本发明专利技术属于包芯铸造技术领域，它公开了一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置及方法，该装置包括铜管、带孔Ω形卡头、带侧孔砂箱、Ｌ形注口。制备方法为：将铜管内壁清洗、打毛、烘干、安装；从铜管１的口部投入烘干后的木炭粉；将纯铝液注入Ｌ形注口、经过带侧孔砂箱的各砂流槽从下方进入铜管；保温后自然冷却至室温；锯切下铜包铝包芯铸造坯料，并切齐头尾部以制成铜包铝包芯铸造坯料。本发明专利技术的装置和方法既有利于双金属结合界面的控制，保证坯料质量的稳定性，对加工设备能力要求不高又具有结构简单，安装方便，效率高，成本低等优点，适用于大规模工业生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于包芯铸造
，它涉及一种制备铜包铝包芯铸造坯料的 装置及方法。技术背景-航空、航天、电子、冶金、汽车、环保等产业的迅速发展，对材料的性 能和制备提出了更高的要求，如同时具有高力学性能、高导热性、低热膨胀、 高导电率、高耐磨性、制备环保、节约能源等等。金属复合材料将一种或几 种不同的材料结合在一起，获得所需材料的优异性能，能够满足发展的新需 要。铝是一种典型的"负电"元素， 一般情况下，它与其他材料不会形成连 续的固溶体，给铜铝复合材料的制备带来极大的困难。目前，生产铜包铝复 合材料的方法大多采用固相结合法，包括轧制压接法、包覆焊接法、连续挤 压包覆法以及静液挤压法等，各有特点，但这些方法都有其不足之处，对加 工设备的承载能力要求高，制备成本高，操作及维修困难等。另外，经文献检索到中国专利技术专利，其专利号为ZL200610112817.3，该专利公开了一种包 复材料水平连铸直接复合成形设备与工艺，该专利的设备如图1所示，它包 括芯部金属控温坩埚7、包复层金属控温坩埚8、芯部金属液浇铸管9、包复 层金属结晶器10、牵引机构11、测温仪(原图未标)、加热元件(原图未标)、 二次冷却装置12，此设备及工艺存在的问题在于其一，结构复杂，制造难 度大，制造成本高；其二，双金属结合界面难于控制，坯料质量不稳定。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供了一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置及方 法，以解决对加工设备的承载能力要求高，双金属结合界面难以控制，设备 制造成本高等问题。本专利技术解决技术问题的技术方案如下 一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置，其特征在于它包括铜管1它垂直 安置在带侧孔砂箱3的浇口 33处且通过两侧由螺栓连接的一幅带孔Q形卡头2夹紧、带孔Q形卡头2既与铜管1相连且底部支撑在带侧孔砂箱3表面上、 带侧孔砂箱3既与带孔Q形卡头2和铜管1相连一侧又与L形注口 4相连、L 形注口 4通过下部与带侧孔砂箱3的主沙流槽31相连；所述的铜管1其外经D!为50 250mm，壁厚b,为1 2mm，长度H!为800 1500,、所述的带孔Q形卡头2采用不锈钢材料，其内曲率半径r应与铜管l 的外径相匹配，厚度w为2 5nim，脚部长度L为25 50ram、带侧孔砂箱3形 状为矩形，内部设置有主砂流槽31和分砂流槽32，分砂流槽32在主砂流槽 31的两侧呈对称均匀分布，主砂流槽31的中心线与铜管1下端的距离t,为5 15腿，其浇口 33为潜伏式浇口，浇口 33数量为8 28个应与铜管1的数量 相匹配、所述的L形注口4采用不锈钢材料，端部设置有漏斗，L形注口4的 外经"为100 400mra，壁厚^为1 3腿，高度&为900 1600mm， L形注口 4的垂直中心线与带侧孔砂箱3外侧距离1:2为120 450mm;所述的一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置的方法，其特征在于是通过 如下步骤实现的(1〕将每根铜管1内壁在铸造前需严格用硷、水清洗干净，并用砂布对 内壁旋转打毛，打毛后再清洗烘干，然后将清洁的每根铜管1对准带侧孔砂 箱3的浇口 33垂直插入且通过表面两侧由螺栓固牢的一幅带孔Q形卡头2固牢；(2〕把烘千后的木炭粉5从上述每根铜管1的口部投入使其厚度为20 30mm;〔3〕将纯铝块加热到750 800。C成为纯铝液6注入L形注口 4先流入主 砂流槽31，然后依次流入各分砂流槽32，且通过浇口 33从下方进入由步骤 (1〕准备好的每根铜管l，可同时浇入8 28根铜管1; 〔4〕然后保温18 22h后自然冷却至室温； (5〕锯切下铸件并切齐头尾部以制成铜包铝包芯铸造坯料。 