本实用新型专利技术提供一种新型的材料熔合成型装置，熔合成型装置包括可限位母坯的主体模具和对母坯温度调控的立式强冷工装系统:主体模具的工作面为金属，立式强冷工装系统包括工作面为金属的阻隔模具、使阻隔模具经反馈可上下运动的传感及信号采集系统及升降动力系统。主体模具通过丝母连接升降丝杠，阻隔模具直接或间接通过丝母与升降丝杠连接。自耗电极与阻隔模具处于绝缘隔离状态，自耗电极经熔渣渣阻热在待熔敷区或待填充区熔化。本实用新型专利技术装置原理简单，较易实现材料熔合，成本低且效果好。成本低且效果好。成本低且效果好。
【技术实现步骤摘要】
一种新型的材料熔合成型装置
[0001]本技术属于材料复合成型领域，特别涉及一种新型的材料熔合成型装置。
技术介绍
[0002]目前材料复合制造技术，国际上以材料固固复合、材料电弧敷焊、材料喷射沉积等多种热加工成型方法。电渣熔敷是自耗电极3在模具内利用保护渣渣阻热熔化及凝固熔敷的过程，后熔敷金属的成型过程伴随着顺序凝固自补缩及净化提纯等优势，其结合率高，质量好。
[0003]随着装备制造业的迅速发展，材料复合制造的需求与日俱增，固液复合制造工艺陆续出现：电渣熔合叶片、电渣固液复合轧辊、离心复合轧辊等。常规电渣固液熔合工艺可参照电渣分步成型等技术，该类方法主要适宜熔合同种材质材料。关于该类技术，有中国专利CN201610783482.1、ZL201610783482.1，日本专利JP 1999019791A和中国专利CN 102029378A等，其各自提出了宽厚比大(宽厚比＞10)的同种材质板的熔合，利用电渣工艺将两块原始坯料熔合在一起的方法。对于固液界面熔深要求严的同种材质及异种材料的熔接，很难适用。
[0004]电渣工艺作为熔深要求严的同种材质、异种材料固液熔合成型工艺，工艺可行，但实现及控制难度极大。电渣工艺虽然有精炼及顺序近终成形等优势，但对实现熔合深度控制难度巨大；电渣熔铸异种材料固液熔合时，难以合理解决待填充区域成分偏离标准较大的问题。因此，在电渣工艺框架下，通过工艺及工装调控，解决以上问题成为关键。因待填充区域或待熔敷区域冷却状态的特殊性，固液熔合工艺需要从热量传输的角度解决快速熔合及快速冷却问题。
[0005]现有电渣工艺实现一般要求的同材质固液熔合时，一般采用单一的周向夹持的主体冷却模具，通常不必考虑固液熔合区熔深控制难及成分变化大的问题。然而，一旦要求同材质固液熔合熔深足够浅或异种材质固液熔合的成分渐变区宽度符合目标，单一的周向夹持的主体冷却模具极难实现目标要求。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中常见的单一的周向夹持的主体冷却模具，难以保证填充区域或待熔敷区域渐变区足够窄使得产品符合要求的问题，本技术提供一种新型的材料熔合成型装置。本技术采用阻隔电渣熔渣熔敷法，是在常规电渣单一的周向夹持的主体冷却模具的基础上，用重力方向的流体冷却模具在精确高度内阻隔熔渣；该方法是在丝极电渣焊、电渣固定电极法、电渣常规单串联法、电渣常规双极串联法等固液复合实验的基础上，提出的全新方案，旨在不受制约地灵活调整待熔敷区域4供给温度，确保待熔敷区域4较快速凝固。其工艺原理简单，较容易实现，成本低，熔合效果好。
[0007]为实现上述目的，本技术的技术方案具体为：一种新型的材料熔合成型装置，所述新型的材料熔合成型装置包括可限位母坯的主体模具10和对母坯温度调控的阻隔模
具2；
[0008]所述强冷工装系统包括工作面为金属的立式阻隔模具2、反馈阻隔模具2可上下运动的传感及信号采集系统5和升降动力系统6；
[0009]所述主体模具10通过丝母11连接升降丝杠1，阻隔模具2直接或间接与通过丝母11与升降丝杠1连接；
[0010]自耗电极3与阻隔模具2处于绝缘隔离状态，自耗电极3通过熔化渣池产生的渣阻热在待熔敷或待填充区4熔化。
[0011]所述阻隔模具2上设有进流管8和出流管9进行冷却。
[0012]所述主体模具10为金属型或流体冷却金属型。
[0013]所述自耗电极3为随形独立或组合电极。
[0014]本技术提供了一种基于新型的材料熔合成型装置的成型方法，该方法采用上述新型的材料熔合成型装置，具体成型方法包括以下步骤：
