CN115446318A - 一种金属废屑的塑化回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属废屑的塑化回收装置及方法，塑化回收装置包括工具头、旋转主轴、储料仓、推杆，工具头设置于旋转主轴的下端，旋转主轴的上端与储料仓相接；旋转主轴与旋转动力装置相联接；旋转主轴与轴向动力装置相联接；工具头和旋转主轴内具有相互连通的中空腔体；推杆竖向设置，其下端依次穿过储料仓、旋转主轴后伸入到工具头内；塑化回收装置的工作方法通过多个步骤实现对金属废屑的塑化回收；本发明提供了一种金属废屑的塑化回收装置及金属废屑回收的新方法，通过塑化回收的方法简化了现有技术中金属废屑的回收工艺，提高了金属废屑的回收效率，并且改善了回收成形后金属的微观组织，提高了回收成形后金属的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料回收技术领域，更具体地说，是涉及一种金属废屑的塑化回收装置及方法。
背景技术
为了实现资源的重复利用和可持续发展，金属废料的回收和再制造成为资源持续利用的有效举措。在机械加工厂中，机械的生产加工过程时刻都在产生金属废屑；中国专利文献CN105583216A公开了一种金属屑处理回收方法，中国专利文献CN206446155U公开了一种金属屑自动收集压块成型机，中国专利文献CN 208133674 U公开了一种金属屑压块机，中国专利文献CN215844505U公开了一种金属回收利用加工处理装置，上述专利文献在进行金属废屑处理回收时是将金属废屑传输至金属废屑压块装置，通过将金属废屑压块成形实现回收，但这类挤压成形的回收方法只是金属废屑回收再利用的中间阶段，需要对压块成形的金属块进一步熔化重铸，才能实现金属废屑的真正回收。
因此目前通常采用的压块成形的方法以实现金属废屑的回收，这种回收方法无法实现真正的金属废屑回收循坏利用，并且金属废屑压块成形的金属块熔化重铸后的铸锭组织粗大，需要进一步进行轧制处理以实现产品要求的材料微观组织，这使得金属废屑的回收过程较复杂，回收过程的加工工序较多，金属废屑的回收效率较低。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种金属废屑的塑化回收装置，包括工具头、旋转主轴、储料仓、推杆，工具头设置于旋转主轴的下端，旋转主轴的上端与储料仓相接；旋转主轴与旋转动力装置相联接，旋转动力装置用于实现旋转主轴的旋转；旋转主轴与轴向动力装置相联接，轴向动力装置用于实现旋转主轴沿轴向的位移；
工具头和旋转主轴内具有相互连通的中空腔体；推杆竖向设置，其下端依次穿过储料仓、旋转主轴后伸入到工具头内。
进一步地、推杆的上端设置有送料动力装置，推杆上设置有齿条，齿条与送料动力装置的齿轮相啮合，送料动力装置用于驱动推杆沿轴向往复运动。
进一步地、推杆的下方设置有推头，推头的上端设置有随动轴承，推头通过随动轴承连接于推杆的下端。
进一步地、推头的中部设置有限位轴承，限位轴承的设置用于防止推头与旋转主轴中空腔体的碰撞摩擦。
进一步地、中空腔体的上端与储料仓相连通，其下端与工具头的下底面相平齐。
进一步地、推头的下底面面积为中空腔体的截面面积的80％-95％；中空腔体的截面面积为工具头的截面面积的20％-50％。
一种金属废屑的塑化回收装置的工作方法的步骤为：
步骤S1：对金属废屑进行预处理，将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污，然后将金属废屑取出风干备用；
步骤S2：启动轴向动力装置调整工具头的位置，轴向动力装置带动旋转主轴沿轴向向下移动使工具头与基板相接触；启动旋转动力装置带动旋转主轴转动，旋转主轴带动工具头转动；将预处理过的金属废屑填入储料仓，启动送料动力装置，送料动力装置带动推杆向下移动，推杆带动推头向下移动将金属废屑送入旋转主轴内部的中空腔体内；
