CN107012351A - 一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其技术方案为设备采用螺杆套筒结构，将增稠后的铝溶液加入套筒，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；通过加料口加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌；套筒前段设有发泡段，加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具口挤出，生成所需要的形状，并实现连续生产。本发明所提出的设备，使用螺杆加强了搅拌效果，使得铝液发泡后可以搅碎生成细小的气泡，改善了泡沫铝的成型性能；使用套筒限定了气泡的溢出空间，从而使得成品率大大提高；同时，设备天生具有连续生产的特性，使得产品规格不受限制，并且大大提高了生产效率。

Description

一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统及工艺
技术领域
本发明涉及泡沫铝生产设备技术领域，具体涉及一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统及工艺。
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。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。
传统制备方法缺点如下：1.不能实现连续制备，导致生产率低，材料成型长度受限制；2.由于发泡时材料为开放式静置，因此，所生成的气泡会汇聚变大，从而影响材料性能，甚至形成空洞；同时，静置导致铝合金下降，气泡上升，使得现有工艺成品率难以超过40％，客观上造成了资源浪费，提高了成本。
虽然采用搅拌的方式可以搅碎气泡，但是由于开放式静置的原因，气泡会更容易逸散，因此，传统的生产工艺无法通过搅拌的方式实现气泡的细化，也无法实现更高的成品率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统及工艺，能够提高产品质量和生产效率，并实现连续生产。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，包括螺杆、套筒、增稠铝液上料口、第一发泡剂上料装置、第二发泡剂上料装置、泡沫铝成型模具，所述螺杆设置于套筒内，所述螺杆位于套筒后段，所述套筒前端设有发泡段，所述增稠铝液上料口设置于套筒前端上部，所述第一发泡剂上料装置设置于增稠铝液上料口下游，所述第二发泡剂上料装置设置于套筒的发泡段上部，所述套筒的发泡段的出口与泡沫铝成型模具相接。
本设备采用螺杆套筒结构，将增稠后的铝溶液加入套筒，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；通过发泡剂上料装置加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌，套筒前端设有发泡段，加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具出口挤出，生成所需要的形状，并实现连续生产。
所述套筒外设有电加热装置，所述电加热装置的加热方式为电磁加热或电阻加热，加热控制方式为单段控制或多段控制；电加热装置的加热能力为最大温度750℃以上，控温精度±5℃范围内。
所述套筒前端的发泡段内设有螺旋桨或其他搅拌装置，将成型的气泡搅碎。
所述发泡段内温度控制为半固态温度，泡沫铝成型模具的出口温度控制为凝固温度。
所述泡沫铝成型模具的出口外设有牵引装置，将成型的泡沫铝材料牵引并及时切断。
所述牵引装置包括型材传送带和牵引车。
一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡工艺，步骤如下：
(1)备好原料，铝原料为A356合金；
(2)将螺杆、套筒和泡沫铝成型模具喷涂涂料，防止铝合金溶液沾到模具上；
(3)对设备进行预热，预热温度为300℃；
(4)将铝合金熔炼至750℃，与增粘剂一同投入增稠铝液上料口，进入套筒内，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；
(5)通过第一发泡剂上料装置加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌，通过加热装置控制温度，采用三段控制，搅拌区温度为680℃，发泡区为600℃，模具出口为500℃；
所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。
(6)加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具出口挤出，生成所需要的形状；
