一種環縫掃描噴模制造技術

一種環縫掃描噴模，由環縫噴嘴和熔體導流管組成，環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部，其中的環縫噴嘴由帶進氣口和環縫出氣口的環形氣腔上置環形冷卻水套構成，其特征在于：所述的熔體導流管由固定套管、可傾轉漏斗和液流口由上至下順序構成，可傾轉漏斗套于固定套管之外，兩者之間不連結，固定套管固定于坩堝底部，可傾轉漏斗和液流口固定于環縫噴嘴上；另增設一擺動牽引機構，與環縫噴嘴相連。本發明專利技術可使沉積板坯的均勻性與平整度得以顯著提高，并在工業上易于實現。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及噴射成形快速凝固技術，特別提供了一種用于霧化沉積各種合金板坯的環縫射流掃描噴模。噴射成形的學術思想是60年代末由英國斯旺西大學的A.E.R.Singer教授率先提出，經過多年的發展于80年代逐漸成熟的一種快速凝固新技術，并已在高技術新材料領域中廣泛應用。其原理是熔融的金屬液體流過導流管，在霧化噴嘴出口處被高速氣流霧化，形成具有一定尺寸與金屬流率分布的噴射流，與霧化介質發生強烈的熱與動量交換，隨后在運動的沉積器上快速冷凝成具有一定形狀的沉積坯件。其中霧化噴模是決定沉積坯件形狀和顯微組織特性的關鍵因素之一。目前采用的霧化噴模主要為超聲氣體霧化噴模和Osprey工藝噴模，其核心部分為收縮型與收縮-擴張Laval型環縫或環孔噴嘴，以上兩類霧化噴模在進行合金熔體霧化沉積時，由于環形噴嘴噴射面積小(射流角度20～70°)，往往沉積的料件呈中間隆起的垅臺形狀，所制備的板坯表面平整度較差，直接影響后續工藝的精加工。為了提高板坯成材率，最近在霧化噴模體系中采用了長縫型(縫長～50mm)線形噴嘴，盡管所形成的沉積坯料平整度有所改善，但金屬與氣體質量流率的控制難度較大，不利于工業化規模生產。本專利技術目的在于，提供一種噴射成形傾轉式環縫掃描噴模，使沉積板坯的均勻性與平整度得以顯著提高，并在工業上易于實現。本專利技術提供了一種環縫掃描噴模，由環縫噴嘴和熔體導流管組成，環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部，其中的環縫噴嘴由帶進氣口(5)和環縫出氣口(4)的環形氣腔(1)上置環形冷卻水套(6)構成，其特征在于所述的熔體導流管由固定套管(7)、可傾轉漏斗(8)和液流口(9)由上至下順序構成，可傾轉漏斗(8)套于固定套管(7)之外，兩者之間不連結，固定套管(7)固定于坩堝底部，可傾轉漏斗(8)和液流口(9)固定于環縫噴嘴上；另增設一擺動牽引機構，與環縫噴嘴相連。本專利技術中所述擺動牽引機構為由電機帶動的偏心機構。所述環縫中軸線與液流口成α角，角度在20°～70°之間。本專利技術將目前廣泛應用的超聲氣體限位式環形霧化噴模，通過熔體導流系統的改進與驅動噴嘴傾轉系統的引入，設計制作成噴射沉積可控傾轉式環形掃描噴模。當液態金屬從熔化坩堝中流出直接進入漏斗(8)，成為一個柱形液體流，隨后被環縫(4)處高速惰性氣流霧化成微細液滴，沉積在一個移動的冷卻基板(12)上。與此同時，霧化噴嘴在牽引機構(10,11)的作用下以基板運動方向為軸作往復傾轉(1°～5°)掃描，顯著增加了霧化射流的散射角度。從而可以獲得極大寬度且平整度良好的沉積板材，提高了成材率，使噴射成形這一新工藝更具產業化應用價值。下面通過實施例詳述本專利技術。附附圖說明圖1為傾轉式環縫掃描噴模結構剖示圖。附圖2為噴射軌跡示意圖。附圖3為鎳基高溫合金顯微形貌。實施例如圖1所示，由環縫噴嘴和熔體導流管組成，環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部，其中的環縫噴嘴由帶進氣口(5)和環縫出氣口(4)的環形氣腔(1)上置環形冷卻水套(6)構成，熔體導流管由固定套管(7)、可傾轉漏斗(8)和液流口(9)由上至下順序構成，可傾轉漏斗(8)套于固定套管(7)之外，兩者之間不聯結，固定套管(7)固定于鉗鍋底部，可傾轉漏斗(8)和液流口(9)固定于環縫噴嘴上，擺動牽引機構為由電機帶動的偏心機構。