制备铝基复合材料用半连续铸造装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种制备铝基复合材料用半连续铸造装置，包括熔炼保温炉、加料装置、送气装置、旋转驱动装置、连接机构、搅拌装置、结晶器、保温装置和流槽，熔炼保温炉和流槽相连通，流槽和保温装置相连通，保温装置和结晶器相连通，搅拌装置安装于保温装置中，加料装置和送气装置通过连接机构与搅拌装置相连通，旋转驱动装置与搅拌装置相连接带动搅拌装置发生旋转。本发明专利技术实现在半连铸铸造过程中，于铝合金熔体的凝固前沿附近设置搅拌杆，并且连续定量添加增强体粉料到凝固前沿附近，搅拌杆进行高速搅拌，随着引锭下移获得铝基复合材料铸锭，能够大大减少增强体在熔体中上浮，减少氧化膜等缺陷，同时能够适合于工业化连续生产。

【技术实现步骤摘要】
制备铝基复合材料用半连续铸造装置
本专利技术涉及一种制备铝基复合材料用半连续铸造装置，属于铝基复合材料制备

技术介绍
铝基复合材料主要以纯铝或铝合金为基体，通过添加颗粒、纤维或晶须等物质以达到改善合金基体组织、提高材料性能的目的，常用的增强体有SiC、Al2O3、石墨烯和碳纳米管等。铝基复合材料主要制备方法有粉末冶金法、无压浸渗法、原位合成法和搅拌铸造法等。粉末冶金法是将增强体与金属粉均匀搅拌混合，然后进行球磨、干燥、压实和烧结等，但该方法生产成本高，且球磨过程中易造成增强体结构的破坏，降低了复合材料的性能。无压浸渗法是将不同比例混合均匀的粉体压制成预制件，然后在毛细管力作用下将熔融金属液渗入预制件，与其它复合工艺相比，无压渗透具有工艺简单、对设备的要求低、所制备的材料致密度高、可以近终成型等优点，但生产效率低，不利于批量生产。原位复合技术作为一种新的复合技术，主要是采用适当的工艺方法在金属基底上达到一种化学或者非化学的反应制备出增强相，技术生产成本高，不利于生产大尺寸构件。搅拌铸造法是在熔炼/保温炉内的熔融液态金属中加入增强体，通过搅拌使得增强体分散于熔体中，长时间搅拌使得熔体中混杂较多的氧化膜，在转注过程中停止搅拌时熔体中的增强体易上浮，并且为了便于施加搅拌装置炉体容量往往较小，不适合大规模连续生产。铝合金半连续铸造法生产锭坯效率高、成本低，若能实现增强体在线添加，就能够实现铝基复合材料的大规模连续生产，大大提高铝基复合材料的生产效率、降低生产成本，近几年受到越来越多的科研人员的关注。专利CN201510695932.7采用在熔炼/保温炉与铸造平台之间设置中间包，在中间包中定量添加含有CNTs的杆或箔，施加电磁和超声搅拌获得含有CNTs增强体的铝熔体，经流槽进入结晶器内铸造出铝基复合材料；该方法中半连续铸造过程中增强体在铝熔体存在上浮的可能，增强体在熔体中的添加比例准确控制难度高。因此若在结晶器内在线均匀添加增强体到铝合金熔体中，随后紧接着半连续铸造，就能够得到铝基复合材料铸锭。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了实现在半连铸铸造过程中，于铝合金熔体的凝固前沿附近设置搅拌装置，便于连续定量添加增强体粉料和保护气体到凝固前沿附近，从而获得铝基复合材料铸锭，而提供一种制备铝基复合材料的半连续铸造装置。本专利技术的技术解决方案是：一种制备铝基复合材料用半连续铸造装置，包括熔炼保温炉、搅拌装置、保温装置、结晶器、送料装置、送气装置、旋转驱动装置、连接机构以及流槽，所述熔炼保温炉上设有熔体出口，所述保温装置内设有通道，所述熔体出口和流槽的入口相连通，所述流槽的出口和保温装置的通道入口相连通，所述保温装置的通道出口和结晶器的入口相连通，所述保温装置上设有通孔，该通孔与结晶器入口相连通，所述搅拌装置插入该通孔中；搅拌装置呈中空状，所述旋转驱动装置与搅拌装置相连接，带动所述搅拌装置发生转动，所述送料装置和送气装置均与所述连接机构相连通，所述连接机构和搅拌装置相连通。进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述连接机构包括回转接头和第二轴联器，所述回转接头的下端与第二联轴器上端相连通。进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述送料装置包括第一电机、第一联轴器、密封垫、轴压板、加料斗、料筒、送料螺杆和转料管，所述加料斗安装于料筒上方，所述送料螺杆安装于料筒内，所述送料螺杆的其中一端位于所述料筒内，所述送料螺杆的的另外一端与第一电机相连接，所述转料管的其中一端与料筒相连通，所述转料管的另一端与所述回转接头相连通。进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述送气装置包括进气管、可调流量计和快速接头，所述快速接头的一端与定压供气源相连通，所述快速接头的另一端与可调流量计的其中一端相连通，所述可调流量计的另一端和进气管的其中一端相连通，所述进气管的另一端与所述回转接头相连通。更进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述旋转驱动装置包括第一皮带轮、第一联接轴、皮带、第二皮带轮、第二联接轴和第二电机，所述第一皮带轮安装于第一联接轴上，所述第二皮带轮安装于第二联接轴上，所述第二电机与第二联接轴相连接，所述第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，所述第一联接轴上端与所述第二联轴器下端相连通，且所述第一联接轴下端与搅拌装置相连通。更进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述搅拌装置包括搅拌叶和旋转轴，所述搅拌叶安装于旋转轴下方，所述旋转轴呈中空状且上下两端均设有开口，所述第一联接轴的下端与旋转轴上端开口相连通。更进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述保温装置包括上保温板镶块，上保温板和下保温板，所述下保温板安装于结晶器上方，所述保温装置的通道出口设置于下保温板上，所述上保温板位于下保温板上方，所述上保温板与下保温板之间具有空隙形成所述保温装置的通道，所述上保温板上设有用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述上保温板的U型槽的槽口朝向流槽的出口，所述搅拌装置贯穿上保温板的U型槽和保温装置的通道出口，所述上保温板镶块镶嵌于上保温板的U型槽内并与上保温板的U型槽相配合，从而减少搅拌叶上方外漏液面，降低氧化膜卷入风险。再进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述上保温板和下保温板之间设有一中保温板，该中保温板上设有用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述中保温板上的U型槽的槽口朝向所述流槽的出口。再进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：另设有一压板，该压板覆盖于上保温板和上保温板镶块的上方，且所述压板上也设有一用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述压板上的U型槽的槽口朝向流槽的出口。再进一步地，上述制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其中：所述搅拌装置的搅拌叶位于所述保温装置的通道出口内。本专利技术突出的实质性特点和显著的技术进步主要体现在：（1）结晶器内腔设置了中空搅拌装置，搅拌装置底部为添加增强体的通道出口，实现了在铝合金熔体凝固前沿附近添加增强体，同时搅拌叶的高速旋转剪切能快速将增强体分散均匀。凝固前沿附近添加增强体能够大大减少增强体在熔体中上浮。（2）结晶器组件中的保温装置结构独特设计，位于结晶器本体上方的保温装置与结晶器本体构成一个半封闭内腔，保温装置边部开孔与外部流槽出口对接，熔体液流通过该孔进入结晶器内，保温装置顶部开孔用于安装搅拌装置，开孔大小略大于搅拌装置的旋转轴直径，半连续铸造过程中流槽内熔体液面高于上述保温装置边部开孔，搅拌叶上方熔体与外界接触面积非常小，能够大大减轻搅拌过程中卷入氧化膜等缺陷。（3）设计采用双向流通内管固定式回转接头连接送料装置、送气装置和搅拌装置，实现了将增强体料和载流保护气体一起送到中空旋转轴内的通道中，同时搅拌装置能够高速旋转，设计极为巧妙。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明：图1是制备铝基复合材料用半连续铸造装置示意图；图2是制备铝基复合材料用半连续铸造装置具体示意图；图3是是保温装置示意图。图中，各附图标记的含义为：图中，各附图标记的含义为：1—第一电机，2—第一联轴器，3—密封垫，4—轴压板，5—加料斗，6—料筒，7—送料螺杆，8—第一轴承，9—转料管，10—进气管，11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：包括熔炼保温炉、搅拌装置、保温装置、结晶器、送料装置、送气装置、旋转驱动装置、连接机构以及流槽，所述熔炼保温炉上设有熔体出口，所述保温装置内设有通道，所述熔体出口和流槽的入口相连通，所述流槽的出口和保温装置的通道入口相连通，所述保温装置的通道出口和结晶器的入口相连通，所述保温装置上设有通孔，该通孔与结晶器入口相连通，所述搅拌装置插入该通孔中；搅拌装置呈中空状，所述旋转驱动装置与搅拌装置相连接，带动所述搅拌装置发生转动，所述送料装置和送气装置均与所述连接机构相连通，所述连接机构和搅拌装置相连通。

