CN109735732A

CN109735732A - 一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置

Info

Publication number: CN109735732A
Application number: CN201910174777.2A
Authority: CN
Inventors: 周天国
Original assignee: Yangtze Normal University
Current assignee: Yangtze Normal University
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明涉及金属材料制备技术领域，特别是一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，包括依次设置在生产线上的铝液放流装置、铝液压力产生装置、泡沫铝材成形装置；其中，铝液放流装置，用于倾动放流铝液进入铝液压力产生装置的L形铝液增压室，并在铝液放流过程中控制流量。采用上述结构后，本发明借助铝液高度差在发泡室内产生一定压力，在压力条件下将泡沫铝发泡气体和气泡稳定颗粒同时经透气砖管道、透气砖吹入铝液，同时搅拌转子对铝液高速搅拌，进而获得等效直径较小的弥散性小气泡，小气泡上浮后堆积在铝液界面经过收集、轧制、冷却、卷取制得孔径较小、孔隙率较好的泡沫铝产品。

Description

一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，特别是一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置。

背景技术

泡沫铝是一种在铝或铝合金基体中加入添加剂，经过发泡工艺以孔隙为特征的新型金属结构材料。泡沫铝金属材料根据气孔的结构分为闭孔泡沫金属和开孔泡沫金属，泡沫铝金属材料因密度小、耐热性好、较佳的抗冲击减震性、良好的吸音性、较强的透过性能、优异的保温性和电磁屏蔽性等特点而广泛应用于建筑、交通、汽车、和军事等行业。目前泡沫铝最常见的生产方法有熔体发泡法、粉体发泡法、吹起发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、电沉积法等。

吹气发泡法制备泡沫铝最初由加拿大Alcan公司和挪威Hydro公司在上个世纪90年代初分别独立提出，其制备过程主要包括熔体增粘和气体注入两个工艺，首先向熔体加入微米尺度的SiC、Al₂O₃等陶瓷颗粒并均匀分散，增加熔体的粘度的同时提高泡沫的稳定性，随后向熔体底部注入发泡气体形成气泡，气泡上浮堆积至熔体之上，最后通过专门的传送和冷却装置获得凝固的泡沫铝。泡沫铝性能主要取决于材料内部孔结构的均匀性和较好的孔隙率，吹气发泡法制备泡沫铝虽然具有工艺简单、连续化、低成本的特点，但是制备的泡沫铝材通常气泡直径大且形状不规则、存在少量大气泡的问题，材料在应力条件下，组织不均匀处容易产生应力集中而导致材料失效。

中国发明专利CN 109022880 A公开了一种泡沫铝快速发泡装置，包括发泡仓，发泡仓一侧设置有进料端口，发泡仓底部设置有熔体挤出嘴，通过该熔体挤出嘴可以将发泡完成后的铝液挤出；发泡仓下部至少一个侧面连接有制泡剂喷枪，该制泡剂喷枪的喷出端渗入到发泡仓内部，所述发泡仓内设置有一挤压板，所述挤压板两端滑动连接在滑轨上，所述滑轨固定在发泡仓内壁上部，且所述挤压板上部连接有气缸，通过控制气缸的伸缩动作带动挤压板沿滑轨上下运动，将发泡仓内完成发泡的熔体铝液通过熔体挤出嘴挤出。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种制备孔径小且孔隙率较好的泡沫铝装置。

为解决上述的技术问题，本发明的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，包括依次设置在生产线上的铝液放流装置、铝液压力产生装置、泡沫铝材成形装置；其中，

铝液放流装置，用于倾动放流铝液进入铝液压力产生装置的L形铝液增压室，并在铝液放流过程中控制流量；

铝液压力产生装置，包括L形铝液增压室、发泡室、第一铝液阀和第二铝液阀；所述L形铝液增压室底部和发泡室左边相连通且L形铝液增压室顶端高出发泡室顶端，所述第一铝液阀设置在发泡室与L形铝液增压室底部相连通的位置，所述第二铝液阀设置在发泡室右端的泡沫铝出口处；

所述发泡室内设置铝泡沫发生装置，所述铝泡沫发生装置包括铺设在发泡室底端的透气砖，所述透气砖与透气砖管道相连；还包括设置在发泡室顶端且位于透气砖上方的搅拌转子。

优选的，所述泡沫铝材成形装置包括轧制系统和卷取器，所述轧制系统位于泡沫铝出口右端，所述轧制系统右边设置卷取器。

优选的，所述铝液放流装置包括倾动式熔炼炉、流槽和流量控制器；所述倾动式熔炼炉侧面活动连接有流槽，所述流槽远端下方设置有L形铝液增压室，所述流槽内铝液通过末端锥型开口流向L形铝液增压室，所述流量控制器设置在流槽和L形铝液增压室之间。

