CN110125347B - 等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置及方法，包括：密闭壳体以及相对设置于其内的喷头和用于引导金属液体凝固的引锭头，其中：引锭头三自由度活动设置与壳体内，喷头和引锭头之间设有一对二自由度活动设置的模具；本发明能够提高铸锭的形状规整性和表面光洁度。

Description

等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置及方法
技术领域
本发明涉及的是一种冶金领域的技术，具体是一种动量达到3kg·m/s的等轴晶铝合金的快速成型制备装置及方法。
背景技术
现有的等轴晶铝合金高动量快速成型装置，直接在平面上成型，因没有模具的辅助，未及时凝固的金属液体的流动使得所制备的铸锭形状不规整，且表面光洁度低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置及方法，能够提高铸锭的形状规整性和表面光洁度
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置，包括：密闭壳体以及相对设置于其内的喷头和用于引导金属液体凝固的引锭头，其中：引锭头三自由度活动设置于壳体内，喷头和引锭头之间设有一对二自由度活动设置的模具。
所述的引锭头外优选设有冷却系统。
所述的三自由度活动设置，通过二维移动平台和设置于其上的竖直活动连杆实现，其中竖直活动连杆与引锭头固定连接。
所述的二维移动平台与控制单元相连并接收位移指令。
所述的控制单元包括：水平面移动控制模块、高度控制模块、第一竖直平面控制模块以及第二竖直平面控制模块，其中：水平面移动控制模块与二维移动平台相连并传输二维移动平台分别在X和Y方向的移动信息，高度控制模块与竖直活动连杆相连并传输竖直活动连杆在Z方向的伸缩信息，第一竖直平面控制模块与左侧活动连杆相连并传输左侧活动连杆在X方向的伸缩信息和Z方向的移动信息，第二竖直平面控制模块与右侧活动连杆相连并传输右侧活动连杆在X方向的伸缩信息和Z方向的移动信息。
所述的二自由度活动设置，通过二维活动连杆实现，二维活动连杆分别连接各自的模具、并可上下Z方向和左右X方向移动。
所述的壳体上设有进出气通道。
所述的模具为两瓣式结构，其内部构成圆形型腔或矩形型腔。
所述的模具始终保持在和凝固界面在同一平面。
所述的喷头与模具/引锭头之间空间距离为5～100cm。
本发明涉及上述装置的快速成型方法，通过将壳体内气压调整至小于常压后对喷嘴预热并对引锭头进行预冷；然后抬起喷嘴挡板，使铝液在气压差的作用下从喷嘴中喷出，经喷射距离D1喷射到移动的引锭头表面并发生冷凝，通过控制单元控制二维移动平台和竖直活动连杆的位移完成金属喷射。
所述的壳体内优选先抽真空后冲入适量氩气，使真空室内的气压小于一个大气压。
所述的预热，预热至温度T2(T2>660℃)。
所述的预冷，预冷至温度10℃。
所述的金属喷射，优选通过控制单元保持喷射距离D1保持不变，同时使得成型区域在模具内部。
优选地，待完全凝固后，左右模具分别沿X方向和-X方向收缩10cm完成脱模。
优选地，通过更换具有不同型腔的模具并重复上述金属喷射，可制备出具有不同形状，表面光洁的全等轴晶组织铝合金铸锭。
技术效果
与现有技术相比，本发明保持凝固界面到喷嘴的距离恒定不变，得到全等轴晶铝合金铸锭。通过模具辅助成型，使得在高动量的成型过程中铸锭不变形，成型速度快。模具沿Z方向移动，保持成型区域在模具内部，相当于循环利用，与传统模具相比可大幅度减少模具的重量。模具沿X方向伸缩移动，可实现自动脱模。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为实施例1左右模具示意图；
图3为实施例2左右模具示意图；
图中：1壳体、2控制单元、3线缆通道、4出气通道、5进气通道、6喷头、7线缆、8二维移动平台、9左电机、10右电机、11冷却系统、12竖直活动连杆、13左连杆、14右连杆、15左模具、16右模具、17引锭头、18锭子。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本实施例涉及的一种等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置，包含：密闭壳体1以及相对设置于其内的喷头6和引锭头17，其中：引锭头17三自由度活动设置与壳体1内，喷头6和引锭头17之间设有一对二自由度活动设置的模具15、16。
所述的引锭头17外设有冷却系统11。
所述的三自由度活动设置，通过二维移动平台8和设置于其上的竖直活动连杆12实现，其中竖直活动连杆12与引锭头17固定连接。
所述的二维移动平台8与控制单元2相连并接收位移指令。
所述的二自由度活动设置，通过二维活动连杆13、14实现，二维活动连杆分别连接各自的模具15、16并可上下Z方向和左右X方向移动。
所述的壳体1上设有进出气通道4、5。
本实施例涉及上述装置的快速成型方法：将型腔为直径80mm柱形的左模具和右模具分别安装在对应的活动连杆上，然后将真空室抽真空，充入适量氩气，使真空室内的气压为0.2个大气压，并对喷嘴进行预热，预热至温度720℃；打开冷却系统，接通电源，通过控制单元调节好模具和引锭头的位置，设置好喷射距离18cm；抬起喷嘴挡板，使铝液在气压差的作用下从喷嘴中喷出，经过距离18cm喷射到移动的引锭头表面并在冷却作用下发生冷凝。通过控制连杆带动模具和引锭头的移动，使得喷射距离18cm保持不变，同时使得成型区域在模具内部。喷射结束后，通过控制单元将模具分开，完成脱模。得到表面光洁圆柱形的全等轴晶铝合金铸锭。
本实施例制备的柱形等轴晶铝合金锭直径为80mm，表面光洁度Ra＜0.1。
实施例2
本实施例涉及一种快速成型方法，将型腔为100*100mm方形的左模具和右模具分别安装在对应的活动连杆上，然后将真空室抽真空，充入适量氩气，使真空室内的气压为0.2个大气压，并对喷嘴进行预热，预热至温度720℃；打开冷却系统，接通电源，通过控制单元调节好模具和引锭头的位置，设置好喷射距离18cm；抬起喷嘴挡板，使铝液在气压差的作用下从喷嘴中喷出，经过距离18cm喷射到移动的引锭头表面并在冷却作用下发生冷凝。通过控制连杆带动模具和引锭头的移动，使得喷射距离18cm保持不变，同时使得成型区域在模具内部。喷射结束后，通过控制单元将模具分开，完成脱模。得到表面光洁方形的全等轴晶铝合金铸锭。
本实施例制备的方形等轴晶铝合金锭的尺寸为100*100mm，表面光洁度Ra＜0.1。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (1)