步骤S3：推杆带动推头继续向下移动将填入旋转主轴中空腔体内的金属废屑进一步送进至工具头的中空腔体内；随着金属废屑的累积，推杆对位于工具头中空腔体底部的金属废屑施加挤压作用，促进金属废屑移动到工具头下底面的下方，在工具头的旋转过程中实现金属废屑和基板的局部塑化变形；
步骤S4：移动基板，使金属废屑沿基板的移动方向塑化沉积，待基板移动了预定长度后基板停止移动，保持基板静止，轴向动力装置带动旋转主轴及工具头向上移动0.5-3mm，基板反方向移动，实现金属废屑的逐层塑化沉积；
步骤S5：重复步骤S4的工作过程，直至金属废屑全部沉积完成，获得金属废屑的固化金属板。
进一步地、步骤S1中的金属废屑为易氧化材料，将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污，然后将金属废屑放入硫酸溶液中浸泡以去除表面氧化物，再将金属废屑经乙醇溶液洗除表面残留硫酸，然后将金属废屑取出风干备用。
进一步地、在步骤S4中金属废屑完成第一道次的沉积之后，旋转主轴继续旋转并保持轴向静止不动，移动基板，进行金属废屑第二道次的沉积过程；待金属废屑完成预定路径沉积后，旋转主轴及工具头上移0.5-3mm，进行金属废屑第二层的沉积过程。
进一步地、金属废屑的材料为铝或镁或钢或铜或钛；金属废屑的材料与基板的材料相同或不同。
本发明提供了一种金属废屑的塑化回收装置及金属废屑回收的新方法，通过塑化回收的方法简化了现有技术中金属废屑的回收工艺，降低了金属废屑回收的复杂性，节省了金属废屑回收的工时费用，大大提高金属废屑的回收效率，并且改善了回收成形后金属的微观组织，提高了回收成形金属的力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的金属废屑的塑化回收装置的结构示意图。
图2为金属废屑的塑化回收装置的工作状态示意图。
图3为金属废屑的塑化回收装置的工作状态示意图。
图中符号说明：
1.工具头；2.旋转主轴；3.限位轴承；4.旋转动力装置；5.储料仓；6.送料动力装置；7.推杆；8.轴向动力装置；9.随动轴承；10.推头；11.基板；12.固化金属板；13.金属废屑；14.中空腔体。
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，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种金属废屑的塑化回收装置，包括工具头1、旋转主轴2、储料仓5、推杆7，工具头1设置于旋转主轴2的下端，旋转主轴2的上端与储料仓5相接；工具头1和旋转主轴2内具有相互连通的中空腔体14，中空腔体14的上端与储料仓5相连通，中空腔体的下端与工具头1的下底面(工具头轴肩平面)相平齐。中空腔体14的截面面积为工具头1的截面面积的20％-50％。
推杆7竖向设置，其下端依次穿过储料仓5、旋转主轴2及工具头1内的中空腔体14后伸入到工具头1内。
旋转主轴2与旋转动力装置4相联接，旋转动力装置4用于实现旋转主轴2的旋转，旋转主轴2旋转带动设置于其下端的工具头1同步旋转。旋转动力装置为电机驱动，电机通过皮带传动与旋转主轴2相联接，驱动旋转主轴2旋转。
旋转主轴2与轴向动力装置8相联接，轴向动力装置8用于实现旋转主轴2沿轴向的位移，旋转主轴2竖直上下移动带动设置于其下端的工具头1同步移动。轴向动力装置为电缸、气缸或液压缸驱动，通过导轨与旋转主轴相连，实现旋转主轴2沿着竖向设置的导轨做往复上下运动。
推杆7的上端设置有送料动力装置6，推杆7上设置有齿条，齿条与送料动力装置6的齿轮相啮合，送料动力装置6用于驱动推杆沿轴向往复运动；送料动力装置6启动其齿轮转动，齿轮与齿条相啮合使得推杆7竖向上下移动。
推杆7的下方设置有推头10，推头10的上端设置有随动轴承9，推头10通过随动轴承9连接于推杆7的下端，随动轴承9的设置可以实现推头10的跟转。推头10的中部设置有限位轴承3，限位轴承的设置用于防止推头与旋转主轴中空腔体的碰撞摩擦。推头10的下底面面积为中空腔体14的截面面积的80％-95％。
