CN109530673A - 非晶母合金颗粒生产模具及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及非晶合金母合金制备技术领域，尤其是涉及一种非晶母合金颗粒的生产模具及生产工艺，非晶母合金颗粒生产模具包括：中间包、渣料挡板及模具本体；模具本体的端部设置有中间包，且中间包与模具本体之间设置有渣料挡板；中间包通过渣料挡板上的流通孔与模具本体的浇口相连通；在模腔内部类球形颗粒之间通过内流道相连。本发明工艺生产的非晶母合金颗粒不仅质量均一，而且能降低母合金的杂质含量，提高母合金的性能。这样的颗粒不仅能适合大规模工业化生产，而且能提高非晶合金的重熔利用率。
Description
技术领域
本申请涉及非晶合金母合金制备技术领域，尤其是涉及一种非晶母合金颗粒生产模具及生产工艺。
背景技术
目前，块体非晶合金通常是指在浇铸铜模中的非晶形成能力大于1mm的非晶合金，由于其长程无序，短程有序的微观结构，与液态以及玻璃的微观结构类似，也被称之为液态金属和金属玻璃。O、N以及其它杂质元素对非晶合金的非晶形成能力的降低具有很大的影响，所以非晶合金的制备必须在真空环境(或充保护气体的真空环境)中制备。目前，非晶压铸机上的使用的非晶合金原料主要是通过将浇铸成板状的非晶合金母合金大块原料破碎或者将棒状的原料切割成小块的方式来获取。这样不仅增加了合金的成本，而且极大的制约着产品的大规模生产，且在后期使用过程中不便于称量，所以将原料制备成一定重量的颗粒是非晶合金压铸成型至关重要的一部分。
另外，在非晶压铸中，非晶合金原材料的单次利用率较低，需要进行重复使用，所以非晶合金原材料需要进行多次重熔，然而在非晶压铸过程中会将杂质带入合金中，导致合金的性能降低。目前国内外很多厂家熔炼工艺和技术采用直接重熔浇铸成型，熔液直接倾倒至模具的浇口处，熔液伴随着杂质一同进入模具的浇口内，成型得到的非晶合金母合金板杂质多，且由于高温的合金熔液直接冲刷浇口，浇口附近的模具材料与合金也发生严重的反应，浇口处残料粘黏被堵住，导致模具失效。
发明内容
本申请的目的在于提供一种非晶母合金颗粒生产模具及生产工艺，以解决现有块体非晶合金原材料生产领域中的原材料获取需要破碎以及不便于称量等问题，此外，解决现有技术中存在的非晶母合金浇铸成型时，熔液直接倾倒至模具的浇口处，高温合金的熔液直接冲刷浇口，浇口附近的模具材料与合金发生严重的反应，浇口处残料粘黏被堵住，导致模具失效，以及在非晶合金重熔过程中易混入杂质的技术问题。
本申请提供了一种非晶母合金颗粒生产模具，包括：中间包、渣料挡板以及模具本体；其中，所述模具本体的端部设置有中间包，且所述中间包与所述模具本体之间设置有渣料挡板；所述中间包通过所述渣料挡板上的流通孔与所述模具本体的浇口相连通。
在上述技术方案中，进一步地，所述模具本体的模腔包括多组分模腔，任一组所述分模腔均与对应的一个所述浇口相连通；任一组所述分模腔的分模腔的数量为多个，且多个所述分模腔沿着所述模具本体的高度方向顺次排布，其中任意相邻的两个所述分模腔通过分流道相连通；所述渣料挡板上开设有多个分料槽，多个所述分料槽的端部交汇在所述渣料挡板的中心处；多个所述分料槽与多组所述分模腔相一一对应；任一所述分料槽内均开设有一个流通孔，所述流通孔沿着所述渣料挡板的高度方向贯穿于所述渣料挡板。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述分料槽的底壁面为弧形面结构，且所述流通孔位于所述弧形面的最低点处。
在上述任一技术方案中，进一步地，多个分料槽相交汇的中心处设置有朝向所述中间包凸起的弧形中心面，且所述弧形中心面高于任一所述分料槽的底壁面。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述分模腔包括主体以及两端头；其中，一个所述端头设置在所述主体的一端，另一个所述端头设置在所述主体的相对的另一端；所述主体为六棱柱状的腔体结构；所述端头为部分球状的腔体结构；所述分流道为圆柱状的腔体结构；所述主体的相对的两侧壁面之间的距离与所述分流道的直径比值在2～6之间。