与现有技术相比本专利技术的优点如下 本专利技术的制备装置结构合理，安装方便，操作简便，成本低廉，可以同时 生产多根铜包铝坯料，生产效率高，制造成本低，适用性强；本专利技术的方法不同于固相结合法，也不同于液相结合的水平连铸复合制坯 方法，是固相与液相的结合，加工工艺简化，铜铝双金属结合界面牢固，保 证坯料质量的稳定性，对加工设备要求不高，易于控制，更好的提高了产品 质量，降低了生产成本，满足应用需要。 附图说明图1为现有的一种包复材料水平连铸直接复合成形设备结构示意图图1中，7-芯部金属控温坩埚，8-包复层金属控温坩埚，9-芯部金属液 浇铸管，10-包复层金属结晶器，11-牵引机构，12-二次冷却装置 图2为本专利技术一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置示意图 图3为本专利技术带孔Q形卡头示意图 图4 (a)为本专利技术带侧孔砂箱的剖面示意图 图4 (b)为本专利技术带侧孔砂箱E-E向剖面示意2、图3、图4 (a)、图4 (b)中，l一铜管，D广铜管外径，b广铜 管壁厚，Hi—铜管长度，2—带孔Q形卡头，3 —带侧孔砂箱，31—主砂流槽， t,—主砂流槽的中心线与铜管下端的距离，32分砂流槽，33 —浇口， 4一L形 注口， D广外径，b广壁厚，H广长度，t2_L形注口的垂直中心线与带侧孔 砂箱外侧的距离，5 —木炭粉，6—纯铝液具体实施例方式如图2、图3、图4 (a)、图4 (b)所示一种制备铜包铝包芯铸造坯料的 装置，其特征在于它包括铜管1它垂直安置在带侧孔砂箱3的浇口 33处且通 过两侧由螺栓连接的一幅带孔Q形卡头2夹紧、带孔Q形卡头2既与铜管1 相连且底部支撑在带侧孔砂箱3表面上、带侧孔砂箱3既与带孔Q形卡头2 和铜管1相连一侧又与L形注口 4相连、L形注口 4通过下部与带侧孔砂箱3 的主沙流槽31相连；所述的铜管1其外经Di为50 250rnm，壁厚匕为1 2mm，长度比为800 1500mm、所述的带孔Q形卡头2采用不锈钢材料，其内曲率半径r应与铜管l 的外径相匹配，厚度w为2 5ram，脚部长度L为25 50mm、带侧孔砂箱3形 状为矩形，内部设置有主砂流槽31和分砂流槽32，分砂流槽32在主砂流槽 31的两侧呈对称均匀分布，主砂流槽31的中心线与铜管l下端的距离t,为5 15腿，其浇口 33为潜伏式浇口，浇口 33数量为8 28个应与铜管1的数量 相匹配、所述的L形注口4采用不锈钢材料，端部设置有漏斗，L形注口4的 外经仏为100 400mm，壁厚b2为l 3mm，高度H2为900 1600rnrn， L形注口 4的垂直中心线与带侧孔砂箱3外侧距离"为120 450mm;所述的一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置的方法，其特征在于是通过 如下步骤实现的铸造前需严格用硷、水清洗干净，并用砂布对 内壁旋转打毛，打毛后再清洗烘干，然后将清洁的每根铜管1对准带侧孔砂箱3的浇口 33垂直插入且通过表面两侧由螺栓固牢的一幅带孔Q形卡头2固 牢，目的是令纯铝液6与铜管1能较好的结合，增强铜铝双金属界面的结合 力；〔2〕把烘千后的木炭粉5从上述每根铜管1的口部投入使其厚度为20 30mm，作用是隔绝空气和杂质，防止气泡和夹杂；〔3〕将纯铝块加热到750 80(TC成为纯铝液6注入L形注口 4先流入主 砂流槽31，然后依次流入各分砂流槽32，且通过浇口 33从下方进入由步骤 〔1)准备好的每根铜管l，可同时浇入8 28根铜管1;〔4〕然后保温18 22h后自然冷却至室温，作用是使铜铝双金属组元间 可相互扩散，以形成细晶粒组织的扩散层，在一定程度上增强材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置，其特征在于它包括铜管（１）它垂直安置在带侧孔砂箱（３）的浇口（３３）处且通过两侧由螺栓连接的一幅带孔Ω形卡头（２）夹紧、带孔Ω形卡头（２）既与铜管（１）相连且底部支撑在带侧孔砂箱（３）表面上、带侧孔砂箱（３）既与带孔Ω形卡头（２）和铜管（１）相连一侧又与Ｌ形注口（４）相连、Ｌ形注口（４）通过下部与带侧孔砂箱（３）的主沙流槽（３１）相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑梅，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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