(7)将成型的泡沫铝材型材牵引并及时切断，实现连续生产。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，使用螺杆加强了搅拌效果，使得铝液发泡后可以搅碎生成细小的气泡，改善了泡沫铝的成型性能；使用套筒限定了气泡的溢出空间，从而使得成品率大大提高；同时，设备天生具有连续生产的特性，使得产品规格不受限制，并且大大提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝生产设备，包括螺杆1、套筒2、增稠铝液上料口3、第一发泡剂上料装置4、第二发泡剂上料装置5、泡沫铝成型模具6，螺杆1设置于套筒2内，螺杆1位于套筒2后段，套筒2前端设有发泡段，增稠铝液上料口3设置于套筒2前端上部，第一发泡剂上料装置4设置于增稠铝液上料口3下游，第二发泡剂上料装置5设置于套筒2的发泡段上部，套筒2的发泡段的出口与泡沫铝成型模具6相接。套筒2外设有电加热装置，电加热装置的加热方式为电磁加热或电阻加热，加热控制方式为单段控制或多段控制；电加热装置的加热能力为最大温度750℃以上，控温精度±5℃范围内。套筒2前端的发泡段内设有螺旋桨或其他搅拌装置，将成型的气泡搅碎。发泡段内温度控制为半固态温度，泡沫铝成型模具6的出口温度控制为凝固温度。泡沫铝成型模具6的出口外设有牵引装置，将成型的泡沫铝型材7牵引并及时切断，牵引装置包括型材传送带8和牵引车9。
本设备采用螺杆套筒结构，将增稠后的铝溶液加入套筒，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；通过发泡剂上料装置加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌，套筒前端设有发泡段，加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具出口挤出，生成所需要的形状，并实现连续生产。
具体发泡工艺如下：
(1)备好原料，铝原料为A356合金；
(2)将螺杆、套筒和泡沫铝成型模具喷涂涂料，防止铝合金溶液沾到模具上；
(3)对设备进行预热，预热温度为300℃；
(4)将铝合金熔炼至750℃，与增粘剂一同投入增稠铝液上料口，进入套筒内，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；
(5)通过第一发泡剂上料装置加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌，通过加热装置控制温度，采用三段控制，搅拌区温度为680℃，发泡区为600℃，模具出口为500℃；
所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。
(6)加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具出口挤出，生成所需要的形状；
(7)将成型的泡沫铝材型材牵引并及时切断，实现连续生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于包括：螺杆、套筒、增稠铝液上料口、第一发泡剂上料装置、第二发泡剂上料装置、泡沫铝成型模具，所述螺杆设置于套筒内，所述螺杆位于套筒后段，所述套筒前端设有发泡段，所述增稠铝液上料口设置于套筒前端上部，所述第一发泡剂上料装置设置于增稠铝液上料口下游，所述第二发泡剂上料装置设置于套筒的发泡段上部，所述套筒的发泡段的出口与泡沫铝成型模具相接。
2.根据权利要求1所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统生产设备，其特征在于，所述套筒外设有电加热装置，加热方式为电磁加热或电阻加热，加热控制方式为单段控制或多段控制。
3.根据权利要求2所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述电加热装置的加热能力为最大温度750℃以上，控温精度±5℃范围内。
4.根据权利要求1所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述套筒前端的发泡段内设有螺旋桨。
5.根据权利要求1所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述发泡段内温度控制为半固态温度，泡沫铝成型模具的出口温度控制为凝固温度。
6.根据权利要求1所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述泡沫铝成型模具的出口外设有牵引装置，将成型的泡沫铝材料牵引并及时切断。
7.根据权利要求1所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述泡沫铝成型模具的出口外设有牵引装置。
8.根据权利要求7所述的一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡系统，其特征在于，所述牵引装置包括型材传送带和牵引车。
9.一种采用螺杆套筒搅拌成型发泡的泡沫铝发泡工艺，其特征在于步骤如下：
(1)备好原料，铝原料为A356合金；
(2)将螺杆、套筒和泡沫铝成型模具喷涂涂料，防止铝合金溶液沾到模具上；
(3)对设备进行预热，预热温度为300℃；
(4)将铝合金熔炼至750℃，与增粘剂一同投入增稠铝液上料口，进入套筒内，并通过螺杆的旋转对铝液搅拌、推进；
(5)通过第一发泡剂上料装置加入发泡剂，并通过螺杆继续搅拌，通过加热装置控制温度，采用三段控制，搅拌区温度为680℃，发泡区为600℃，模具出口为500℃；
(6)加入发泡剂的铝液在发泡段完成发泡、膨胀，并逐渐冷却至半固态，最后从前端模具出口挤出，生成所需要的形状；
(7)将成型的泡沫铝材型材牵引并及时切断，实现连续生产。
10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。
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