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述模具本体的端部设置有安装槽，所述渣料挡板设置在所述安装槽内；所述中间包设置在所述模具本体的端部，所述中间包为环状结构，所述中间包的内部中空处通过所述渣料挡板上的流通孔与所述模具本体的浇口相连通；中间包的内环的边缘设置有朝向所述渣料挡板延伸的导向环，所述导向环插设在所述安装槽内，且所述导向环与所述安装槽的内侧壁以及所述渣料挡板相贴合。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述安装槽的底壁面中心处设置有支撑柱；所述渣料挡板朝向所述安装槽的底壁面设置有凹槽；所述支撑柱插设在所述凹槽内。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述中间包与所述模具本体的端部通过紧固件可拆卸连接。
本申请还提供了一种生产工艺，包括以下步骤：
将各成分的物料按照设定的配比混合或者压铸后的回料，并置于熔炼炉的坩埚中，将熔炼炉的内部抽真空，使得所述熔炼炉内的真空度小于第一预设真空度值，再向熔炼炉内充高纯氩气，开始加热熔炼；
在高于预设温度保温预设时间后，将熔炼炉的真空度抽至第二预设真空度值后，停止熔炼，再将熔融的汤料倾倒至熔炼炉内的非晶母合金颗粒生产模具的中间包内，熔液经过渣料挡板板进入模腔，成型得到非晶母合金颗粒。
在上述技术方案中，进一步地，所述预设温度为Tl+400K；所述预设时间为10min；所述第一预设真空度值为0.03Pa；所述第二预设真空度值为0.6Pa；。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的非晶母合金颗粒生产模具，在模具本体的端部设置有中间包，且中间包与模具本体之间设置有渣料挡板，且中间包通过渣料挡板上的流通孔与模具本体的流道相连通，又模具本体的浇口、模具本体的流道以及模具本体的模腔顺次相连通，进而实现了中间包与模腔的连通。
在浇铸时，将熔料倾倒入中间包内，通过合理设计连通孔径的大小，熔液在中间包中形成一定高度的液面熔液包。由于“合金熔液”的密度大于杂质的密度，熔液内的密度较大的合金液在重力的作用下通过渣料挡板上的流通孔流入模具本体的流道内，进而再流入与流道相连通的模腔内进行成型；而密度较小的杂质往溶液表面上浮，随着残余熔液中杂质含量的增加以及温度的降低，液体的流动性降低，最终残留在渣料挡板上，成型后的母合金颗粒则“纯净度”较高。此外，由于熔液不直接倾倒至浇口上，避免了对模具浇口处的冲刷，且浇口附近的模具材料与合金不会发生严重的反应，而导致合金在浇口处出现粘黏被堵住而失效。
本申请提供的生产工艺，利用上述所述的非晶母合金颗粒生产模具进行浇铸成型，因而，非晶母合金颗粒生产模具设置有中间包和渣料挡板，成型后的非晶母合金颗粒纯净度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的非晶母合金颗粒生产模具的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的非晶母合金颗粒生产模具的又一结构示意图；
图3为图2在A-A截面的剖视图；
图4为图3在B处的放大结构示意图；
图5为本申请实施例提供的渣料挡板的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的渣料挡板的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的渣料挡板的又一结构示意图；
图8为本申请实施例提供的非晶母合金颗粒生产工艺的流程图。
附图标记：
1-中间包，11-延伸环，2-渣料挡板，21-分料槽，211-流通孔，22-弧形中心面，23-凹槽，3-模具本体，31-安装槽，32-主流道，33-支撑柱，34-分模腔，341-主体，342-端头，35-分流道，4-紧固螺栓。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参照图1至图8描述根据本申请一些实施例所述的非晶母合金颗粒生产模具、熔炼炉及生产工艺。
参见图1和图2所示，本申请的实施例提供了一种非晶母合金颗粒生产模具，包括：中间包1、渣料挡板2以及模具本体3；其中，模具本体3的端部设置有中间包1，且中间包1与模具本体3之间设置有渣料挡板2；中间包1通过渣料挡板2上的流通孔211与模具本体3的浇口相连通。
