金屬復合材料成型裝置及工藝的制作方法

本發明屬于金屬復合材料制備技術領域，特別涉及一種金屬復合材料成型裝置及工藝。

背景技術：

現有的層狀金屬復合板的制造方法有爆炸復合法、離心鑄造復合法、電磁連鑄法等，其中，電磁連鑄法結構復雜，成本高；爆炸法不能連續生產，且工藝過程不易控制，存在生產效率低、復合結構性能不穩定的缺點。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的金屬復合材料成型不能集連續生產、結構穩定且成本低與一體的技術問題，本發明提供一種成本低、性能穩定且能夠連續生產的金屬復合材料成型裝置及工藝。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種金屬復合材料成型裝置，用于金屬管的復合材料成型，包括結晶器、密封罩、感應加熱器、澆注斗、下澆注包、伺服電機、絲杠、上澆注包、上輸料管、上澆注管、封口罩；引錠桿、升降臺、冷水箱和安裝架，

所述上澆注包、下澆注包和結晶器從上到下依次安裝于所述安裝架上；

所述結晶器具有內腔和外腔，所述內腔設有感應加熱器，所述外腔的上下兩端分別設有用于冷卻水流出和流入的出水口和進水口；

所述澆注斗設置于所述結晶器的上端面上，并設有用于蓋住部分所述澆注斗的頂蓋，所述頂蓋和澆注斗的斗壁形成有入口，以將所述下澆注包內的金屬液引入所述澆注斗內，所述澆注斗的底部設有下澆注管；

所述密封罩固定于所述澆注斗的頂蓋上，且所述密封罩的頂面設有用于所述金屬管穿過的孔洞，所述孔洞的外圍設有環槽，所述環槽用于插接所述封口罩的底面設置的凸緣；所述環槽的外側設有用于與所述封口罩鉸接的鉸接塊，與所述鉸接塊相對的一側設有用于將所述封口罩鎖緊于所述密封罩頂部的鎖扣；所述封口罩為弧形，其頂面開口，并在開口的內壁上設有彈性且耐高溫的密封圈；

所述上澆注包通過升降板連接到所述絲杠上，所述絲杠垂直設于所述安裝架上，且與所述伺服電機連接，所述上輸料管連接于所述上澆注包上，所述上輸料管的末端連接有上澆注管，用于通過所述封口罩的開口伸入至所述金屬管的中心孔內；

所述引錠桿設于所述升降臺上，所述冷水箱設于所述引錠桿的上端，用于在所述升降臺上升時，使所述冷水箱封住所述結晶器的下端口，所述冷水箱上設有進水管和出水管。

作為優選，所述冷水箱的頂面上設有與所述冷水箱可拆卸連接的連接板。

作為進一步優選，所述連接板的中心正對所述金屬管的中心，且所述連接板的中心處設有內凹槽。

作為優選，所述密封罩內設有用于夾持所述金屬管的夾送輥。

作為優選，所述密封罩內設有電極。

作為優選，所述所述密封罩的內壁上安裝有超聲波振動器。

作為優選，所述升降板與所述上澆注包的底部彈性連接；所述上澆注包的頂部設有升降機構，所述升降機構連接有提升桿，所述提升桿與所述上輸料管連接，用于在所述升降機構的驅動下，通過所述提升桿使所述上澆注管上升一定距離。

一種金屬復合材料成型工藝，包括如下步驟：

1)打開封口罩，將所述金屬管置于帶有密封罩的結晶器內；

2)啟動伺服電機，使所述上澆注包沿所述絲杠下降，以將所述上澆注管通過所述封口罩的開口伸入至所述金屬管的中心孔內下端一定距離；

3)鎖緊所述封口罩，按設定好的工藝分別對所述金屬管的中心孔和所述金屬管與所述結晶器形成的環形腔進行金屬復合材料的澆注；

4)步驟3)中澆注一段時間后，對澆注完成的部分進行冷卻，然后將澆注完成的部分引出所述結晶器，并使完成澆注的部分形成對結晶器的密封，以逐步完成剩余部分的澆注，直至完成整個金屬管的澆注成型，最后將復合完成的金屬管整體引出，以進行下一個金屬管的復合材料成型。

作為優選，在所述步驟1)之前，還有一個預熱的步驟，該步驟中，先接通感應加熱器的電源，使感應加熱器預熱結晶器的環形腔和金屬管，預熱一段時間后，再接通電極的電源，使電極對緩慢進入的金屬管的外壁加熱。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是：本發明結構和工藝簡單，易于實現，通過在充有保護氣的密封腔內實現密封澆注，使金屬管不會被氧化；通過設置能夠流通冷卻水和加熱的雙腔室結晶器，提高了金屬復合材料的性能；通過設于引錠桿端部的冷水箱實現了對結晶器的密封和澆注液的冷卻，能夠實現在澆注一段時間后引出部分完成材料復合的金屬管，并進一步澆注，因此，實現了連續不斷生產，且提高了生產效率。

