CN111979508B - 一种废铝回收直接成形装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废铝回收直接成形装置及方法，包括感应加热系统、熔炼炉、调温装置、复合材料搅拌装置、传送装置和双辊轧制装置，加热系统、熔炼炉I、调温装置I、复合材料搅拌装置、调温装置II、熔炼炉II、双辊轧制装置均置于传送装置周围，将经过处理后的不锈钢板送到加热系统中，加热微熔后传送至熔炼炉，将熔化的废铝喷到钢板上，进行测温和调温，将强化粒子喷到废铝表面，进行二次测温和调温，铝液覆盖在强化粒子表面，将其送到双辊中进行轧制成形，制得了钢/铝/强化粒子/铝波浪形复合板，对其表面进行激光冲击。本发明实现了从废铝直接加工成形波浪形复合板，克服成本高，操作难、结构复杂等难题，且成品率高，有利于提高生产效率以及产品的合格率，可实现连续化生产且具有节能环保的优点。

Description

一种废铝回收直接成形装置及方法
技术领域
本发明属于金属层状复合材料塑性加工技术领域，尤其涉及一种废铝回收直接成形装置及方法。
背景技术
随着科学技术的发展，单一组元金属材料的机械性能已很难满足工作需求，开发研制兼具异种金属优良性能的多金属复合材料已成为新型材料生产的主攻方向，金属复合板是对两种及两种以上的物理、化学性能存在差异的异种金属进行分层组合而制成的一种板材，通过科学的选择金属组元，合理的设计加工工艺，它可以充分发挥不同金属的性能优势，从而具有了任一金属组元都无法具备的综合性能，如今已被广泛应用于建筑、石油化工、航天航空等各领域，取得了显著的经济和社会效益。
铝虽然有较强的抗腐蚀性能，但在大气中会发生一定程度的腐蚀，而与某些化工物质如碱、海水、土壤等接触，会发生较强或猛烈的化学反应，造成环境污染，在废铝再生过程中排放的污染物比原铝生产全过程排放的污染物少，大致仅相当于后者的10％，由此可见，回收与再生利用废旧铝是一项当代受益、惠及子孙的“绿色工程”。
目前，用于大规模生产的废铝再利用复合板板材的研究还没有实现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种废铝回收直接成形装置及方法，是利用激光提供能量将不锈钢微熔，在上边沉积熔融废铝、强化粒子、熔融废铝多层材料，在调温系统下进行半固态轧制成形，对轧制后的复合板表面进行激光冲击强化，以释放应力达到所需的厚度和力学性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种废铝回收直接成形装置，包括传送装置、加热系统、熔炼炉I、调温装置I、复合材料搅拌装置、调温装置II、熔炼炉II和双辊轧制装置；加热系统、熔炼炉I、调温装置I、复合材料搅拌装置、调温装置II、熔炼炉II、双辊轧制装置均置于传送装置周围；
所述加热系统包括激光器，调焦镜，温度传感器和距离传感器，所述调焦镜、温度传感器和距离传感器连接在机械手末端，所述机械手通过遥控手柄操控，所述调焦镜通过光纤与显控器相连，所述温度传感器和距离传感器分别通过通讯线与显控器相连，激光器同显控器通过通讯线相连并放置在一个控制箱里，调焦镜下方安装气管和水管。
所述熔炼炉I包括加热丝、热电偶I、喷嘴I、过滤室、过滤网、废气处理室和电风扇；所述加热丝和热电偶在熔炼炉I内侧壁内，熔炼炉底端安装喷嘴I，熔炼炉I的顶端连接过滤室，所述过滤网安装在过滤室内，所述过滤室的末端连接废气处理室，废气处理室侧壁安装电风扇，熔炼炉II和熔炼炉I结构相同。
所述调温装置I主要包括水冷系统、加热系统、热电偶II和自动控制装置，所述自动控制装置固定在传送装置上，所述水冷系统、加热系统、热电偶通过通讯线与自动控制装置连接；调温装置II和调温装置I结构相同。
所述复合材料搅拌装置包括高压气枪、电磁线圈和喷嘴II，复合材料搅拌装置内侧壁内设置电磁线圈，顶部开孔安装高压气枪，底端安装喷嘴II。
所述双辊轧制装置包括机架、双轧辊、轴承和冷却水枪，双轧辊通过轴承安装在机架中间，双辊轧制装置水平放置于传送装置末端。
所述轧辊转速为40转/分钟。
所述冷却水枪的流量控制在6升/分钟。
一种废铝回收直接成形方法，其步骤如下：
S1：传送装置将经过处理后的不锈钢板送到加热系统中，对不锈钢板表面进行微熔；
S2：加热微熔后，由传送装置将不锈钢板传送至熔炼炉I，通过喷嘴I将熔化的废铝喷到表面微熔的不锈钢板上，经过调温装置I进行测温和调温，保证铝为半固态状态；
S3：将复合材料TiC，B4C强化粒子通过复合材料搅拌装置喷到废铝表面，经过调温装置II进行二次测温和调温；
S4：将废铝熔炼炉II中的铝液覆盖在强化粒子表面，通过传送装置将其送到双辊轧制装置中进行轧制成形，制得钢/铝/强化粒子/铝波浪形复合板；
S5：对其表面进行激光冲击，进一步提高复合板界面结合强度和使其释放内部应力。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