如图2、图3所示，一种金属废屑的塑化回收装置的工作方法的步骤为：
步骤S1：对金属废屑进行预处理，将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污，然后将金属废屑取出风干备用；
若金属废屑为合金钢等易氧化材料，则将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污后将金属废屑放入硫酸溶液中浸泡以去除表面氧化物，再将金属废屑经乙醇溶液洗除表面残留硫酸，然后将金属废屑取出风干备用。
步骤S2：启动轴向动力装置8调整工具头1的位置，轴向动力装置8带动旋转主轴2沿轴向向下移动使工具头1与基板11相接触；启动旋转动力装置带动旋转主轴2转动，旋转主轴带动工具头转动，工具头的转速为100rpm-3000rpm；
将预处理过的金属废屑填入储料仓5，启动送料动力装置6，送料动力装置带动推杆7向下移动，推杆带动推头10向下移动将金属废屑送入旋转主轴2内部的中空腔体14内；
基板11和废旧的金属废屑13可以为同种材料，也可为异种材料；金属废屑13的材料可以为低熔点的铝材料、镁材料，也可以为高熔点的钢材料，铜材料，钛材料。金属废屑的厚度为0.5-2mm，宽度为0.5-3mm，长度为0.5-10mm。
步骤S3：推杆带动推头10继续向下移动将填入旋转主轴中空腔体内的金属废屑进一步送进至工具头的中空腔体内；推杆送料速度为1mm/min-100mm/min；
随着金属废屑的累积，推杆对位于工具头中空腔体底部的金属废屑施加挤压作用，促进金属废屑移动到工具头下底面(工具头轴肩平面)的下方，在工具头1的旋转过程中实现金属废屑和基板的局部塑化变形。
步骤S4：金属废屑可在每一层的塑化沉积过程中实现多个道次的塑化沉积；移动基板11，使金属废屑沿基板11的移动方向塑化沉积，待基板移动了预定长度后基板11停止移动，完成了金属废屑第一道次的塑化沉积过程；旋转主轴2继续旋转并保持轴向静止不动，移动基板11，进行金属废屑第二道次的沉积过程；待金属废屑完成所有道次的预定路径的塑化沉积后，旋转主轴及工具头上移0.5-3mm，进行金属废屑第二层的塑化沉积过程。
步骤S5：重复步骤S4的工作过程，实现金属废屑的逐层塑化沉积，直至金属废屑全部沉积完成，获得金属废屑的固化金属板12。
本发明的金属废屑的塑化回收装置及方法与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明的金属废屑的塑化回收装置能够一次性实现金属废屑的冶化成形，并可直接制备形状简单的产品毛坯，简化了金属废屑的回收工艺，提高了回收效率；
2)本发明的金属废屑的塑化回收装置通过工具头与基板和金属废屑的热机作用实现金属废屑的塑化沉积，金属废屑所受温度低于其自身材料的熔点，能够避免金属废屑在回收的过程中因材料过热而带来的组织粗化和强化强溶解，显著提高回收成形金属的强度；
3)本发明采用塑化回收技术以实现金属废屑的回收，显著减少了环境污染，是一种绿色环保的金属废屑回收方法。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：包括工具头(1)、旋转主轴(2)、储料仓(5)、推杆(7)，工具头(1)设置于旋转主轴(2)的下端，旋转主轴(2)的上端与储料仓(5)相接；所述旋转主轴(2)与旋转动力装置(4)相联接，旋转动力装置(4)用于实现旋转主轴(2)的旋转；所述旋转主轴(2)与轴向动力装置(8)相联接，轴向动力装置(8)用于实现旋转主轴(2)沿轴向的位移；
所述工具头(1)和旋转主轴(2)内具有相互连通的中空腔体(14)；所述推杆(7)竖向设置，其下端依次穿过储料仓(5)、旋转主轴(2)后伸入到工具头(1)内。