优选的，所述流量控制器包括连杆支点、锥形堵头、连杆和浮子；所述连杆支点位于流槽远端上方，所述连杆支点左右两边分别设置通过连杆相连的锥形堵头和浮子，所述锥形堵头契合于流槽锥型开口内，所述浮子漂浮于L形铝液增压室铝液界面。

优选的，所述透气砖包括间隔铺设在发泡室底端的第一透气砖、第二透气砖和第三透气砖。

优选的，所述搅拌转子包括第一搅拌转子、第二搅拌转子和第三搅拌转子，所述第一搅拌转子、第二搅拌转子和第三搅拌转子分别位于一透气砖、第二透气砖和第三透气砖上方。

优选的，所述L形铝液增压室由内及外依次由内衬,保温层，感应加热线圈和钢外壁组成。

采用上述结构后，本发明借助铝液高度差在发泡室内产生一定压力，在压力条件下将泡沫铝发泡气体和气泡稳定颗粒同时经透气砖管道、透气砖吹入铝液，同时搅拌转子对铝液高速搅拌，进而获得等效直径较小的弥散性小气泡，小气泡上浮后堆积在铝液界面经过收集、轧制、冷却、卷取制得孔径较小、孔隙率较好的泡沫铝产品。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置的结构示意图。

图中：1为倾动式熔炼炉，2为流槽，3为流量控制器，4为L形铝液增压室，5为发泡室，6为第一铝液阀，7为搅拌转子，8为透气砖，9为第二铝液阀，10为透气砖管道，11为泡沫铝出口，12为轧制系统，13为卷取器，

31为支点、32为锥形堵头32、33为连杆，34为浮子，

41为内衬,42为保温层，43为感应加热线圈，44为钢外壁，

71为第一搅拌转子，72为第二搅拌转子，73为第三搅拌转子，

81为第一透气砖，82为第二透气砖，83为第三透气砖。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，包括依次设置在生产线上的铝液放流装置、铝液压力产生装置、泡沫铝材成形装置。其中，铝液放流装置，用于倾动放流铝液进入铝液压力产生装置的L形铝液增压室4，并在铝液放流过程中控制流量。所述铝液放流装置包括倾动式熔炼炉1、流槽2和流量控制器3，在铝液放流过程中铝液流量的大小借助流量控制器3调节。所述倾动式熔炼炉1侧面活动连接有流槽2，所述流槽2远端下方设置有L形铝液增压室4，所述流槽2内铝液通过末端锥型开口流向L形铝液增压室4，所述流量控制器3设置在流槽2和L形铝液增压室4之间。所述流量控制器3包括连杆支点31、锥形堵头32、连杆33和浮子34；所述连杆支点31位于流槽2远端上方，所述连杆支点31左右两边分别设置通过连杆33相连的锥形堵头32和浮子34，所述锥形堵头32契合于流槽锥型开口内，所述浮子34漂浮于L形铝液增压室4铝液界面。所述浮子34在铝液浮力和重力的作用下发生上下移动，浮子34杠杆作用于锥形堵头32带动锥形堵头32上下移动，进而改变锥形堵头32和流槽锥型开口之间的间隙来调节铝液流量。

所述铝液压力产生装置包括L形铝液增压室4、发泡室5、第一铝液阀6和第二铝液阀9；所述L形铝液增压室4底部和发泡室5左边相连通且L形铝液增压室4顶端高出发泡室5顶端，所述第一铝液阀6设置在发泡室5与L形铝液增压室4底部相连通的位置，所述第二铝液阀9设置在发泡室5右端的泡沫铝出口11处。所述L形铝液增压室4由内及外依次由内衬41,保温层42，感应加热线圈43和钢外壁44组成，这样L形铝液增压室4可对铝液保温和加热。所述L形铝液增压室4内铝液与发泡室5内铝液存在高度差，发泡室5内将产生压力，压力的大小可以通过L形铝液增压室4内铝液液面高度配合安装在发泡室5左右边的铝液阀进行调节。根据理想气体状态方程PV=RnT，式中P为理想气体压强，V为理想气体体积，n为理想气体物质的量，T为理想气体的热力学温度，R为理想气体常数，在T、n、R为恒定值的时候，体积V反比于压强P，发泡气体流量不变的条件下，发泡室5内产生压力将有益于获得小体积铝气泡。

