本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種實(shí)現(xiàn)錠坯連續(xù)噴射沉積的生產(chǎn)工藝，采用的裝置包括位于沉積室中的收集盤(pán)，收集盤(pán)的頂部設(shè)置有用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的漏包和連接在漏包底部并與收集盤(pán)上表面相對(duì)的霧化噴嘴；所述的收集盤(pán)為可旋轉(zhuǎn)的沉積基底，所述漏包的底部設(shè)置有圓錐形漏斗，漏斗的出口由可上、下移動(dòng)的堵桿打開(kāi)或封閉，漏斗的出口通過(guò)導(dǎo)液管與漏嘴連接，所述漏嘴的端部為霧化噴嘴；所述的堵桿下端部加工成球面，與圓錐形漏斗的圓錐面接合時(shí)將出口堵住，所述的堵桿為空心結(jié)構(gòu)，另外還包括拉桿上的加熱氣體吹掃裝置和收集盤(pán)上的位置控制裝置，還包括應(yīng)用雙速電機(jī)提高復(fù)位速度。解決了金屬殘液冷卻堵塞流道、收集盤(pán)機(jī)構(gòu)精確復(fù)位等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)噴射成形錠坯的連續(xù)生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及圓柱錠坯噴射沉積生產(chǎn)工藝，特別涉及實(shí)現(xiàn)噴射沉積制備圓柱錠坯的高效連續(xù)的技術(shù)。
技術(shù)介紹
噴射沉積是在傳統(tǒng)的快速凝固/粉末冶金工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的制備金屬材料坯件的先進(jìn)材料制備技術(shù)，較好地解決了熔鑄工藝緩慢凝固、宏觀偏析、組織粗大等問(wèn)題，又突破了粉末冶金工藝難以致密化、構(gòu)件規(guī)格小的技術(shù)瓶頸，在一道工序中制造近終形和復(fù)合產(chǎn)品。尤其適合于高合金含量的金屬或金屬基復(fù)合材料的加工，如7000系高強(qiáng)或超高強(qiáng)招合金、尚娃招合金、耐熱招合金、招裡合金、尚性能合金鋼等尚性能材料。噴射沉積生產(chǎn)效率是制約該技術(shù)在規(guī)模化生產(chǎn)和降低成本的主要因素，就噴射沉積過(guò)程本身而言，以雙噴嘴工藝生產(chǎn)鋁合金為例，其沉積效率可達(dá)到20-30kg/min，達(dá)到或超過(guò)了半連續(xù)鑄造的生產(chǎn)效率水平。但其在錠坯生產(chǎn)后續(xù)處理和準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響該工藝的總的生產(chǎn)效率。在目前現(xiàn)有的錠坯噴射沉積生產(chǎn)工藝中，一般一天只能生產(chǎn)一個(gè)錠坯。當(dāng)一個(gè)錠坯生產(chǎn)完成后，需要等待熔爐、中間包、移液槽、漏包等爐體冷卻后進(jìn)行清理熔渣，然后爐體重新涂料，導(dǎo)液管、漏嘴中的殘液將凝固堵塞，也要等待冷卻后進(jìn)行清理，對(duì)于石墨或陶瓷材料制成的漏嘴，在清理過(guò)程中極易損壞，需要重新更換和安裝調(diào)整。因此，相對(duì)于有效的噴射沉積過(guò)程時(shí)間，生產(chǎn)后處理的輔助時(shí)間占據(jù)極大比重，帶來(lái)了生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)力成本高、工作強(qiáng)度大、輔材消耗高等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種進(jìn)行噴射沉積連續(xù)生產(chǎn)的裝置及方法。主要解決金屬殘液冷卻堵塞金屬液流道、收集器機(jī)構(gòu)的快速?gòu)?fù)位等問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供的技術(shù)方案是: 一種實(shí)現(xiàn)錠坯連續(xù)噴射沉積的裝置，包括位于沉積室中的收集盤(pán)，收集盤(pán)的頂部設(shè)置有用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的漏包和連接在漏包底部并與收集盤(pán)上表面相對(duì)的霧化噴嘴；所述的收集盤(pán)為可旋轉(zhuǎn)的沉積基底，所述漏包的底部設(shè)置有圓錐形漏斗，漏斗的出口由可上、下移動(dòng)的堵桿打開(kāi)或封閉，漏斗的出口通過(guò)導(dǎo)液管與漏嘴連接，所述漏嘴的端部為霧化噴嘴；所述導(dǎo)液管外周設(shè)置有導(dǎo)液套，所述的堵桿下端部加工成球面，與圓錐形漏斗的圓錐面接合時(shí)將出口堵住，所述的堵桿為空心結(jié)構(gòu)。所述的堵桿的材料為陶瓷材料，所述的堵桿的上端與拉桿連接，所述的拉桿的上端與氣缸的活塞桿相連，并且在拉桿與氣缸活塞桿之間的連接處設(shè)置有緩沖彈簧，所述的氣缸通過(guò)控制閥由PLC控制系統(tǒng)控制。所述的漏嘴采用陶瓷材料制成，所述的漏嘴與導(dǎo)液套之間用耐火泥密封，并用壓板壓緊，所述的導(dǎo)液套可從漏嘴上拆卸掉，在漏嘴的四周設(shè)有電加熱裝置進(jìn)行加熱、保溫。