CN207629181U - 一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，包括支架，支架上按基体运动方向依次设置有阻流机构、输送机构。输送机构包括传动机构、载物平板、保温围板和围板定位机构，保温围板由耐火保温材料制成，包括高度相同的2个侧围板和1个前围板，三者构成开口向后的U形，侧围板上设置溢流口。阻流机构包括耐火保温材料层、固定板、弹性支架。输送机构的上方还设置有固定于支架上的缝隙式浇包，缝隙式浇包上部放置导流槽，导流槽的后上方设置有固定于地基上的可倾转合金熔炼装置。支架下方地面上放置金属铸型。通过调节装置各参数，利用上述双金属复合材料冲击射流法固液复合装置可以制造各种双金属复合板材。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种层状双金属材料的制造装置技术领域，具体为一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置。
背景技术
双金属复合板的应用范围广泛，如不锈钢/铝广泛用于建筑装饰材料、石油化工、海水淡化、水利工程等结构件及化工热交换器、炉具和电子元器件等。钛合金复合材料在航空航天、炊具、舰艇和冶金工业等领域被广泛应用。铝合金复合材料凭借铝具有密度小、导热、导电性能好及耐腐蚀等优点，在各种热交换器上被大量使用。
目前金属复层材料的成形技术主要有轧制复合、爆炸复合、铸造复合等。
轧制复合存在合金元素扩散不充分及化学反应的问题，结合强度仍然有不足，且工序较多，需清理原料表面，生产效率较低。因此出现了将铸造与轧制相结合的技术，如反向凝固、液态、半固态铸轧、液态、液态铸轧等。反向凝固不能产生基体厚度较大的材料，仅适合生产薄板和带材。固液铸轧法虽然不用预热基体以及对基体进行镀层和涂覆助焊剂等表面处理，但是不能生产太厚的金属板，包覆层也不能太厚，而且设备昂贵，一次投入巨大。
爆炸焊接的劳动条件较差，得到的复层板不平整且生产过程具有一定的危险性。采用铸造法生产双金属复合材料的成本较低、金属间结合强度高，因此发展很快。常见的双金属复合铸造方法有铸渗法、镶嵌铸造法、双液双金属复合铸造法等。铸渗法在研究中有很多问题待解决，如夹渣、冲刷、渗透能力差、渗层厚度不均和粘砂等。离心铸造的缺点是工艺过程繁琐，浇注时内层金属液对外层有冲刷作用，且制备的复层管或轧辊的界面易产生一些铸造缺陷。连续铸造法生产双金属复层材料研究和应用已成为金属复层材料研究领域的热点之一，目前研究方向有：连续浇注复合铸造技术、双结晶器连续铸造技术、双流浇注连续铸造技术、电磁制动连续铸造技术等。
连续浇注复合铸造法主要用于复合轧辊的生产。该工艺的缺点是内层需事先处理，如果处理效果欠佳，或处理后不立刻铸造，则不易制备出结合良好的轧辊。
Novelis公司的Novelis Fusion技术能够实现大厚度双金属复合板。但该技术对金属液面高度有严格要求，液面必须低于换热装置底部，但与底部距离又不能过大，因此需要采用先进的液面高度控制系统才能实现。
现有固液复合技术存在的问题包括：必须克服基体金属表面氧化膜对复合的阻碍作用，需将基体预热至足够的温度才能进行复合，需要在保护气氛下进行复合过程。为此，现有技术都需对基体表面进行一系列复杂的处理，覆层金属表面清洁后在气体保护下进行复合；有的技术则在清洁后的表面镀层或涂覆助焊剂；复合前或复合过程中需用加热设备对基体金属进行加热。增加了工艺的流程、生产周期和成本。
目前，复合金属的发展关键是：在实现金属之间冶金结合，满足结合强度的前提下，寻求更加简单、经济和高效的一次性多层和多种类金属复合的生产方法及设备。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，本实用新型仅需用金属刷打磨去除待复合铝合金基体表面氧化膜即可进行固液复合，无需对金属基体预热，也无需将基体金属进行浸镀、涂覆助焊剂等表面处理，工艺简单、流程短。
