优选，在所述步骤1)之前，还有一个预热的步骤，该步骤中，先接通感应加热器的电源，使感应加热器预热结晶器的环形腔和金属管，预热一段时间后，再接通电极的电源，使电极对缓慢进入的金属管的外壁加热。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明结构和工艺简单，易于实现，通过在充有保护气的密封腔内实现密封浇注，使金属管不会被氧化；通过设置能够流通冷却水和加热的双腔室结晶器，提高了金属复合材料的性能；通过设于引锭杆端部的冷水箱实现了对结晶器的密封和浇注液的冷却，能够实现在浇注一段时间后引出部分完成材料复合的金属管，并进一步浇注，因此，实现了连续不断生产，且提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明中的一种金属复合材料成型装置的结构示意图；

图2为图1中的A放大图；

图3为本发明中的一种金属复合材料成型装置的浇注斗的俯视示意图；

图4为本发明中的一种金属复合材料成型装置的密封罩的俯视示意图。

图中：

1－结晶器； 101-内腔；

102-外腔； 103-进水口；

104-出水口； 2-感应加热器；

3-浇注斗； 301-下浇注管；

302-顶盖；

4-密封罩； 401-孔洞；

402-环槽； 403-锁扣；

404-进气口； 405-铰接块；

5-电极；

6-超声波振动器； 7-夹送辊；

8-引锭杆； 9-冷水箱；

901-进水管； 902-出水管；

10-拆卸板； 11-伺服电机；

12-丝杠； 13-下浇注包；

14-升降板； 15-上浇注包；

16-上输料管； 17-上浇注管；

18-封口罩； 19-安装架；

20-金属管； 21-升降台；

22-倾斜轨道； 23-水平轨道；

24-升降机构； 25-提升杆；

26-密封圈。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例公开了一种金属复合材料成型装置，用于金属管20的复合材料成型，包括结晶器1、密封罩4、感应加热器2、浇注斗3、下浇注包13、上浇注包15、上输料管16、上浇注管17、伺服电机11、丝杠12、封口罩18、引锭杆8、升降台21、冷水箱9和安装架19。其中，上浇注包15、下浇注包13和结晶器1从上到下依次安装于安装架19上。

结晶器1具有内腔101和外腔102，内腔101设有感应加热器2，外腔102的上下两端分别设有出水口104和进水口103，冷水从进水口103进入外腔，以冷却浇注后的金属复合材料，并从出水口104流出。浇注斗3设置于结晶器1的上端面上，并设有用于盖住部分浇注斗的顶盖302，如图3所示，顶盖302和浇注斗3的斗壁形成有入口，以将下浇注包13内的金属液引入浇注斗3内，浇注斗3的底部设有下伸入至结晶器1内的下浇注管301。

密封罩4固定于浇注斗1的顶盖302上，密封罩4的顶面设有用于金属管20穿过的孔洞401，孔洞401的外围设有环槽402，环槽402用于插接封口罩18的底面设置的凸缘(图中未示出)；环槽402的外侧设有用于与封口罩18铰接的铰接块405，与铰接块405相对的一侧设有用于将封口罩18锁紧于密封罩18的顶部的锁扣403；封口罩18为弧形，其顶面开口，并在开口的内壁上设有弹性且耐高温的密封圈26；密封罩4的侧面设有进气管404，以冲入保护气体。

上浇注包15通过升降板14连接到丝杠12上，丝杠12垂直设于安装架19上，且与伺服电机11连接，上输料管16连接于上浇注包15上，上输料管16的末端连接有上浇注管17，用于通过封口罩18的开口伸入至金属管20的中心孔内。这样的结构可以提升浇注质量，避免产生离析、汽包等，使复合材料层性能更稳定。

为了使上浇注管17可以微调上升的高度，升降板14与上浇注包15的底部弹性连接；安装架19上设有升降机构24，升降机构24连接有提升杆25，提升杆25与上输料管16连接，用于在升降机构24的驱动下，通过提升杆25使上浇注管17上升一定距离。

引锭杆8设于升降台21上，升降台21位于结晶器1的下方，冷水箱9设于引锭杆8的上端，用于在升降台21上升时，使冷水箱9封住结晶器1的下端口，冷水箱9上设有进水管901和出水管902。

本实施例中，在冷水箱9的顶面上设有与冷水箱9可拆卸连接的连接板10，以在金属管20完成材料复合，并脱离结晶器1后，使冷水箱9与金属管20脱离，备用。

如图2所示，本实施例中，连接板10的中心正对金属管20的中心，且连接板20的中心处设有内凹槽，使浇注后的金属液能够紧密地与连接板10结合。

本实施例中，密封罩4内设有用于夹持金属管20的夹送辊7，使金属管20能够更稳定地位于结晶器1内。

密封罩4内还设有电极5，以对金属管10进行进一步加热。

密封罩4的内壁上安装有超声波振动器6，以对结晶器1内的浇注液进行均匀化和细化处理。

上述金属复合材料成型装置的金属复合材料成型工艺，包括如下步骤：

1)打开封口罩18，将金属管20置于带有密封罩4的结晶器1内；

2)启动伺服电机11，使上浇注包15沿丝杠12下降，以将上浇注管17通过封口罩18的开口伸入至金属管18的中心孔内下端一定距离；

3)锁紧封口罩18，按设定好的工艺分别对金属管20的中心孔和金属管20与结晶器1形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；