（1）能够一体化实现废铝从回收到制成复合板的整个过程，设备结构设计合理，成品率高，有利于提高生产效率以及产品的合格率，具有很高的市场应用价值；同时，合理搭配了多种成分配制成的复合板，界面结合强度高，力学性能好；
（2）通过调温装置，可以实现温度自动化控制；通过辊压将复合板直接压制成波浪形复合板，省去了现有技术中冲压成形的制作过程，使工序进一步的简化，同时降低了成本，而且制得的钢/铝/强化粒子/铝波浪形复合板，经过激光冲击，可进一步提高复合板界面结合强度以及使其释放了内部应力；
（3）利用激光加热技术，实现了对样品待加热微区精确加热，且加工灵活性高，保证了加热效果；结合喷射共沉积技术、半固态技术和激光冲击技术的优势，制备出高强轻质复合板材。
附图说明
图1为本发明的结构简化示意图；
图2为加热系统的结构示意图；
图3为熔炼炉的结构示意图；
图4为调温装置的结构示意图；
图5为复合搅拌装置的结构示意图；
图6为双辊轧制装置的结构示意图；
1、传送装置；2、加热系统；201、激光器；202、调焦镜；203、温度传感器；204、距离传感器；205、机械手；206、光纤；207、通讯线I；208、通讯线II；209、显控器；210、通讯线III；211、控制箱；212、气管；213、水管；3、熔炼炉I；301、加热丝；302、热电偶I；303、喷嘴I；304、过滤室；305、过滤网；306、废气处理室；307、电风扇；4、调温装置I；401、水冷系统；402、热电偶II；403、加热系统；404、自动控制装置；5、复合材料搅拌装置；501、高压气枪；502、电磁线圈；503、喷嘴II；6、调温装置II；7、熔炼炉II；8、双辊轧制装置；801、机架；802、双轧辊；803、轴承；804、冷却水枪。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种废铝回收直接成形装置，包括传送装置1、加热系统2、熔炼炉I3、调温装置I4、复合材料搅拌装置5、调温装置II6、熔炼炉II7和双辊轧制装置8；加热系统2、熔炼炉I3、调温装置I4、复合材料搅拌装置5、调温装置II6、熔炼炉II7、双辊轧制装置8均置于传送装置1周围。
如图2所示，加热系统2包括激光器201，调焦镜202，温度传感器203和距离传感器204，所述调焦镜202、温度传感器203和距离传感器204连接在机械手205末端，所述机械手通过遥控手柄操控，所述调焦镜202通过光纤206与显控器209相连，所述温度传感器203和距离传感器204分别通过通讯线I207和通讯线II208与显控器209相连，激光器201同显控器9通过通讯线III210相连并放置在一个控制箱211里，调焦镜202下方安装气管212和水管213，同时通过气管212和水管213对调焦镜202进行气体和水冷保护。
如图3所示，熔炼炉I3包括加热丝301、热电偶I302、喷嘴I303、过滤室304、过滤网305、废气处理室306和电风扇307；所述加热丝301和热电偶I302在熔炼炉I内侧壁内，熔炼炉I底端安装喷嘴I303，熔炼炉I的顶端连接过滤室304，所述过滤网305安装在过滤室304内，所述过滤室304的末端连接废气处理室306，废气处理室306侧壁安装电风扇307，废气通过过滤室304内的滤网305进入废气处理室306通过电风扇307将废气吸入，熔炼炉II7和熔炼炉I3结构相同。
如图4所示，调温装置I4主要包括水冷系统401、热电偶II402、加热系统403和自动控制装置404，所述水冷系统401、热电偶II402、加热系统403通过通讯线与自动控制装置404连接，所述自动控制装置404固定在传送装置1上，温度通过热电偶II402测定，测出来的温度数据传入自动控制装置404中，如果温度太高，自动控制装置404将启动水冷系统401进行降温，相反就启动加热系统403；调温装置II6和调温装置I4结构相同。
如图5所示，复合材料搅拌装置5包括高压气枪501、电磁线圈502和喷嘴II503，复合材料搅拌装置5内侧壁内设置电磁线圈502，顶部开孔安装高压气枪501，底端安装喷嘴II503，通过高压气枪501和电磁线圈502对复合材料TiC，B4C强化粒子双重搅拌，最后经过喷嘴II503喷射到废铝液上。
如图6所示，双辊轧制装置8包括机架801、双轧辊802、轴承803、冷却水枪804，冷却水枪804固定在机架801上，并且前后各安装一个，双轧辊802通过轴承803安装在机架801中间，双辊轧制装置8水平放置于传送装置末端，其中双轧辊802转速相同，转速为40转/分钟。冷却水枪804的流量控制在6升/分钟；通过双轧辊802将复合板压成波浪形，在此过程中冷却水枪804不断的喷水。
一种废铝回收直接成形方法，其步骤如下：