为解决上述问题，本实用新型提供如下技术方案：一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，包括支架、基体输送机构、阻流机构、缝隙式浇包和导流槽，所述基体输送机构包括第二变频电机、第一带轮、第二带轮、第一皮带、载物平板、平板连接件、前保温围板、侧保温围板和前保温围板定位机构，所述阻流机构包括第一变频电机、第三带轮、第四带轮、第二皮带、耐火保温材料层、固定板、弹性支架，所述输送机构的上方设有缝隙式浇包，缝隙式浇包上部放置导流槽，所述支架下方地面上放置金属铸型。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板均由耐火保温材料制成，所述侧保温围板上设置溢流口，并且放置在载物平板上的基体被所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板从左、右、前三个方向包围，构成开口向后的U形。所述基体与所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板之间紧密接触。所述缝隙式浇包流出的包覆金属液受到所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板的约束，只能在所述基体上表面沿着所述基体运动的反方向流动。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述阻流机构的耐火保温材料层的高度比基体上表面与侧保温围板上表面之间的高度差大 20mm～30mm。所述耐火保温材料层与固定板一起固定在弹性支架上，所述弹性支架放置在四个滑块上，所述弹性支架与第二皮带之间用连接件固定在一起。所述第一变频电机转动，第三带轮和第四带轮带动第二皮带，第二皮带带动连接件，连接件带动弹性支架沿导轨运动。
作为本实用新型的一种优选实施方式，在基体完全通过缝隙式浇包下方之前，所述基体与所述阻流机构的耐火保温材料层保持30mm 的水平间距。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述阻流机构的耐火保温材料层在第一变频电机的带动下向着放置基体载物平板运动，在基体完全通过缝隙式浇包下方时挡住3块保温围板组成的U形缺口，形成一个四周由耐火保温材料封闭，底部为基体的型腔，继续浇注包覆金属液，型腔内金属液面高度不断增加，当液面高度超出溢流口后溢出，流入下方的多个金属铸型中。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述缝隙式浇包的出流口与载物平板上表面之间的垂直距离必须大于所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板的高度。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述基体输送机构的恒速或者变速运动通过调整与第二变频电机连接的变频器来实现。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述缝隙式浇包底部设有狭缝形出流口，其截面为哑铃形狭缝，出流口宽度为3mm-5mm，长度根据基体宽度调整且比基体的宽度大20mm。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述前保温围板和所述左右两个侧保温围板与基体接触的一侧加工出倾斜度为3～5°，高度低于基体高度15mm～25mm的斜面，所述侧保温围板与基体之间就形成了斜度为3～5°的沟槽，包覆金属液在沟槽内沿倾斜面流向U形缺口。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述包覆金属液在载物平板下方沿其载物平板运动方向放置多个金属铸型。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1.与现有固液复合技术相比，本发明仅需用金属刷打磨去除待复合铝合金基体表面氧化膜即可进行固液复合，无需对金属基体预热，也无需将基体金属进行浸镀、涂覆助焊剂等表面处理，工艺简单、流程短。
2.在固液复合过程中利用包覆金属液的射流冲击的强换热能力和动量来重熔基体金属，破碎氧化膜并带入金属液流，换热效率高，可制备大的复合表面和大体积的双金属复合材料，包覆层金属的厚度可控。制备出的双金属可实现良好的冶金结合。
3.可以通过控制基体金属运动速度、包覆金属液浇注温度和浇注压头来控制基体熔化部分的深度(熔深)，有利于提高包覆金属液热量利用率，减小液固体积比，降低制备成本。
4.不受基体金属表面形状的限制，可以制备基体表面为曲面的双金属复合材料。
附图说明
图1为本实用新型一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置的主视图；
图2为本实用新型基体金属、保温围板的三视图。
