CN113028851B - 兼具除气与投料功能的搅拌装置 - Google Patents

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Abstract

一种兼具除气与投料功能的搅拌装置，设置于盛装金属汤液的炉体。所述搅拌装置包含旋动单元、通气单元，及投料单元。所述旋动单元包括旋转马达，及伸置于所述炉体中的中空状轴管。所述通气单元包括进气源，及连接所述进气源及所述轴管的进气管路。所述投料单元包括料桶，及连通所述料桶及所述轴管的送料管。添加材料可通过所述送料管经由中空状的轴管，送入所述炉体所盛装金属汤液中，以突破金属汤液表面的氧化层，而将添加材料直接送入金属汤液的液面下，减少氧化层与添加材料的反应，提高添加材料于金属汤液的润湿率。

Description

兼具除气与投料功能的搅拌装置
技术领域
本发明涉及一种搅拌装置，特别是涉及一种用于金属基复合材料搅拌熔炼的搅拌装置。
背景技术
搅拌熔炼是一种合金熔炼制程，发展至今已出现了搅拌铸造、原位自生、挤压铸造、铸锻复合制程、半固态铸造，及半固态制程等不同设计的搅拌机构。参阅图1，是一种公知用于搅拌熔炼的搅拌装置1，包含盛装熔融金属汤液2的炉体11、由上而下地伸置于所述炉体11内的搅拌棒12、固定于所述搅拌棒12上的搅拌盘13，及位于所述炉体11上方且可带动所述搅拌棒12旋转的马达14。通过所述马达14可带动所述搅拌棒12及所述搅拌盘13旋转，以搅动所述炉体11中的金属汤液2。
前述的搅拌装置1也可应用于辅助添加颗粒型强化相(如碳化硅)的铝基复合材料，其特色在于质轻及具较佳的热传性质，在精密机械加工上有广泛的应用。当以所述搅拌装置1制备前述的铝基复合材料时，需由外部将碳化硅等添加材料投入盛有铝汤的所述炉体11中，但碳化硅容易和铝汤表面的氧化层产生反应，造成熔汤润湿不易，甚至有碳化硅团聚的现象产生，导致铝基复合材料在铸造时容易产生铸造缩孔，并产生强化相散布不均匀等缺陷。而金属汤液2表面的表面张力也会对较轻的添加材料造成障碍，上述氧化层及表面张力使得添加材料不易进入熔汤中，导致添加材料四散而逸出所述炉体11外，造成材料的损耗，而人工投料辅助添加方式则容易使金属汤液2溅出，造成工安问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具除气与投料功能的搅拌装置。
本发明兼具除气与投料功能的搅拌装置，设置于盛装金属汤液的炉体；其特征在于：所述搅拌装置包含旋动单元、通气单元，及投料单元，所述旋动单元包括旋转马达，及伸置于所述炉体的中空状轴管，所述轴管具有可被所述旋转马达带动旋转的内管壁，及物理连结所述内管壁的搅动件，所述通气单元包括进气源，及连接所述进气源及所述轴管的进气管路，所述投料单元包括料桶，及连通所述料桶及所述轴管的送料管。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述旋动单元的轴管还具有围绕所述内管壁且与所述内管壁相配合夹设出外流道的外管壁，所述内管壁围绕出内流道，且可被所述旋转马达带动而相对于所述外管壁旋转，所述内流道连通所述投料单元的进气管路，所述外流道连通所述送料管。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述投料单元还包括连接所述送料管及所述料桶的抽料马达。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述投料单元的进气源连通所述轴管及所述送料管，且所述进气源可受控制而选择性地对所述轴管及所述送料管输出惰性气体。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述进气管路包括与所述轴管连结的第一管路，及与所述送料管连结的第二管路。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述旋动单元还包括设置于所述炉体上方且用于供所述旋转马达设置的框架，及至少一个与所述轴管水平相间隔，且由所述框架向下伸置于所述炉体内的挡流板。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述至少一个挡流板具有由所述框架延伸至所述炉体中的主板部，及由所述主板部向下延伸且厚度逐渐减少而形成斜面的延伸板部。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述旋动单元的轴管的材料包含石墨。
较佳地，前述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其中所述至少一个挡流板的材料包含石墨。
本发明的有益效果在于：复合材料中的添加材料，例如：碳化硅，可通过所述送料管经由中空状的轴管，送入所述炉体所盛装的铝汤或其他金属汤液中，此种进料方式可突破金属汤液表面的氧化层，以将添加材料直接送入金属汤液的液面下。此外，可减少氧化层与添加材料的反应，并提高熔解或润湿的效率。另外，本发明可减少添加材料受到表面张力的阻碍，以减少重量较轻的添加材料逸散，以及消除人工辅助添加材料使金属汤液溅出的情形。