[0015]步骤一、材料的准备：根据主体模具10的内腔尺寸，限制好母坯7，准备好待熔合自耗电极3，选用自耗电极3为锻轧板极或模铸电极，自耗电极3填充比(自耗电极3面积与待熔敷或待填充区域面积比)为0.08～0.75。
[0016]步骤二、采用新型的材料熔合成型装置确定成型工艺：自耗电极3通过控制即时熔速需求供给电压U
ti
(ti＝1，2，
……
n)及电流I
ti
(ti＝1，2，
……
n)，使其顺序成型。
[0017]步骤三、渣系与渣量控制：渣量依据渣层厚度为有效供热区等效直径的 25～80％；所述渣系的组分的质量百分比：CaF2：40～80％，Al2O3：25～45％，CaO： 0～20％，余量为MgO、SiO2及其他组分。
[0018]步骤四、供电控制及阻隔模具2位置控制，电压40～125V，电流1500～ 30000A；阻隔模具2下端面低于渣液面上表面，通过传感及信号采集系统5和升降动力系统6，使阻隔模具2下端面始终保持低于渣液面上表面0
‑
180mm处。
[0019]步骤五、自耗电极3更换及补缩处理。
[0020]所述自耗电极3更换具体为：根据熔合高度，接续0～6次电极，自耗电极3 阶段性熔铸完毕，则切断对应支路供电，更换自耗电极3后继续供电；阶段性持续供电，直至熔铸完毕。
[0021]所述补缩具体为：补缩电流在电压维持下限情况下，降至200～1500A，保持 2～4分钟；再将电流在2～3分钟内匀速升到正常熔铸电流的65～85％，如此反复 2～10次，最后一次减小到零。
[0022]与现有技术相比，本专利技术优点如下：
[0023]1、本技术通过安装阻隔模具2，可对固液界面的温度实现精微控制，阻隔模具2由特殊结构的流体冷却的金属型构成，附有进流管8及出流管9，其在保障正常填充待熔敷区域4充型的基础上，自反馈实现阻隔模具2相对母坯7 的升降运动(或是母坯7相对阻隔模具2及主体模具10在电机拖动下向下运动)，以保障其特定端面高度与渣液面高度差保持相对稳定。由此，很好解决了待熔敷区域4所需功率与传热难匹配的问题，从而实现待熔敷区域4熔池深度宽度的较好控制。
[0024]2、本技术采用传感及信号采集系统5和升降动力系统6构成阻隔模具2 的位置监控及调整机构，确保自耗电极3按即时熔速v
i
，电流I
i
与电压U
i
熔化及成型的过程，顺序
充型及自补缩；解决待熔敷区域4过热热量无法传递的问题，实现自耗电极3金属液按需实时精确供给。
[0025]3、本技术采用传感及信号采集系统5和升降动力系统6构成阻隔模具2 的位置监控装置及调整机构，对渣液面及模具监测点的瞬时温度T
i
等指标监控并依托升降丝杠1及丝母11适时上下运动，避免金属液及渣液渗漏并实现热补偿的良好控制，实现冷却凝固条件及渣量、升降速度等的可协调量化关系。
附图说明
[0026]图1：本技术材料熔合成型装置结构示意图；
[0027]图2：实施例2中钢铜复合的立体示意图(俯视图)；
[0028]图3：实施例3为大型厚件修复示意图；
[0029]图4：实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型的材料熔合成型装置，其特征在于：所述熔合成型装置包括可限位母坯(7)的主体模具(10)和对母坯(7)温度调控的强冷工装系统(15)；所述强冷工装系统(15)包括工作面为金属的立式阻隔模具(2)、反馈可上下运动强冷工装的传感及信号采集系统(5)和升降动力系统(6)；所述主体模具(10)主体通过丝母(11)连接升降丝杠(1)，阻隔模具(2)直接或间接与通过丝母(11)与升降丝杠(1)连接；自耗电极(3)与阻隔模具(2)处于绝缘隔离状态，自耗电极(3)通过熔化渣池产生的渣阻热在待熔敷或待填充区域(4)熔化。2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王安国，
申请(专利权)人：张霁竹，
类型：新型
国别省市：
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