所述发泡室5内设置铝泡沫发生装置，所述铝泡沫发生装置包括铺设在发泡室5底端的透气砖8，所述透气砖8与透气砖管道10相连；还包括设置在发泡室5顶端且位于透气砖8上方的搅拌转子7。本实施方式中所述透气砖8包括间隔铺设在发泡室5底端的第一透气砖81、第二透气砖82和第三透气砖83。所述搅拌转子7包括第一搅拌转子71、第二搅拌转子72和第三搅拌转子73，所述第一搅拌转子71、第二搅拌转子72和第三搅拌转子73分别位于一透气砖81、第二透气砖82和第三透气砖83上方。泡沫铝发泡气体和气泡稳定颗粒同时经所述透气砖管道10、透气砖8吹入铝液，所述搅拌转子7对铝液高速搅拌，进而形成弥散性小气泡，弥散性小气泡向上浮动堆积在铝液表层进而形成泡沫铝。

所述泡沫铝材成形装置包括轧制系统12和卷取器13，所述轧制系统12位于泡沫铝出口11右端，所述轧制系统12右边设置卷取器13，经过轧制系统11轧制成形的泡沫铝材经卷取器卷取成卷。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于:包括依次设置在生产线上的铝液放流装置、铝液压力产生装置、泡沫铝材成形装置；其中，

铝液放流装置，用于倾动放流铝液进入铝液压力产生装置的L形铝液增压室（4），并在铝液放流过程中控制流量；

铝液压力产生装置，包括L形铝液增压室（4）、发泡室（5）、第一铝液阀（6）和第二铝液阀（9）；所述L形铝液增压室（4）底部和发泡室（5）左边相连通且L形铝液增压室（4）顶端高出发泡室（5）顶端，所述第一铝液阀（6）设置在发泡室（5）与L形铝液增压室（4）底部相连通的位置，所述第二铝液阀（9）设置在发泡室（5）右端的泡沫铝出口（11）处；

所述发泡室（5）内设置铝泡沫发生装置，所述铝泡沫发生装置包括铺设在发泡室（5）底端的透气砖（8），所述透气砖（8）与透气砖管道（10）相连；还包括设置在发泡室（5）顶端且位于透气砖（8）上方的搅拌转子（7）。

2.按照权利要求1所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于: 所述泡沫铝材成形装置包括轧制系统（12）和卷取器（13），所述轧制系统（12）位于泡沫铝出口（11）右端，所述轧制系统（12）右边设置卷取器（13）。

3.按照权利要求1所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于: 所述铝液放流装置包括倾动式熔炼炉（1）、流槽（2）和流量控制器（3）；所述倾动式熔炼炉（1）侧面活动连接有流槽（2），所述流槽（2）远端下方设置有L形铝液增压室（4），所述流槽（2）内铝液通过末端锥型开口流向L形铝液增压室（4），所述流量控制器（3）设置在流槽（2）和L形铝液增压室（4）之间。

4.按照权利要求3所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于: 所述流量控制器（3）包括连杆支点（31）、锥形堵头（32）、连杆（33）和浮子（34）；所述连杆支点（31）位于流槽（2）远端上方，所述连杆支点（31）左右两边分别设置通过连杆（33）相连的锥形堵头（32）和浮子（34），所述锥形堵头（32）契合于流槽锥型开口内，所述浮子（34）漂浮于L形铝液增压室（4）铝液界面。

5.按照权利要求1所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于: 所述透气砖（8）包括间隔铺设在发泡室（5）底端的第一透气砖（81）、第二透气砖（82）和第三透气砖（83）。

6.按照权利要求5所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于:所述搅拌转子（7）包括第一搅拌转子（71）、第二搅拌转子（72）和第三搅拌转子（73），所述第一搅拌转子（71）、第二搅拌转子（72）和第三搅拌转子（73）分别位于一透气砖（81）、第二透气砖（82）和第三透气砖（83）上方。

7.按照权利要求1-6中任一项所述的一种吹气发泡法连续制备闭孔泡沫铝装置，其特征在于: 所述L形铝液增压室（4）由内及外依次由内衬（41）,保温层（42），感应加热线圈（43）和钢外壁（44）组成。