附圖說明

圖1為本發明中的一種金屬復合材料成型裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中的A放大圖；

圖3為本發明中的一種金屬復合材料成型裝置的澆注斗的俯視示意圖；

圖4為本發明中的一種金屬復合材料成型裝置的密封罩的俯視示意圖。

圖中：

1－結晶器； 101-內腔；

102-外腔； 103-進水口；

104-出水口； 2-感應加熱器；

3-澆注斗； 301-下澆注管；

302-頂蓋；

4-密封罩； 401-孔洞；

402-環槽； 403-鎖扣；

404-進氣口； 405-鉸接塊；

5-電極；

6-超聲波振動器； 7-夾送輥；

8-引錠桿； 9-冷水箱；

901-進水管； 902-出水管；

10-拆卸板； 11-伺服電機；

12-絲杠； 13-下澆注包；

14-升降板； 15-上澆注包；

16-上輸料管； 17-上澆注管；

18-封口罩； 19-安裝架；

20-金屬管； 21-升降臺；

22-傾斜軌道； 23-水平軌道；

24-升降機構； 25-提升桿；

26-密封圈。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作詳細說明。

本發明的實施例公開了一種金屬復合材料成型裝置，用于金屬管20的復合材料成型，包括結晶器1、密封罩4、感應加熱器2、澆注斗3、下澆注包13、上澆注包15、上輸料管16、上澆注管17、伺服電機11、絲杠12、封口罩18、引錠桿8、升降臺21、冷水箱9和安裝架19。其中，上澆注包15、下澆注包13和結晶器1從上到下依次安裝于安裝架19上。

結晶器1具有內腔101和外腔102，內腔101設有感應加熱器2，外腔102的上下兩端分別設有出水口104和進水口103，冷水從進水口103進入外腔，以冷卻澆注后的金屬復合材料，并從出水口104流出。澆注斗3設置于結晶器1的上端面上，并設有用于蓋住部分澆注斗的頂蓋302，如圖3所示，頂蓋302和澆注斗3的斗壁形成有入口，以將下澆注包13內的金屬液引入澆注斗3內，澆注斗3的底部設有下伸入至結晶器1內的下澆注管301。

密封罩4固定于澆注斗1的頂蓋302上，密封罩4的頂面設有用于金屬管20穿過的孔洞401，孔洞401的外圍設有環槽402，環槽402用于插接封口罩18的底面設置的凸緣(圖中未示出)；環槽402的外側設有用于與封口罩18鉸接的鉸接塊405，與鉸接塊405相對的一側設有用于將封口罩18鎖緊于密封罩18的頂部的鎖扣403；封口罩18為弧形，其頂面開口，并在開口的內壁上設有彈性且耐高溫的密封圈26；密封罩4的側面設有進氣管404，以沖入保護氣體。

上澆注包15通過升降板14連接到絲杠12上，絲杠12垂直設于安裝架19上，且與伺服電機11連接，上輸料管16連接于上澆注包15上，上輸料管16的末端連接有上澆注管17，用于通過封口罩18的開口伸入至金屬管20的中心孔內。這樣的結構可以提升澆注質量，避免產生離析、汽包等，使復合材料層性能更穩定。

為了使上澆注管17可以微調上升的高度，升降板14與上澆注包15的底部彈性連接；安裝架19上設有升降機構24，升降機構24連接有提升桿25，提升桿25與上輸料管16連接，用于在升降機構24的驅動下，通過提升桿25使上澆注管17上升一定距離。

引錠桿8設于升降臺21上，升降臺21位于結晶器1的下方，冷水箱9設于引錠桿8的上端，用于在升降臺21上升時，使冷水箱9封住結晶器1的下端口，冷水箱9上設有進水管901和出水管902。

本實施例中，在冷水箱9的頂面上設有與冷水箱9可拆卸連接的連接板10，以在金屬管20完成材料復合，并脫離結晶器1后，使冷水箱9與金屬管20脫離，備用。

如圖2所示，本實施例中，連接板10的中心正對金屬管20的中心，且連接板20的中心處設有內凹槽，使澆注后的金屬液能夠緊密地與連接板10結合。

本實施例中，密封罩4內設有用于夾持金屬管20的夾送輥7，使金屬管20能夠更穩定地位于結晶器1內。

密封罩4內還設有電極5，以對金屬管10進行進一步加熱。

密封罩4的內壁上安裝有超聲波振動器6，以對結晶器1內的澆注液進行均勻化和細化處理。

上述金屬復合材料成型裝置的金屬復合材料成型工藝，包括如下步驟：

1)打開封口罩18，將金屬管20置于帶有密封罩4的結晶器1內；

2)啟動伺服電機11，使上澆注包15沿絲杠12下降，以將上澆注管17通過封口罩18的開口伸入至金屬管18的中心孔內下端一定距離；

3)鎖緊封口罩18，按設定好的工藝分別對金屬管20的中心孔和金屬管20與結晶器1形成的環形腔進行金屬復合材料的澆注；

4)步驟3)中澆注一段時間后，對澆注完成的部分進行冷卻，然后將澆注完成的部分引出結晶器1，并使完成澆注的部分形成對結晶器1的密封，以逐步完成剩余部分的澆注，直至完成整個金屬管20的澆注成型，最后將復合完成的金屬管20整體引出，以進行下一個金屬管20的復合材料成型。

其中，在步驟1)之前，還有一個預熱的步驟，該步驟中，先接通感應加熱器2的電源，使感應加熱器2預熱結晶器1的環形腔和金屬管20，預熱一段時間后，再接通電極5的電源，使電極5對緩慢進入的金屬管20的外壁加熱。

以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用于限制本發明，本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。