【技术特征摘要】
1.一种制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：包括熔炼保温炉、搅拌装置、保温装置、结晶器、送料装置、送气装置、旋转驱动装置、连接机构以及流槽，所述熔炼保温炉上设有熔体出口，所述保温装置内设有通道，所述熔体出口和流槽的入口相连通，所述流槽的出口和保温装置的通道入口相连通，所述保温装置的通道出口和结晶器的入口相连通，所述保温装置上设有通孔，该通孔与结晶器入口相连通，所述搅拌装置插入该通孔中；搅拌装置呈中空状，所述旋转驱动装置与搅拌装置相连接，带动所述搅拌装置发生转动，所述送料装置和送气装置均与所述连接机构相连通，所述连接机构和搅拌装置相连通。2.根据权利要求1所述的制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：所述连接机构包括回转接头和第二轴联器，所述回转接头的下端与第二联轴器上端相连通。3.根据权利要求2所述的制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：所述送料装置包括第一电机、第一联轴器、密封垫、轴压板、加料斗、料筒、送料螺杆和转料管，所述加料斗安装于料筒上方，所述送料螺杆安装于料筒内，所述送料螺杆的其中一端位于所述料筒内，所述送料螺杆的另外一端与第一电机相连接，所述转料管的其中一端与料筒相连通，所述转料管的另一端与所述回转接头相连通。4.根据权利要求2所述的制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：所述送气装置包括进气管、可调流量计和快速接头，所述快速接头的一端与定压供气源相连通，所述快速接头的另一端与可调流量计的其中一端相连通，所述可调流量计的另一端和进气管的其中一端相连通，所述进气管的另一端与所述回转接头相连通。5.根据权利要求2所述的制备铝基复合材料用半连续铸造装置，其特征在于：所述旋转驱动装置包括第一皮带轮、第一联接轴、皮带...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金炎，冯少鹏，陈林，林师朋，郭世杰，长海博文，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32