一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，它包括：中空状的外围结构，在外围结构的中间处上下相对运动的中冷结构，位于外围结构下方的支撑板和固定在支撑板下方的震动器，所述的外围结构的底部设有杂质收纳槽，所述的中冷结构的内部设有中冷内循环，该装置通过从内向外的顺序凝固，能实现气体的有效排除，因原位凝固，避免了在金属倾倒过程中的飞溅，杂质的裹带，减少气泡的产生以及温度的波动，该装置解决了金属液体填充过程中温降所造成的流动性不足的问题，实现了复杂及细窄成型结构填充部位的充分填充，该装置采用真空原位凝固，减少了材料的烧损和空气污染，降低了环境的压力。

An in-situ intercooler for making hollow beryllium aluminum alloy structure

【技术实现步骤摘要】
一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置
本专利技术涉及金属材料加工领域，具体是一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置。
技术介绍
铍铝合金以其低比重、高强度、高韧性等优良的特性已在航天航空中得到应用。例如：已被用在美国的RAH-60Comanch型军用直升飞机和爱国者PAC-3型导弹系统。美国轨道科学公司把BrushWellman生产的AlBeMet162用于28个ORB-COMN型低轨道通讯卫星上。由于铍铝合金具有良好的抗应力腐蚀性能，欧洲航天部门已同意将AlBeMet162用于航天器的卫星结构部件。另外，铍铝合金已进入了民用领域。如用Electrofusion公司用其制作高质量的喇叭外壳、汽车驾驶盘、网球拍、轮托及赛车上的刹车片[4]。铍铝合金的应用非常广泛，但在国内的应用却屈指可数。生产与应用存在的主要问题是：(1)是一种没有合金化的复合材料，国内常规铸造的方法不能够制造合格产品。从铍铝的相图可以发现，铍铝合金在644℃时发生了共晶反应，没有任何化合物生成。并且，铍和铝几乎完全不互溶铍铝合金，实际上是纯铝及纯铍组成的复合材料。其相尺寸与两相分离的形态取决于凝固速率。如果单纯的迅速凝固又会降低性能产生各向异性的片状组织，并且伴生大量微气孔或气孔，如果凝固速度慢则会由于两相尺度大，铍和铝的两相分离,失去复合材料的性能特点。美国开发的含62％的铍和38％的铝合金用预合金化粉末制取，主要经过挤压和热轧等一系列复杂的工艺过程，成本较高，不可以加工成形状复杂的异形件，应用受到了极大的限制。随后美国核金属公司和洛克公司采用了一种近净型生产工艺熔模精密铸造的方法制备铍铝合金，含62％的铍和38％的铝,可以加工成形状复杂的异形件。(2)由于铍有毒，铍铝合成比较困难，主要以进口铍铝Be5Al合金母材，加以稀释合成含铍量低的铍铝合金，但铍的细化自己不能掌控，而切温度和时间控制不好会出现偏析。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，该装置结构简单，工作稳定可靠，可以高效率、低成本的制备该合金坯锭。技术方案：为了实现以上目的，本专利技术所述的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，它包括：真空罩，安装在真空罩内的中空状外围结构，在外围结构的中间处上下相对运动的中冷结构，位于外围结构下方的支撑板和固定在支撑板下方的震动器，所述的中冷结构和其穿设在真空罩上的部位密封连接，所述的外围结构的底部设有杂质收纳槽，所述的中冷结构的内部设有中冷内循环，所述的真空罩内设有加热部，所述的加热部为感应加热线圈，通过在真空罩内加设加感应加热线圈，为液体金属提供热量，同时，在液体冷却时可以使用冷却速度稳定，有效缓冷，使液体金属中的气泡排除，中冷结构和真空罩的上部密封连接。作为本专利技术的进一步优选，所述的中冷结构的一端与控制中冷结构上下运动并使其具有加热功能的加热装置固连，中冷结构的另一端插入中空状外围结构内，中冷结构的外表面与外围结构的内壁并不接触，当需要制造产品时，通过加热装置控制中冷结构向下运动并对中冷结构进行加热，从而实现对固体合金的加热并将其熔化。作为本专利技术的进一步优选，中冷结构向下运动的极限位置可调，当需要不同尺寸厚度的产品时，加热装置限制中冷结构向下运动的极限位置可调，即中冷结构的端部距离外围结构底部的尺寸大于产品底部厚度的尺寸。作为本专利技术的进一步优选，位于中冷结构上的端部的形状与杂质收纳槽的形状相适配，从而保证了合金在液态下的均匀受热。。作为本专利技术的进一步优选，所述的外围结构为坩埚或棋壳。作为本专利技术的进一步优选，所述的加热部在金属凝固状态时的功率是金属被加热时功率的1/8～1/10，加热部为融化金属提供热量，并且，加热部在液体冷却时可以使用冷却速度稳定，有效缓冷，使液体金属中的气泡排除。作为本专利技术的进一步优选，所述的外围结构感应发热。作为本专利技术的进一步优选，所述的外围结构内设有固态合金，当固态合金收到外围结构和中冷结构发出的热量而熔化后则变成产品。