使用時在成型板上的噴射軌跡如圖2所示。下面為該噴模制備的合金實例。1．耐熱高強鋁合金的制備合金的成分為(wt.％)Fe8～12,V0.7～1.5,Si1.3～2.0,Ce2～4,Al余量。噴射成形工藝為冶煉溫度1100～1200K，霧化氣體為N2，氣體壓力1～1.5MPa，熔體/氣體質流比為1.5～2.5，環縫(4)與液流口(9)中心線夾角α=30°，液流口(9)末段與沉積基板(12)距離為30～35cm，沉積速度5kg/min。制得板材尺寸為250×500mm，厚度偏差＜5％。合金顯微組織由0.5～1μm等軸Al晶粒+0.1～0.5μm彌散第二相粒子組成，沉積件后續處理后力學性能為室溫拉伸強度～450MPa，延伸率～10％。2．鎳基高溫合金的制備合金René80，成分為(wt％)Ni60,Cr14,Co9.5,W4.0,Mo4.0,Al3.0,Ti5.0，其它元素(Fe,Zr,C,B)0.5。噴射成形工藝為冶煉溫度1673～1823K，霧化氣體為Ar，氣體壓力2～2.5MPa，熔體/氣體質流比為2.5～4.5，環縫(4)與液流口(9)中心線夾角α=40°，液流口(9)與沉積基板(12)距離為32～35cm，沉積速度10kg/min。制得板材尺寸為200×400mm，厚度偏差＜5％。合金顯微組織為細小的等軸晶，如圖3所示。沉積件后續處理后力學性能為室溫拉伸強度～1400MPa，延伸率～13％。權利要求1．一種環縫掃描噴模，由環縫噴嘴和熔體導流管組成，環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部，其中的環縫噴嘴由帶進氣口(5)和環縫出氣口(4)的環形氣腔(1)上置環形冷卻水套(6)構成，其特征在于所述的熔體導流管由固定套管(7)、可傾轉漏斗(8)和液流口(9)由上至下順序構成，可傾轉漏斗(8)套于固定套管(7)之外，兩者之間不連結，固定套管(7)固定于坩堝底部，可傾轉漏斗(8)和液流口(9)固定于環縫噴嘴上；另增設一擺動牽引機構，與環縫噴嘴相連。2．按照權利要求1所述環縫掃描噴模，其特征在于所述擺動牽引機構為由電機帶動的偏心機構。3．按照權利要求1所述環縫掃描噴模，其特征在于所述環縫中軸線與液流口成α角，角度在20°～70°之間。全文摘要一種環縫掃描噴模,由環縫噴嘴和熔體導流管組成,環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部,其中的環縫噴嘴由帶進氣口和環縫出氣口的環形氣腔上置環形冷卻水套構成,其特征在于:所述的熔體導流管由固定套管、可傾轉漏斗和液流口由上至下順序構成,可傾轉漏斗套于固定套管之外,兩者之間不連結,固定套管固定于坩堝底部,可傾轉漏斗和液流口固定于環縫噴嘴上;另增設一擺動牽引機構,與環縫噴嘴相連。本專利技術可使沉積板坯的均勻性與平整度得以顯著提高,并在工業上易于實現。文檔編號B22D23/00GK1298776SQ99122610公開日2001年6月13日 申請日期1999年12月8日 優先權日1999年12月8日專利技術者王建強, 常新春, 侯萬良, 盧柯, 胡壯麒 申請人:中國科學院金屬研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環縫掃描噴模，由環縫噴嘴和熔體導流管組成，環縫噴嘴套裝于熔體導流管外部，其中的環縫噴嘴由帶進氣口（５）和環縫出氣口（４）的環形氣腔（１）上置環形冷卻水套（６）構成，其特征在于：所述的熔體導流管由固定套管（７）、可傾轉漏斗（８）和液流口（９）由上至下順序構成，可傾轉漏斗（８）套于固定套管（７）之外，兩者之間不連結，固定套管（７）固定于坩堝底部，可傾轉漏斗（８）和液流口（９）固定于環縫噴嘴上；另增設一擺動牽引機構，與環縫噴嘴相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王建強，常新春，侯萬良，盧柯，胡壯麒，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]