S1：传送装置1将经过处理后的不锈钢板送到加热系统2中，对不锈钢板表面进行微熔；
S2：加热微熔后，由传送装置1将不锈钢板传送至熔炼炉I3，通过喷嘴I303将熔化的废铝喷到表面微熔的不锈钢板上，经过调温装置I4进行测温和调温，保证铝为半固态状态；
S3：将复合材料TiC，B4C强化粒子通过复合材料搅拌装置5喷到废铝表面，经过调温装置II6进行二次测温和调温；
S4：将废铝熔炼炉II7中的铝液覆盖在强化粒子表面，通过传送装置1将其送到双辊轧制装置8中进行轧制成形，制得钢/铝/强化粒子/铝波浪形复合板；
S5：对其表面进行激光冲击，进一步提高复合板界面结合强度和使其释放内部应力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (4)

1.一种废铝回收直接成形装置，其特征在于，包括传送装置（1）、加热系统（2）、熔炼炉I（3）、调温装置I（4）、复合材料搅拌装置（5）、调温装置II （6）、熔炼炉II（7）和双辊轧制装置（8）；加热系统（2）、熔炼炉I（3）、调温装置I（4）、复合材料搅拌装置（5）、调温装置II（6）、熔炼炉II（7）、双辊轧制装置（8）均置于传送装置（1）周围；
所述加热系统（2）包括激光器（201），调焦镜（202），温度传感器（203）和距离传感器（204），所述调焦镜（202）、温度传感器（203）和距离传感器（204）连接在机械手（205）末端，所述机械手（205）通过遥控手柄操控，所述调焦镜（202）通过光纤（206）与显控器（209）相连，所述温度传感器（203）和距离传感器（204）分别通过通讯线I（207）和通讯线II（208）与显控器（209）相连，激光器（201）同显控器（209）通过通讯线III （210）相连并放置在一个控制箱（211）里，调焦镜（202）下方安装气管（212）和水管（213）；
所述熔炼炉I（3）包括加热丝（301）、热电偶I（302）、喷嘴I（303），过滤室（304）、过滤网（305）、废气处理室（306）和电风扇（307）；所述加热丝（301）和热电偶I（302）在熔炼炉I（3）内侧壁内，熔炼炉I（3）底端安装喷嘴I（303），熔炼炉I（3）的顶端连接过滤室（304），所述过滤网（305）安装在过滤室（304）内，所述过滤室（304）的末端连接废气处理室（306），废气处理室（306）侧壁安装电风扇（307），熔炼炉II（7）和熔炼炉I（3）结构相同；
所述调温装置I（4）主要包括水冷系统（401）、热电偶II（402）、加热系统（403）和自动控制装置（404），所述自动控制装置（404）固定在传送装置（1）上，所述水冷系统（401）、热电偶II（402）、加热系统（403）通过通讯线与自动控制装置（404）连接；调温装置II（6）和调温装置I（4）结构相同；
所述复合材料搅拌装置（5）包括高压气枪（501）、电磁线圈（502）和喷嘴II（503），复合材料搅拌装置（5）内侧壁内设置电磁线圈（502），顶部开孔安装高压气枪（501），底端安装喷嘴II（503）；
所述双辊轧制装置（8）包括机架（801）、双轧辊（802）、轴承（803）和冷却水枪（804），冷却水枪（804）固定在机架（801）上，并且前后各安装一个，双轧辊（802）通过轴承（803）安装在机架（801）中间，双辊轧制装置（8）水平放置于传送装置末端；
原材料通过传送装置（1）到加热系统（2），依次按序进入熔炼炉I（3）、调温装置I（4）、复合材料搅拌装置（5）、调温装置II （6）、熔炼炉II（7）和双辊轧制装置（8），得到复合板。
2.根据权利要求1所述的一种废铝回收直接成形装置，其特征在于，所述双轧辊（802）的转速为40转/分钟。
3.根据权利要求1所述的一种废铝回收直接成形装置，其特征在于，所述冷却水枪（804）的流量控制在6升/分钟。
4.一种以权利要求1所述的废铝回收直接成形装置为基础的废铝回收直接成形方法，其特征在于，其步骤如下：
S1：传送装置（1）将经过处理后的不锈钢板送到加热系统（2）中，对不锈钢板表面进行微熔；
S2：加热微熔后，由传送装置（1）将不锈钢板传送至熔炼炉I（3），通过喷嘴I（303）将熔化的废铝喷到表面微熔的不锈钢板上，经过调温装置I（4）进行测温和调温，保证铝为半固态状态；
S3：将复合材料TiC，B4C强化粒子通过复合材料搅拌装置（5）喷到废铝表面，经过调温装置II（6）进行二次测温和调温；
S4：将废铝熔炼炉II（7）中的铝液覆盖在强化粒子表面，通过传送装置（1）将其送到双辊轧制装置（8）中进行轧制成形，制得钢/铝/强化粒子/铝波浪形复合板；
S5：对其表面进行激光冲击，进一步提高复合板界面结合强度和使其释放内部应力。
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