作为本专利技术的进一步优选，所述的中冷内循环内设有介质。作为本专利技术的进一步优选，所述的介质为具有冷却功能的液体或气体，如冷却油、冷水、液氮等。作为本专利技术的进一步优选，所述的中冷内循环上设有介质的输入口和介质的排出口，当介质从输入口进入中冷循环中并从排出口排出，排出后的介质可以回收并二次利用，减轻了环境的压力。作为本专利技术的进一步优选，中冷结构的材料为石墨，因其耐腐蚀，与酸、碱等不易反应，还具有还原性，可以在高温下可以冶炼金属。作为本专利技术的进一步优选，所述的震动器为超声波震动器或高频震动器或电磁搅拌器，通过增设震动器，在凝固过程中细化晶粒，排除气泡。有益效果：本专利技术提供的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，与现有技术相比，具有以下优点：1、从内向外的顺序凝固，能实现气体的有效排除；2、在真空状态下原位凝固，避免了在金属倾倒过程中的飞溅，杂质的裹带，减少气泡的产生以及温度的波动；3、原位恒温液相模腔填充，完全解决了普通浇筑式金属液体降温流动式的矛盾；4、解决了金属液体填充过程中温降所造成的流动性不足的问题，在恒温条件下，有充分的填充时间，成型细节体现充分，实现了复杂及细窄成型结构填充部位的充分填充；5、该方法取消了传统精密铸造的流道、冒口设计，降低了原材料的成本，减少了稀贵材料的浪费；6、真空原位凝固，减少了材料的烧损和空气污染，降低了环境的压力；7、通过在外围结构底部增设震动器，可以在合金的凝固过程中细化其晶粒，排除气泡；8、通过在真空罩内加设加感应加热线圈，为液体金属提供热量，同时，在液体冷却时可以使用冷却速度稳定，有效缓冷，使液体金属中的气泡排除；9、通过将中冷结构和其穿设在真空罩上的部位密封连接，提高了设备安全性高，避免装置出现内部渗漏后在密闭真空罩内会发生压力过大的危险。附图说明图1为合金在固态下本专利技术的内部结构示意图；图2为合金在液体下本专利技术的内部结构示意图；图3为产品的全剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。如图1、图2所示，本专利技术所述的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，它包括：空状的外围结构1，杂质收纳槽11，中冷结构2，端部21和中冷内循环22，支撑板5，震动器6，真空罩71和加热部72。中冷结构2和其穿设在真空罩1上的部位密封连接，中空状外围结构1安装在真空罩71内，中冷结构2在加热控制装置的控制下加热并在外围结构1的中间处上下相对运动，杂质收纳槽11位于外围结构1的底部，所述的中冷结构2的内部设有中冷内循环22，真空罩71内设有加热部72，中冷内循环22根据冷却的需求随时加入带有冷却功能的液体或气体。实施例1当需要加工产品4时，先根据预计的成品重量，将称重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，其特征在于：它包括：真空罩(71)，安装在真空罩(71)内的中空状外围结构(1)，在外围结构(1)的中间处上下相对运动的中冷结构(2)，位于外围结构(1)下方的支撑板(5)和固定在支撑板(5)下方的震动器(6)，所述的中冷结构(2)和其穿设在真空罩(1)上的部位密封连接，所述的外围结构(1)的底部设有杂质收纳槽(11)，所述的中冷结构(2)的内部设有中冷内循环(22)，所述的真空罩(71)内设有加热部(72)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，其特征在于：它包括：真空罩(71)，安装在真空罩(71)内的中空状外围结构(1)，在外围结构(1)的中间处上下相对运动的中冷结构(2)，位于外围结构(1)下方的支撑板(5)和固定在支撑板(5)下方的震动器(6)，所述的中冷结构(2)和其穿设在真空罩(1)上的部位密封连接，所述的外围结构(1)的底部设有杂质收纳槽(11)，所述的中冷结构(2)的内部设有中冷内循环(22)，所述的真空罩(71)内设有加热部(72)。


2.根据权利要求1所述的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，其特征在于：所述的中冷结构(2)的一端与控制中冷结构(2)上下运动并使其具有加热功能的加热装置固连，中冷结构(2)的另一端插入中空状外围结构(1)内。


3.根据权利要求1所述的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，其特征在于：所述的中冷结构(2)向下运动的极限位置可调。


4.根据权利要求4所述的一种用于制作中空铍铝合金结构的原位中冷装置，其特征在于：位于中冷结构(2)上的端部(...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩坦，朱戴博，陈红，
申请(专利权)人：苏州金江铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32