1.一种基于等轴晶铝合金的高动量快速成型制备装置的快速成型方法，其特征在于，所述的高动量快速成型制备装置包括：密闭壳体以及相对设置于其内的喷头和用于引导金属液体凝固的引锭头，其中：引锭头三自由度活动设置于壳体内，喷头和引锭头之间设有一对二自由度活动设置的模具；
所述的三自由度活动设置，通过二维移动平台和设置于其上的竖直活动连杆实现，其中竖直活动连杆与引锭头固定连接；
所述的二自由度活动设置，通过二维活动连杆实现；
所述的二维移动平台与控制单元相连并接收位移指令；所述的控制单元包括：水平面移动控制模块、高度控制模块、第一竖直平面控制模块以及第二竖直平面控制模块，其中：水平面移动控制模块与二维移动平台相连并传输二维移动平台分别在X和Y方向的移动信息，高度控制模块与竖直活动连杆相连并传输竖直活动连杆在Z方向的伸缩信息，第一竖直平面控制模块与左侧活动连杆相连并传输左侧活动连杆在X方向的伸缩信息和Z方向的移动信息，第二竖直平面控制模块与右侧活动连杆相连并传输右侧活动连杆在X方向的伸缩信息和Z方向的移动信息；
所述的模具为两瓣式结构，其内部构成圆形型腔或矩形型腔；
所述的模具始终保持在和凝固界面在同一平面；
所述的喷头与模具/引锭头之间空间距离为5~100cm；
所述的快速成型方法，通过将壳体内气压调整至小于常压后对喷嘴预热并对引锭头进行预冷；然后抬起喷嘴挡板，使铝液在气压差的作用下从喷嘴中喷出，经喷射距离D1喷射到移动的引锭头表面并发生冷凝，通过控制单元控制二维移动平台和竖直活动连杆的位移完成金属喷射；
所述的壳体内先抽真空后冲入适量氩气，使真空室内的气压小于一个大气压；
所述的预热，预热660℃以上；所述的预冷，预冷至温度10℃；
所述的金属喷射，通过控制单元保持喷射距离D1保持不变，同时使得成型区域在模具内部；
待完全凝固后，左右模具分别沿X方向和-X方向收缩10cm完成脱模；
通过更换具有不同型腔的模具并重复上述金属喷射，可制备出具有不同形状，表面光洁的全等轴晶组织铝合金铸锭。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5412249B1 (zh) * 1969-09-09 1979-05-22
CN1541791A (zh) * 2003-11-07 2004-11-03 安泰科技股份有限公司 制备块体非晶的喷铸方法及装置
CN108788155A (zh) * 2017-06-07 2018-11-13 上海交通大学 无偏析全等轴晶金属铸锭的制备方法及装置
CN108788102A (zh) * 2017-06-07 2018-11-13 上海交通大学 增材法快速凝固全等轴晶铝合金铸锭的制备方法及装置
CN109202084A (zh) * 2018-11-16 2019-01-15 上海交通大学 阵列喷射式大尺寸全等轴晶铝合金锭增材制造装备及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5412249B1 (zh) * 1969-09-09 1979-05-22
CN1541791A (zh) * 2003-11-07 2004-11-03 安泰科技股份有限公司 制备块体非晶的喷铸方法及装置
CN108788155A (zh) * 2017-06-07 2018-11-13 上海交通大学 无偏析全等轴晶金属铸锭的制备方法及装置
CN108788102A (zh) * 2017-06-07 2018-11-13 上海交通大学 增材法快速凝固全等轴晶铝合金铸锭的制备方法及装置
CN109202084A (zh) * 2018-11-16 2019-01-15 上海交通大学 阵列喷射式大尺寸全等轴晶铝合金锭增材制造装备及方法

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