本申请提供的非晶母合金颗粒生产模具，在模具本体3的端部设置有中间包1，且中间包1与模具本体3之间设置有渣料挡板2，中间包1通过渣料挡板2上的流通孔211与模具本体3的浇口相连通，又模具本体3的浇口、模具本体3的流道32以及模具本体3的模腔顺次相连通，进而实现了中间包1与模腔的连通。
在浇铸时，将熔料倾倒入中间包1内，熔液在中间包1内形成一定高度的液面熔液包，熔液中密度小的杂质往熔液表面上浮，熔液内的密度较大的合金液在重力的作用下会通过渣料挡板2上的流通孔211流入模具本体3的流道32内，进而再流入与流道32相连通的模腔内进行成型，且随着残余熔液中杂质含量的增加以及温度的降低，液体的流动性降低，最终杂质伴随着部分合金液残留在渣料挡板2上，成型后的母合金颗粒则纯净度较高。
尤其对于压铸成型工艺后剩下的流道料柄等残料需要回料重熔利用时，本非晶母合金颗粒生产模具能够有效去除熔料内的杂质，起到较好的净化作用。此外，由于熔液不直接倾倒至浇口上，避免了对模具浇口处的冲刷，且浇口附近的模具材料与合金不会发生严重的反应，而导致合金在浇口处出现粘黏被堵住而失效。
其中，可选地，中间包1、渣料挡板2、模具本体3的浇口、模具本体3的流道32以及模具本体3的模腔沿着从上向下顺次排布，因而中间包1内的熔液能够顺势流动至渣料挡板2上，再由渣料挡板2上的流通孔211流入模具本体3的浇口内。
其中，可选地，中间包1为内部中空且两端开口的结构。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图3和图4所示，模具本体3的模腔包括多组分模腔，任一组分模腔均与对应的一个流道32相连通；任一组所述分模腔的分模腔34的数量为多个，且多个分模腔34均沿着模具本体3的高度方向顺次排布，其中任意相邻的两个分模腔34通过分流道35相连通；渣料挡板2上开设有多个分料槽21，多个分料槽21的端部交汇在渣料挡板2的中心处；多个分料槽21与多组分模腔相一一对应；任一分料槽21内均开设有一个流通孔211，流通孔211沿着渣料挡板2的高度方向贯穿于渣料挡板2。
在该实施例中，任一组分模腔的分模腔34的数量为多个，且多个分模腔34均沿着模具本体3的高度方向顺次排布，其中任意相邻的两个分模腔34通过分流道35相连通，因而能够成型出多个非晶母合金颗粒，生产效率高，且非晶母合金颗粒便于量取以及直接使用，因而无需在像传统的浇铸模具只能成型大块的非晶合金板，使用时，需要进行切割，费时费力，且容易混入杂质。渣料挡板2上设置有多个分料槽21，且每一分料槽21对应地通过一个流通孔211连通一个流道32，每一个流道32对应地连通有一组分模腔，实现了多组分模腔的同时成型，提升生产效率。其中，渣料挡板2的流通孔211的数量、模具本体3的流道32的数量以及分模腔34的组数均相同，且相一一对应。
其中，分料槽21可为花瓣状结构，但不仅限于此。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图1、图4和图6所示，分料槽21的底壁面为弧形面结构，且流通孔211位于弧形面的最低点处。
在该实施例中，流通孔211位于弧形面的最低点处，因而每一个分料槽21内的熔料中的合金料在重力的作用下会顺势流入流通孔211内，再流入模腔，避免合金液大量残留在分料槽21的底壁面上。其中，可选地，弧形面为朝向远离中间包1的方向凹陷。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图1和图6所示，多个分料槽21相交汇的中心处设置有朝向中间包1凸起的弧形中心面22，且弧形中心面22高于任一分料槽21的底壁面。
在该实施例中，当熔料倾倒至中间包1内后，中心处的弧形面高于任一分料槽21的底壁面，因而熔料会朝向各个分料槽21流动，使得熔料能够充满每一个分料槽21。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图3、图4和图5所示，分模腔34包括主体341以及两端头342；其中，一个端头342设置在主体341的一端，另一个端头342设置在主体341的相对的另一端；主体341为六棱柱状的腔体结构；端头342为部分球状的腔体结构；分流道35为圆柱状的腔体结构；主体341的相对的两侧壁面之间的距离d2与分流道35的直径d1比值在2～6之间。