4)步骤3)中浇注一段时间后，对浇注完成的部分进行冷却，然后将浇注完成的部分引出结晶器1，并使完成浇注的部分形成对结晶器1的密封，以逐步完成剩余部分的浇注，直至完成整个金属管20的浇注成型，最后将复合完成的金属管20整体引出，以进行下一个金属管20的复合材料成型。

其中，在步骤1)之前，还有一个预热的步骤，该步骤中，先接通感应加热器2的电源，使感应加热器2预热结晶器1的环形腔和金属管20，预热一段时间后，再接通电极5的电源，使电极5对缓慢进入的金属管20的外壁加热。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种金属复合材料成型装置，用于金属管的复合材料成型，包括结晶器、密封罩、感应加热器、浇注斗、下浇注包、伺服电机、丝杠、上浇注包、上输料管、上浇注管、封口罩；引锭杆、升降台、冷水箱和安装架，其特征在于，

所述上浇注包、下浇注包和结晶器从上到下依次安装于所述安装架上；

所述结晶器具有内腔和外腔，所述内腔设有感应加热器，所述外腔的上下两端分别设有用于冷却水流出和流入的出水口和进水口；

所述浇注斗设置于所述结晶器的上端面上，并设有用于盖住部分所述浇注斗的顶盖，所述顶盖和浇注斗的斗壁形成有入口，以将所述下浇注包内的金属液引入所述浇注斗内，所述浇注斗的底部设有下浇注管；

所述密封罩固定于所述浇注斗的顶盖上，且所述密封罩的顶面设有用于所述金属管穿过的孔洞，所述孔洞的外围设有环槽，所述环槽用于插接所述封口罩的底面设置的凸缘；所述环槽的外侧设有用于与所述封口罩铰接的铰接块，与所述铰接块相对的一侧设有用于将所述封口罩锁紧于所述密封罩顶部的锁扣；所述封口罩为弧形，其顶面开口，并在开口的内壁上设有弹性且耐高温的密封圈；

所述上浇注包通过升降板连接到所述丝杠上，所述丝杠竖直设于所述安装架上，且与所述伺服电机连接，所述上输料管连接于所述上浇注包上，所述上输料管的末端连接有上浇注管，用于通过所述封口罩的开口伸入至所述金属管的中心孔内；

所述引锭杆设于所述升降台上，所述冷水箱设于所述引锭杆的上端，用于在所述升降台上升时，使所述冷水箱封住所述结晶器的下端口，所述冷水箱上设有进水管和出水管；

所述冷水箱的顶面上设有与所述冷水箱可拆卸连接的连接板；

所述密封罩内设有用于夹持所述金属管的夹送辊。

2.根据权利要求1所述的金属复合材料成型装置，其特征在于，所述连接板的中心正对所述金属管的中心，且所述连接板的中心处设有内凹槽。

3.根据权利要求1所述的金属复合材料成型装置，其特征在于，所述密封罩内设有电极。

4.根据权利要求1所述的金属复合材料成型装置，其特征在于，所述密封罩的内壁上安装有超声波振动器。

5.根据权利要求1所述的金属复合材料成型装置，其特征在于，所述升降板与所述上浇注包的底部弹性连接；所述安装架上设有升降机构，所述升降机构连接有提升杆，所述提升杆与所述上输料管连接，用于在所述升降机构的驱动下，通过所述提升杆使所述上浇注管上升一定距离。

6.一种采用权利要求1至5任一项所述的金属复合材料成型装置制备金属复合材料的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)打开封口罩，将所述金属管置于带有密封罩的结晶器内；

2)启动伺服电机，使所述上浇注包沿所述丝杠下降，以将所述上浇注管通过所述封口罩的开口伸入至所述金属管的中心孔内下端一定距离；

3)锁紧所述封口罩，按设定好的工艺分别对所述金属管的中心孔和所述金属管与所述结晶器形成的环形腔进行金属复合材料的浇注；

4)步骤3)中浇注一段时间后，对浇注完成的部分进行冷却，然后将浇注完成的部分引出所述结晶器，并使完成浇注的部分形成对结晶器的密封，以逐步完成剩余部分的浇注，直至完成整个金属管的浇注成型，最后将复合完成的金属管整体引出，以进行下一个金属管的复合材料成型。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，在所述步骤1)之前，还 有一个预热的步骤，该步骤中，先接通感应加热器的电源，使感应加热器预热结晶器的环形腔和金属管，预热一段时间后，再接通电极的电源，使电极对缓慢进入的金属管的外壁加热。