图中：1-滑块，2-导轨，3-支架，4-第一带轮，5-第三带轮，6- 连接件，7-金属铸型，8-平板连接件，9-第一皮带，10-第二皮带， 11-第一变频电机，12-第四带轮，13-第二带轮，14-第二变频电机， 15-载物平板，16-前保温围板定位机构，17-前保温围板，18-侧保温围板，19-缝隙式浇包，20-导流槽，21-包覆金属液，22-基体，23- 溢流口，24-耐火保温材料层，25-固定板，26-弹性支架。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，包括支架3、基体输送机构、阻流机构、缝隙式浇包19和导流槽20，所述基体输送机构包括第二变频电机14、第一带轮4、第二带轮13、第一皮带9、载物平板15、平板连接件8、前保温围板17、侧保温围板18和前保温围板定位机构16，所述阻流机构包括第一变频电机11、第三带轮5、第四带轮12、第二皮带10、耐火保温材料层24、固定板25、弹性支架26，所述输送机构的上方设有缝隙式浇包19，缝隙式浇包上部放置导流槽20，所述支架3下方地面上放置多个金属铸型7。
所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板18均由耐火保温材料制成，所述侧保温围板18上设置溢流口23，并且放置在载物平板15上的基体22被所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板 18从左、右、前三个方向包围，构成开口向后的U形。所述基体22 与所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板18之间紧密接触。所述缝隙式浇包19流出的包覆金属液21受到所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板18的约束，只能在所述基体22上表面沿着所述基体22运动的反方向流动，其作用在于充分的利用包覆金属液 21的热量，快速加热基体22的表面。
所述阻流机构的耐火保温材料层24的高度比基体22上表面与侧保温围板18上表面高20mm～30mm。所述耐火保温材料层24与固定板 25一起固定在弹性支架26上，所述弹性支架26放置在四个滑块1 上，所述弹性支架26与第二皮带10之间用连接件6固定在一起。所述第一变频电机11转动，第三带轮5和第四带轮12带动第二皮带 10，其作用在于使得弹性支架26沿导轨2运动。
所述基体22与所述阻流机构的耐火保温材料层24在基体22完全通过缝隙式浇包19下方之前，保持30mm的水平间距，其作用在于有效保证流过基体22表面的包覆金属液21顺利流入下方的多个金属铸型7。
所述阻流机构的耐火保温材料层24在第一变频电机11的带动下向着放置基体22载物平板15运动，在基体完全通过缝隙式浇包19 下方时挡住3块保温围板组成的U形缺口，形成一个四周由耐火保温材料封闭，底部为基体22的型腔，继续浇注包覆金属液21，型腔内金属液面高度不断增加，当液面高度超出溢流口23后溢出，流入下方的多个金属铸型7中，其作用在于由此可控制包覆金属的厚度，提高了包覆金属的灵活性。
所述缝隙式浇包19的出流口与载物平板15上表面之间的垂直距离必须大于所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板18的高度，其作用在于以防运动过程中缝隙式浇包20与保温围板相撞。
所述基体输送机构的恒速或者变速运动通过调整与第二变频电机14连接的变频器来实现，其作用在于基体22恒速或变速运动可以改变其熔化层厚度。
所述缝隙式浇包19底部设有狭缝形出流口，其截面为哑铃形狭缝，出流口宽度为3mm-5mm，长度根据基体宽度调整且比基体的宽度大20mm，其作用在于能够形成连续宽幅金属液流，金属液流冲击到基体表面，对基体产生强烈的加热作用，即金属液流与基体之间发生冲击射流换热，这是一种强化换热机制，可以利用金属液流的热量快速将基体表层加热至熔化温度，此时金属液流本身的冲击动能可以冲破基体表面的氧化膜，消除其对复合的阻碍作用，金属液与基体之间可形成良好的冶金结合。金属液流的宽度不小于基体的宽度，可以一次形成与基体相同宽度的包覆层金属，提高工作效率。
所述前保温围板17和所述左右两个侧保温围板18与基体22接触的一侧加工出倾斜度为3～5°，高度低于基体高度10mm～25mm的斜面，所述侧保温围板18与基体22之间就形成了斜度为3～5°的沟槽，包覆金属液(21)在沟槽内沿倾斜面流向U形缺口，其作用在于包覆金属液21在流动过程中对基体22的侧面进行加热，促进包覆金属液 21与基体22侧面的结合。