附图说明
图1是侧面剖视图，说明公知的搅拌装置；
图2是侧面剖视图，说明本发明兼具除气与投料功能的搅拌装置的第一实施例；及
图3是侧面剖视图，说明本发明兼具除气与投料功能的搅拌装置的第二实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图2，为本发明兼具除气与投料功能的搅拌装置的一个第一实施例，设置于一个盛装金属汤液3的炉体4内。所述搅拌装置可应用在一般搅拌熔炼制程，并用于将添加材料5投入所述炉体4内的金属汤液3中。金属汤液3的金属主要是大气环境下会被氧化的金属。本第一实施例中是以将碳化硅加入铝汤以制得铝基复合材料为例，但实际应用上并不以此为限。所述搅拌装置包含一个旋动单元6、一个通气单元7，及一个投料单元8。所述旋动单元6包括一个架设于所述炉体4上方的脚架60、一个固定于所述脚架60上的旋转马达61、一个由上而下地延伸并伸置于所述炉体4液面下的轴管62，及一个与所述轴管62水平相间隔且由所述脚架60向下延伸至所述炉体4内的挡流板63。所述轴管62具有一个连接所述旋转马达61且围绕出一个内流道621的内管壁622、一个连接所述脚架60且围绕所述内管壁622的外管壁624，及一个固定于所述内管壁622底端的搅动件625。所述内管壁622及所述外管壁624相配合夹设出一个外流道623。在本第一实施例中，所述轴管62是以石墨制成，可避免与铝汤反应。所述搅动件625外型呈盘状，且外周缘具有等角度排列且向外凸出的齿状块体(图未示)，但当然可依实际需求更换不同外型及数量的搅动件625，不应以前述方式为限。所述挡流板63与所述轴管62水平相间隔，且由所述脚架60向下延伸至所述炉体4内。所述挡流板63具有一个由所述旋转马达61延伸至所述炉体4中的主板部631，及一个由所述主板部631向下延伸且厚度逐渐减少而形成斜面的延伸板部632。在本第一实施例中，所述挡流板63是以石墨制成，同样可避免与铝汤反应，且所述挡流板63的数量为一个，以达到较佳的稳流效果并不至使所述轴管62引起的漩涡消散，但当然也可以视实际需求为其他数量，不以此为限。所述延伸板部632的外型设计可适配所述炉体4由上而下直径渐缩的外型，从而能应用于较窄的炉体4中，提升泛用性。
所述通气单元7包括一个进气源71，及一个连接所述进气源71及所述轴管62的进气管路72。所述进气管路72包括一个与所述内管壁622的内流道621及所述进气源71连通的第一管路721，及一个与所述进气源71连通的第二管路722。所述进气源71可受控制地对所述第一管路721及所述第二管路722的其中的一个(或两者同时)输出惰性气体。所述投料单元8包括一个一端连接所述轴管62的外流道623且另一端连接所述第二管路722的送料管81，及一个连接所述送料管81且盛装碳化硅的料桶82。
所述搅拌装置运作时，所述旋转马达61带动所述轴管62的内管壁622相对于所述外管壁624旋转，使所述搅动件625被带动旋转，以对铝汤进行搅拌，接着先以所述进气源71通过所述第一管路721对所述轴管62的内流道621输出惰性气体，使惰性气体可通入所述炉体4的铝汤内，达到对铝汤进行除渣及除气的功效，而后通过控制使所述进气源71通过所述第二管路722对所述送料管81输出惰性气体，以将所述料桶82内的碳化硅经由所述送料管81输送至所述外流道623内，进而使碳化硅由所述轴管62位于铝汤液面下的末端送出，此种投料方式可避免碳化硅直接接触铝汤表面的氧化层，减少两者间的反应，进而提高熔解或润湿的效率。而通过旋转的所述轴管62投料的设计，可不需另外以管线插入金属汤液3中投料，从而避免插入的管线干扰搅拌动作及效果。
此外，前述的设计也可减少添加材料5受到表面张力的阻碍，当使用重量较轻的添加材料5时，可减少其逸散的情形，并消除人工投料辅助添加材料使金属汤液3溅出的情形。需要特别说明的是，本第一实施例也可在将惰性气体通过所述第二管路722输入所述送料管81的过程中，同时将惰性气体通过所述第一管路721输入所述内流道621，以在进料的过程中同时除气、除渣。
参阅图3，为本发明兼具除气与投料功能的搅拌装置的一个第二实施例，本第二实施例大致上是与所述第一实施例相同，不同的地方在于：所述进气管路72仅连接所述轴管62，而所述投料单元8还包括一个连接所述送料管81及所述料桶82的抽料马达83。且所述轴管62不采所述第一实施例的双管设计，仅具有所述内管壁622而采单管设计，所述内管壁622的内流道621连通所述进气管路72及所述送料管81。所述抽料马达83可将所述料桶82中的添加材料5经所述送料管81输送至所述内流道621，以将添加材料5送入金属汤液3中。本第二实施例提供了另一种配置方式，其中，所述搅拌装置通常是先控制所述进气源71输入惰性气体10分钟，接着再开启所述抽料马达83进行投料10分钟，前者的气体流量较大而后者较小。
综上所述，本发明将添加材料5直接送入金属汤液3的液面下，减少表面张力的阻碍，如此可避免添加材料5逸散或造成金属汤液3溅出，且不会干扰所述搅动件625的搅拌动作，故确实能达成本发明的目的。