2.如权利要求1所述的金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：所述推杆(7)的上端设置有送料动力装置(6)，推杆(7)上设置有齿条，齿条与送料动力装置(6)的齿轮相啮合，送料动力装置(6)用于驱动推杆沿轴向往复运动。
3.如权利要求2所述的金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：所述推杆(7)的下方设置有推头(10)，推头(10)的上端设置有随动轴承(9)，推头(10)通过随动轴承(9)连接于推杆(7)的下端。
4.如权利要求3所述的金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：所述推头(10)的中部设置有限位轴承(3)，限位轴承的设置用于防止推头与旋转主轴中空腔体的碰撞摩擦。
5.如权利要求4所述的金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：所述中空腔体(14)的上端与储料仓(5)相连通，其下端与工具头(1)的下底面相平齐。
6.如权利要求5所述的金属废屑的塑化回收装置，其特征在于：所述推头(10)的下底面面积为中空腔体(14)的截面面积的80％-95％；所述中空腔体(14)的截面面积为工具头(1)的截面面积的20％-50％。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的金属废屑的塑化回收装置的工作方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
步骤S1：对金属废屑进行预处理，将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污，然后将金属废屑取出风干备用；
步骤S2：启动轴向动力装置(8)调整工具头(1)的位置，轴向动力装置(8)带动旋转主轴(2)沿轴向向下移动使工具头(1)与基板(11)相接触；启动旋转动力装置带动旋转主轴(2)转动，旋转主轴带动工具头转动；将预处理过的金属废屑填入储料仓(5)，启动送料动力装置(6)，送料动力装置带动推杆(7)向下移动，推杆带动推头(10)向下移动将金属废屑送入旋转主轴(2)内部的中空腔体(14)内；
步骤S3：推杆带动推头(10)继续向下移动将填入旋转主轴中空腔体内的金属废屑进一步送进至工具头的中空腔体内；随着金属废屑的累积，推杆对位于工具头中空腔体底部的金属废屑施加挤压作用，促进金属废屑移动到工具头下底面的下方，在工具头(1)的旋转过程中实现金属废屑和基板的局部塑化变形；
步骤S4：移动基板(11)，使金属废屑沿基板(11)的移动方向塑化沉积，待基板移动了预定长度后基板(11)停止移动，保持基板(11)静止，轴向动力装置(8)带动旋转主轴及工具头向上移动0.5-3mm，基板(11)反方向移动，实现金属废屑的逐层塑化沉积；
步骤S5：重复步骤S4的工作过程，直至金属废屑全部沉积完成，获得金属废屑的固化金属板(12)。
8.如权利要求7所述的金属废屑的塑化回收装置的工作方法，其特征在于：步骤S1中的金属废屑为易氧化材料，将金属废屑置于丙酮溶液中去除表面油污，然后将金属废屑放入硫酸溶液中浸泡以去除表面氧化物，再将金属废屑经乙醇溶液洗除表面残留硫酸，然后将金属废屑取出风干备用。
9.如权利要求7所述的金属废屑的塑化回收装置的工作方法，其特征在于：步骤S4中金属废屑完成第一道次的沉积之后，旋转主轴(2)继续旋转并保持轴向静止不动，移动基板(11)，进行金属废屑第二道次的沉积过程；待金属废屑完成预定路径沉积后，旋转主轴及工具头上移0.5-3mm，进行金属废屑第二层的沉积过程。
10.如权利要求7所述的金属废屑的塑化回收装置的工作方法，其特征在于：所述金属废屑(13)的材料为铝或镁或钢或铜或钛；所述金属废屑(13)的材料与基板(11)的材料相同或不同。
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