在该实施例中，2<d2/d1<6的条件下，合金的充填性能进一步加强，实现完整的充填。其中，分模腔34为一个类球形的结构，分模腔34的主体341也可为其他结构，不仅限于此。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图4所示，模具本体3的端部设置有安装槽31，渣料挡板2设置在安装槽31内；中间包1设置在模具本体3的端部，中间包1为环状结构，且中间包1的内部中空处通过渣料挡板上的流通孔211与模具本体3的浇口相连通；中间包1的内环的边缘设置有朝向渣料挡板延伸的延伸环11，延伸环11插设在安装槽31内，且延伸环11与安装槽31的内侧壁以及渣料挡板2相贴合。
在该实施例中，中间包1设置在模具本体3的端部，且中间包1的延伸环11插设在安装槽31内，且延伸环11的外侧壁与安装槽31的内侧壁相贴合，延伸环11的底端面与渣料挡板2的顶端面相贴合，实现了中间包1和渣料挡板2的无缝对接，中间包1内倾倒的熔液能够直接流淌到渣料挡板2上，不会流出中间包外。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图4和图7所示，安装槽31的底壁面中心处设置有支撑柱33；渣料挡板2朝向安装槽31的底壁面设置有凹槽23；支撑柱33插设在凹槽23内。
在该实施例中，支撑柱33用于支撑渣料挡板2，渣料挡板2与安装槽31的底壁形成一定中空的空间，合金液在重力的作用下，合金液在中空的空间内没有阻挡，能够加快流动；此外，支撑柱33插设在渣料挡板2的凹槽23内，更加稳定。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，中间包1与模具本体3的端部通过紧固件可拆卸连接。
在该实施例中，中间包1与模具本体3的端部通过紧固件可拆卸连接，便于安装和拆卸。其中，可选地，紧固件为紧固螺栓4。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图4所示，渣料挡板的外壁面与安装槽的内侧壁均呈倾斜状设置，且渣料挡板与安装槽相适配。
在该实施例中，渣料挡板的外壁面与安装槽的内侧壁均呈倾斜状设置，能够起到导向的作用，便于安装以及拆卸。渣料挡板与安装槽相适配，使得两者装配得更稳定。
本申请的实施例还提供了一种熔炼炉，包括上述任一实施例所述的非晶母合金颗粒生产模具、驱动装置以及坩埚；其中，驱动装置用于驱动坩埚转动，非晶母合金颗粒生产模具位于坩埚的下方。
在该实施例中，坩埚内用于熔融物料，熔融后的物料直接倾倒入非晶母合金颗粒生产模具成型颗粒。其中，熔炼炉内的坩埚以及驱动装置均为现有市面上的设备，在此，不再详述。
参见图8所示，本申请的实施例还提供一种非晶母合金颗粒生产工艺，包括以下步骤：
步骤100、将各成分的物料按照设定的配比混合，并置于熔炼炉的坩埚中，将熔炼炉的内部抽真空，使得所述熔炼炉内的真空度小于第一预设真空度值，再向熔炼炉内充高纯氩气，开始加热熔炼；
步骤200、在高于预设温度保温预设时间后，将熔炼炉的真空度抽至第二预设真空度值后，停止熔炼，再将熔融的液体浇铸至熔炼炉内的非晶母合金颗粒生产模具的中间包1内，熔融的液体经过渣料挡板2板进入模腔，成型得到非晶母合金颗粒。
本申请提供的非晶母合金颗粒生产工艺，各成分的物料按照配比并放置在熔炼炉的坩埚内进行熔融，熔融后的液体物料倾倒至位于熔炼炉内的非晶母合金颗粒生产模具的中间包1内，熔料通过中间包1下方的挡料板展开，熔料里的渣料和合金料相分离开，渣料等阻挡在渣料挡板2上，熔料则通过渣料挡板2的流通孔211进入模具的流道32内，合金液再进入模腔内进行成型。可见，由于设置了渣料挡板2，因而使得在浇铸的过程中，渣料与合金液相分离，进而制得纯净度较高的非晶态的母合金颗粒，且在成型的过程中，由于设置了渣料挡板2，避免了熔液直接冲刷模具，延长模具的使用寿命，同时避免带入杂质，进一步保证成型的非晶态母合金颗粒的纯净度。
其中，非晶母合金颗粒生产模具以及坩埚均位于熔炼炉内。