Claims (9)

1.一种兼具除气与投料功能的搅拌装置，设置于盛装金属汤液的炉体；其特征在于：所述搅拌装置包含旋动单元、通气单元，及投料单元，所述旋动单元包括旋转马达，及伸置于所述炉体的中空状轴管，所述轴管具有可被所述旋转马达带动旋转的内管壁，及物理连结所述内管壁的搅动件，所述通气单元包括进气源，及连接所述进气源及所述轴管的进气管路，所述投料单元包括料桶，及连通所述料桶及所述轴管的送料管。
2.如权利要求1所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述旋动单元的轴管还具有围绕所述内管壁且与所述内管壁相配合夹设出外流道的外管壁，所述内管壁围绕出内流道，且可被所述旋转马达带动而相对于所述外管壁旋转，所述内流道连通所述投料单元的进气管路，所述外流道连通所述送料管。
3.如权利要求1或2所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述投料单元还包括连接所述送料管及所述料桶的抽料马达。
4.如权利要求2所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述投料单元的进气源连通所述轴管及所述送料管，且所述进气源可受控制而选择性地对所述轴管及所述送料管输出惰性气体。
5.如权利要求4所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述进气管路包括与所述轴管连结的第一管路，及与所述送料管连结的第二管路。
6.如权利要求1所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述旋动单元还包括设置于所述炉体上方且用于供所述旋转马达设置的框架，及至少一个与所述轴管水平相间隔，且由所述框架向下伸置于所述炉体内的挡流板。
7.如权利要求6所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述至少一个挡流板具有由所述框架延伸至所述炉体中的主板部，及由所述主板部向下延伸且厚度逐渐减少而形成斜面的延伸板部。
8.如权利要求1所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述旋动单元的轴管的材料包含石墨。
9.如权利要求7所述兼具除气与投料功能的搅拌装置，其特征在于：所述至少一个挡流板的材料包含石墨。
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