所述包覆金属液21在载物平板15下方沿其载物平板15运动方向放置多个金属铸型7，其作用在于铸锭可以回收使用，有效的节约了资源。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，包括支架(3)、基体输送机构、阻流机构、缝隙式浇包(19)和导流槽(20)，其特征在于，所述基体输送机构包括第一变频电机(11)和第二变频电机(14)、第一带轮(4)、第二带轮(13)、第一皮带(9)、载物平板(15)、平板连接件(8)、前保温围板(17)、侧保温围板(18)和前保温围板定位机构(16)，所述阻流机构包括第一变频电机(11)、第三带轮(5)、第四带轮(12)、第二皮带(10)、耐火保温材料层(24)、固定板(25)、弹性支架(26)，所述输送机构的上方设有缝隙式浇包(19)，缝隙式浇包上部放置导流槽(20)，所述支架(3)下方地面上放置金属铸型(7)。
2.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述前保温围板(17)和所述左右两个侧保温围板(18)均由耐火保温材料制成，所述侧保温围板(18)上设置溢流口(23)，并且放置在载物平板(15)上的基体(22)被所述前保温围板(17)和所述左右两个侧保温围板(18)从左、右、前三个方向包围，构成开口向后的U形，所述基体(22)与所述前保温围板(17)和所述左右两个侧保温围板(18)之间紧密接触，所述缝隙式浇包(19)流出的包覆金属液(21)受到所述前保温围板(17)和所述左右两个侧保温围板(18)的约束，只能在所述基体(22)上表面沿着所述基体(22)运动的反方向流动。
3.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述阻流机构的耐火保温材料层(24)的高度比基体(22)上表面与侧保温围板(18)上表面之间的高度差大20mm～30mm，所述耐火保温材料层(24)与固定板(25)一起固定在弹性支架(26)上，所述弹性支架(26)放置在四个滑块(1)上，所述弹性支架(26)与第二皮带(10)之间用连接件(6)固定在一起，所述第一变频电机(11)转动，第三带轮(5)和第四带轮(12)带动第二皮带(10)，第二皮带(10)带动连接件(6)，连接件(6)带动弹性支架(26)沿导轨(2)运动。
4.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：在基体(22)完全通过缝隙式浇包(19)下方之前，所述基体(22)与所述阻流机构的耐火保温材料层(24)保持30mm的水平间距。
5.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述阻流机构的耐火保温材料层(24)在第一变频电机(11)的带动下向着放置基体(22)载物平板(15)运动，在基体(22)完全通过缝隙式浇包(19)下方时挡住3块保温围板组成的U形缺口，形成一个四周由耐火保温材料封闭，底部为基体(22)的型腔，继续浇注包覆金属液(21)，型腔内金属液面高度不断增加，当液面高度超出溢流口(23)后溢出，流入下方的3个金属铸型(7)中。
6.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述缝隙式浇包(19)的出流口与载物平板(15)上表面之间的垂直距离必须大于所述前保温围板(17)和所述左右两个侧保温围板(18)的高度。
7.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述基体输送机构的恒速或者变速运动通过调整与第二变频电机(14)连接的变频器来实现，基体(22)恒速或变速运动可以改变其熔化层厚度。
8.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述缝隙式浇包(19)底部设有狭缝形出流口，其截面为哑铃形狭缝，出流口宽度为3mm-5mm，长度根据基体宽度调整且比基体的宽度大20mm。
9.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：所述左右两个侧保温围板(18)与基体(22)接触的一侧加工出倾斜度为3～5°，高度低于基体高度10mm～25mm的斜面，所述侧保温围板(18)与基体(22)之间就形成了斜度为3～5°的沟槽，包覆金属液(21)在沟槽内沿倾斜面流向U形缺口。
10.根据权利要求1所述的一种双金属复合材料冲击射流法固液复合装置，其特征在于：包覆金属液(21)在载物平板(15)下方沿其载物平板(15)运动方向放置多个金属铸型(7)。
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