在本申请的一个实施例中，优选地，如图1至图3所示，预设温度为Tl+400K；预设时间为10min；第一预设真空度值为0.03Pa；第二预设真空度值为0.6Pa。
在该实施例中，选用如下参数，预设温度为Tl+400K，预设时间为10min，第一预设真空度值为0.03Pa，保证物料充分熔融；第二预设真空度值为0.6Pa，保证浇铸成型的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，包括：中间包、渣料挡板以及模具本体；
其中，所述模具本体的端部设置有中间包，且所述中间包与所述模具本体之间设置有渣料挡板；所述中间包通过所述渣料挡板上的流通孔与所述模具本体的浇口相连通。
2.根据权利要求1所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述模具本体的模腔包括多组分模腔，任一组所述分模腔均与对应的一个所述浇口相连通；任一组所述分模腔的分模腔的数量为多个，且多个所述分模腔均沿着所述模具本体的高度方向顺次排布，其中任意相邻的两个所述分模腔通过分流道相连通；
所述渣料挡板上开设有多个分料槽，多个所述分料槽的端部交汇在所述渣料挡板的中心处；多个所述分料槽与多组所述分模腔相一一对应；任一所述分料槽内均开设有一个流通孔，所述流通孔沿着所述渣料挡板的高度方向贯穿于所述渣料挡板。
3.根据权利要求2所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述分料槽的底壁面为弧形面结构，且所述流通孔位于所述弧形面的最低点处。
4.根据权利要求3所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，多个分料槽相交汇的中心处设置有朝向所述中间包凸起的弧形中心面，且所述弧形中心面高于任一所述分料槽的底壁面。
5.根据权利要求2所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述分模腔包括主体以及两端头；其中，一个所述端头设置在所述主体的一端，另一个所述端头设置在所述主体的相对的另一端；所述主体为六棱柱状的腔体结构；所述端头为部分球状的腔体结构；所述分流道为圆柱状的腔体结构；所述主体的相对的两侧壁面之间的距离与所述分流道的直径比值在2～6之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述模具本体的端部设置有安装槽，所述渣料挡板设置在所述安装槽内；所述中间包设置在所述模具本体的端部，所述中间包为环状结构，所述中间包的内部中空处通过所述渣料挡板上的流通孔与所述模具本体的浇口相连通；中间包的内环的边缘设置有朝向所述渣料挡板延伸的导向环，所述导向环插设在所述安装槽内，且所述导向环与所述安装槽的内侧壁以及所述渣料挡板相贴合。
7.根据权利要求6所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述安装槽的底壁面中心处设置有支撑柱；所述渣料挡板朝向所述安装槽的底壁面设置有凹槽；所述支撑柱插设在所述凹槽内。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的非晶母合金颗粒生产模具，其特征在于，所述中间包与所述模具本体的端部通过紧固件可拆卸连接。
9.一种非晶母合金颗粒生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将各成分的物料按照设定的配比混合，并置于熔炼炉的坩埚中，将熔炼炉的内部抽真空，使得所述熔炼炉内的真空度小于第一预设真空度值，再向熔炼炉内充高纯氩气，开始加热熔炼；
在高于预设温度保温预设时间后，将熔炼炉的真空度抽至第二预设真空度值后，停止熔炼，再将熔融的液体浇铸至熔炼炉内的非晶母合金颗粒生产模具的中间包内，熔融的液体经过渣料挡板板进入模腔，成型得到非晶母合金颗粒。
10.根据权利要求9所述的非晶母合金颗粒生产工艺，其特征在于，所述预设温度为Tl+400K；所述预设时间为10min；所述第一预设真空值为0.03Pa；所述第二预设真空度值为0.6Pa。
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