所述的導(dǎo)液套的材料為不銹鋼，導(dǎo)液套的上部通過(guò)法蘭結(jié)構(gòu)與漏包底部連接，并用耐火泥密封、用螺釘夾緊，導(dǎo)液套的下部為一斜面，導(dǎo)液管從導(dǎo)液套的斜面上的導(dǎo)液孔伸出，導(dǎo)液套在安裝前將導(dǎo)液孔的表面用涂料涮涂，防止金屬液的侵蝕，所述漏嘴的四周設(shè)有電加熱裝置進(jìn)行加熱、保溫。所述的收集盤(pán)的可旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)變極雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降運(yùn)動(dòng)，所述的變極雙速電機(jī)分別具有2個(gè)磁極對(duì)數(shù)和4個(gè)磁極對(duì)數(shù)，對(duì)應(yīng)輸出兩種最高轉(zhuǎn)速1440rpm和750rpm，極對(duì)數(shù)的改變和控制通過(guò)PLC、繼電器、接觸器構(gòu)成的控制電路實(shí)現(xiàn)，每種極對(duì)輸出時(shí)，外接變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速。還包括加熱氣體吹掃裝置:在所述的拉桿的側(cè)面開(kāi)進(jìn)氣孔，安裝氣接頭，所述的氣接頭通過(guò)耐高溫管與先導(dǎo)式電磁閥門(mén)相連，所述的先導(dǎo)式電磁閥門(mén)由控制系統(tǒng)控制其開(kāi)、閉。還包括收集盤(pán)位置控制裝置和警報(bào)裝置，設(shè)置了七個(gè)位置傳感器，所述的位置傳感器采用磁性接近開(kāi)關(guān)或機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)，設(shè)置在收集盤(pán)的側(cè)面，從上至下依次為:上限位開(kāi)關(guān)、上接近開(kāi)關(guān)、復(fù)位控制接近開(kāi)關(guān)、噴射沉積初始工作位置開(kāi)關(guān)、取錠坯位置接近開(kāi)關(guān)、下接近開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)；所述的上限位開(kāi)關(guān)、上接近開(kāi)關(guān)用于控制收集盤(pán)運(yùn)動(dòng)的上端機(jī)械極限位置，當(dāng)收集盤(pán)機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)到上限位開(kāi)關(guān)或上接近開(kāi)關(guān)的位置時(shí)，警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警；所述的下接近開(kāi)關(guān)、下限位開(kāi)關(guān)用于控制收集盤(pán)運(yùn)動(dòng)的下端機(jī)械極限位置，當(dāng)收集盤(pán)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)到下限位開(kāi)關(guān)或下接近開(kāi)關(guān)的位置時(shí)，警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警；所述的噴射沉積初始工作位置開(kāi)關(guān)處為每次噴射生產(chǎn)開(kāi)始的收集盤(pán)工作沉積位置，用于定位，為了定位更精確，在噴射沉積初始工作位置開(kāi)關(guān)的上方增設(shè)復(fù)位控制接近開(kāi)關(guān)，復(fù)位運(yùn)動(dòng)時(shí)，收集盤(pán)首先向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到復(fù)位控制接近開(kāi)關(guān)處時(shí)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)噴射沉積初始工作位置開(kāi)關(guān)處時(shí)停止，復(fù)位完成。采用上述裝置實(shí)現(xiàn)錠坯連續(xù)噴射沉積的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)根據(jù)噴射沉積材料、錠坯直徑的要求制訂噴射沉積工藝參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整或在控制系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)定； (2)金屬熔體在一個(gè)或多個(gè)熔爐中進(jìn)行熔煉，并進(jìn)行精煉處理，同時(shí)需要保溫，以供噴射沉積使用，熔煉爐中的熔體通過(guò)熔體轉(zhuǎn)移裝置或系統(tǒng)向漏包移液，并在控制系統(tǒng)控制下保持漏包中的液位穩(wěn)定在設(shè)定的高度； (3)噴射沉積生產(chǎn)的初始工作狀態(tài)為:收集盤(pán)復(fù)位至初始工作位置，雙速電機(jī)工作于四磁極對(duì)狀態(tài)，堵桿下落堵住漏包的出口，拉桿上的加熱氣體吹掃裝置的閥門(mén)關(guān)閉，漏包液位到達(dá)設(shè)定高度，噴嘴霧化氣閥關(guān)閉； (4)生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)，順次進(jìn)行以下工作:收集盤(pán)旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)一噴嘴掃描啟動(dòng)一延時(shí)10秒一堵桿提升一噴嘴的霧化器閥打開(kāi)一收集盤(pán)下降啟動(dòng)一沉積室抽氣機(jī)打開(kāi)，該步驟由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)完成； (5)當(dāng)一個(gè)錠坯生產(chǎn)完成后，順次進(jìn)行一下工作:堵桿下落堵住出水口一延時(shí)0.5s后，打開(kāi)加熱氣體吹掃裝置的控制閥門(mén)，加熱氣體吹掃1-2秒后關(guān)閉閥門(mén)一噴嘴霧化器閥關(guān)閉一收集盤(pán)旋轉(zhuǎn)停止一收集盤(pán)下降停止一將雙速電機(jī)磁極對(duì)改為兩對(duì)，變頻器工作頻率50HZ —收集盤(pán)下降打開(kāi)，以最高速度運(yùn)動(dòng)一收集盤(pán)運(yùn)動(dòng)至取錠坯位置接近處停止一取出錠坯； (6)錠坯取出后，將收集盤(pán)復(fù)位至初始工作位置，按步驟(4)進(jìn)行下一個(gè)錠坯的生產(chǎn)。所述的工藝參數(shù)包括:噴嘴偏心距、噴嘴掃描范圍角度、噴嘴掃描頻率、收集盤(pán)初始工作高度、收集盤(pán)下降速度、收集盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度、漏嘴孔徑、漏包液位高度、溶液噴射溫度、噴嘴霧化氣壓力、噴嘴出氣口面積。有益效果: 本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)錠坯連續(xù)噴射沉積的裝置采用空心堵桿，若采用實(shí)心封閉堵桿，當(dāng)堵桿堵住時(shí)，將在導(dǎo)液管中形成負(fù)壓，阻礙其中金屬殘液流出，因此設(shè)計(jì)堵桿為空心結(jié)構(gòu)，當(dāng)堵桿堵住時(shí)，避免在導(dǎo)液通道中形成負(fù)壓，阻礙其中金屬殘液流出。由于導(dǎo)液管和漏嘴的加熱裝置電阻絲加熱能力難以達(dá)到鋁合金的熔點(diǎn)溫度，內(nèi)部殘留的鋁液將會(huì)凝固將流道堵塞。設(shè)計(jì)了加熱氣體吹掃裝置，通過(guò)高溫高壓氣體將殘留鋁液吹掃干凈。噴射沉積生產(chǎn)時(shí)，收集盤(pán)工作于較低的轉(zhuǎn)速下降運(yùn)動(dòng)(30mm/min)，當(dāng)錠坯生產(chǎn)完成后，需要快速下降至取工件位置，而且在下一個(gè)錠坯生產(chǎn)時(shí)，需要快速上升至初始工作位置，為了減小兩個(gè)錠坯之間的時(shí)間間隔，兩種運(yùn)動(dòng)需要工作在較高轉(zhuǎn)速下。如果使用單極對(duì)電機(jī)，采用變頻器對(duì)其速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在錠坯生產(chǎn)低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為避免電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間低頻工作而造成對(duì)電機(jī)散熱的不利影響，通過(guò)增大減速機(jī)傳動(dòng)比使其工作在較高頻率下，但該方式將降低最高輸出轉(zhuǎn)速，增加了復(fù)位時(shí)間間隔。收集盤(pán)升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為變極雙速電機(jī)，分別具有2個(gè)磁極對(duì)數(shù)和4個(gè)磁極對(duì)數(shù)，對(duì)應(yīng)輸出兩種最高轉(zhuǎn)速1440rpm和750rpm。極對(duì)數(shù)的改變和控制通過(guò)PLC、繼電器、接觸器等構(gòu)成的控制電路實(shí)現(xiàn)，每種極對(duì)輸出時(shí)，外接變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速。沉積本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種實(shí)現(xiàn)錠坯連續(xù)噴射沉積的裝置，其特征在于：連續(xù)噴射沉積裝置包括位于沉積室中的收集盤(pán)，收集盤(pán)的頂部設(shè)置有用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的漏包和連接在漏包底部并與收集盤(pán)上表面相對(duì)的霧化噴嘴；所述的收集盤(pán)為可旋轉(zhuǎn)的沉積基底，所述漏包的底部設(shè)置有圓錐形漏斗，漏斗的出口由可上、下移動(dòng)的堵桿打開(kāi)或封閉，漏斗的出口通過(guò)導(dǎo)液管與漏嘴連接，所述漏嘴的端部為霧化噴嘴；所述導(dǎo)液管外周設(shè)置有導(dǎo)液套，所述的堵桿下端部加工成球面，與圓錐形漏斗的圓錐面接合時(shí)將出口堵住，所述的堵桿為空心結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張豪，張捷，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇豪然噴射成形合金有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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