噴射成形降溫系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)降低錠坯溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料錠坯噴射成形領(lǐng)域，具體涉及一種噴射成形降溫系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)降低錠坯溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錠坯噴射成形技術(shù)是一種使液態(tài)的金屬合金在惰性氣體的作用下形成固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)的霧狀微小顆粒沉積在接收器上形成錠坯的一種先進(jìn)技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的錠坯噴射成形的霧化室結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括漏包，金屬液柱，霧化器，進(jìn)氣口，錠坯，托盤，旋轉(zhuǎn)軸，移動(dòng)軸，出氣口，霧化箱體。工作時(shí)霧化金屬的惰性氣體由進(jìn)氣口經(jīng)霧化器噴入霧化室，在起霧化作用的惰性氣體的作用下，金屬液體從漏包中受重力作用流出形成金屬液柱，金屬液柱被從霧化器中噴射出來的惰性氣體霧化成微小的固態(tài)、半固態(tài)或液態(tài)的細(xì)微金屬顆粒，這些金屬顆粒沉積在托盤上，由于不斷地霧化沉積，最終在托盤上堆積成錠坯，在整個(gè)霧化堆積過程中，托盤隨旋轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸安裝在移動(dòng)軸上，移動(dòng)軸隨噴射成形過程的進(jìn)行向下移動(dòng)，以形成錠坯。在整個(gè)噴射成形過程中金屬液柱冷凝釋放出大量的熱量，其中一部分熱量從安裝在霧化箱體上的出氣口排出，但另一部分熱量聚集在霧化室內(nèi)，使霧化室的溫度迅速升高，霧化室溫度過高，會(huì)影響冷卻速度及錠坯自身的溫度，錠坯的冷卻速度過慢，構(gòu)成錠坯的晶體粗大，其力學(xué)性能和機(jī)加工性能受到很大影響，某些時(shí)候甚至?xí)斐傻貌坏叫枰慕M織。因此需要找出給霧化室降溫的方法，現(xiàn)有設(shè)備沒有降溫系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種噴射成形降溫系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)降低錠坯溫度的方法，本發(fā)明通過在霧化室內(nèi)設(shè)置冷卻系統(tǒng)，通過冷卻系統(tǒng)對(duì)托盤或錠坯降溫，借以提高錠坯的降溫速度，提高錠坯的機(jī)械性能，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種噴射成形降溫系統(tǒng)，包括噴射成形裝置和冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括吸熱結(jié)構(gòu)、冷卻裝置、循環(huán)動(dòng)力泵、導(dǎo)熱介質(zhì)和導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管路，所述導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管路依次連接所述吸熱結(jié)構(gòu)、所述冷卻裝置和所述循環(huán)動(dòng)力泵并構(gòu)成導(dǎo)熱回路；
[0007]所述吸熱結(jié)構(gòu)位于所述噴射成形裝置的霧化室內(nèi)，用以冷卻錠坯或托盤，所述冷卻裝置位于所述噴射成形裝置的霧化室外，用以冷卻由于吸收霧化室熱量后溫度升高的導(dǎo)熱介質(zhì)；
[0008]所述導(dǎo)熱介質(zhì)在所述循環(huán)動(dòng)力泵的作用下在所述導(dǎo)熱回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，借以在霧化室內(nèi)吸熱在冷卻裝置散熱。
[0009]進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括導(dǎo)熱介質(zhì)存儲(chǔ)容器，所述導(dǎo)熱介質(zhì)存儲(chǔ)容器設(shè)置在所述冷卻裝置與所述循環(huán)動(dòng)力泵之間，用以存儲(chǔ)經(jīng)冷卻裝置冷卻的導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0010]優(yōu)選的，所述霧化室內(nèi)設(shè)有浸錠箱，所述浸錠箱內(nèi)盛裝有所述導(dǎo)熱介質(zhì)，以形成所述吸熱結(jié)構(gòu)，所述浸錠箱內(nèi)為導(dǎo)熱腔室，所述浸錠箱的側(cè)壁上設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)口和導(dǎo)熱介質(zhì)出口，所述浸錠箱的側(cè)壁底部氣密地固定在底板上，所述底板上通過密封套氣密地滑動(dòng)連接有移動(dòng)軸，所述移動(dòng)軸延伸至所述霧化室內(nèi)，所述移動(dòng)軸具有空心筒狀的容納腔，所述容納腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有旋轉(zhuǎn)軸，所述浸錠箱的頂部設(shè)有開口，所述旋轉(zhuǎn)軸從所述開口向霧化室內(nèi)延伸并且所述旋轉(zhuǎn)軸的延伸端固定連接有托盤。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括防塵機(jī)構(gòu)，所述防塵機(jī)構(gòu)包括:
[0012]蓋板，其底部固定在所述浸錠箱的側(cè)壁的上端，所述蓋板上設(shè)有供液包通過的通孑L ；
[0013]擋塊，固定在所述蓋板的上表面；
[0014]滑板，可在所述蓋板的上表面滑動(dòng)地設(shè)置在所述蓋板的上表面，所述滑板位于所述擋塊與所述通孔之間，所述滑板靠近所述通孔的側(cè)緣向下向遠(yuǎn)離所述通孔的軸心延伸形成擠壓部，所述擠壓部與所述托盤的外緣配合；以及
[0015]壓縮彈簧，其一端固定在所述擋塊上，其另一端壓緊在所述滑板上，用以推動(dòng)所述滑板在所述蓋板的上表面滑動(dòng)，借以將所述擠壓部壓緊在所述托盤的側(cè)緣。
[0016]進(jìn)一步的，所述防塵機(jī)構(gòu)還包括:
[0017]定位塊，可沿遠(yuǎn)離/靠近所述通孔的軸心的方向滑動(dòng)地安裝在所述蓋板的上表面上，所述滑板上設(shè)有與所述定位塊配合的定位擋塊，用以限制所述滑板向靠近所述通孔的軸心滑動(dòng)的位置；以及
[0018]定位塊鎖緊裝置，用將所述定位塊鎖緊在所述蓋板上的滑動(dòng)位置。
[0019]優(yōu)選的，所述吸熱結(jié)構(gòu)還可為如下結(jié)構(gòu):
[0020]所述托盤的底部氣密地固定有內(nèi)導(dǎo)熱套，形成所述內(nèi)導(dǎo)熱套的內(nèi)壁與所述托盤的底部圍成內(nèi)導(dǎo)熱腔室，所述內(nèi)導(dǎo)熱套外轉(zhuǎn)動(dòng)連接在外導(dǎo)熱套內(nèi)，所述外導(dǎo)熱套固定在固定套上，所述內(nèi)導(dǎo)熱套的側(cè)壁上設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)口和導(dǎo)熱介質(zhì)出口，所述外導(dǎo)熱套與所述導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)口對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有第一環(huán)形槽，所述導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管路穿過所述外導(dǎo)熱套的側(cè)壁與所述第一環(huán)形槽連通以形成導(dǎo)熱介質(zhì)流入通道，所述外導(dǎo)熱套與所述導(dǎo)熱介質(zhì)出口對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有第二環(huán)形槽，所述導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管路穿過所述外導(dǎo)熱套的側(cè)壁與所述第二環(huán)形槽連通以形成導(dǎo)熱介質(zhì)流出通道；
[0021]所述固定套內(nèi)固定連接有固定軸，所述固定軸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端與所述內(nèi)導(dǎo)熱套固定連接；
[0022]所述導(dǎo)熱介質(zhì)出口連接有導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)管，所述導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)管的另一端延伸到所述導(dǎo)熱腔室的頂部并且靠近所述導(dǎo)熱腔室的內(nèi)壁。
[0023]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱腔室內(nèi)設(shè)置有若干隔板，所述隔板的上端固定在所述托盤的底部，所述隔板上設(shè)有導(dǎo)流孔，所述隔板兩側(cè)通過所述導(dǎo)流孔貫通。
[0024]進(jìn)一步的，所述隔板為若干同心設(shè)置并且軸心與所述托盤的中心重合的圓形隔板、若干中心重合并且該中心與托盤的中心重合的矩形隔板、若干從托盤的中心向外呈放射延伸的隔板或從所述托盤的中心向外呈漸開線延伸的隔板中的一種。
[0025]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)口在所述導(dǎo)熱腔室的位置低于所述導(dǎo)熱介質(zhì)出口在所述導(dǎo)熱腔室的位置。
[0026]采用上述系統(tǒng)降低錠坯溫度的方法，包括如下步驟:
[0027]S1、在所述循環(huán)動(dòng)力泵的作用下，將所述導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)入冷卻系統(tǒng)內(nèi)；
[0028]S2、在所述循環(huán)動(dòng)力泵的作用下，所述導(dǎo)熱介質(zhì)在所述吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)流動(dòng)并且吸收托盤的熱量或者吸收錠坯的熱量；
[0029]S3、在所述循環(huán)動(dòng)力泵的作用下，將吸收托盤的熱量或吸收錠坯的熱量后溫度升高的導(dǎo)熱介質(zhì)從所述吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)進(jìn)行降溫。
[0030]本發(fā)明的有益效果為:
[0031]I)噴射成形過程中，采用導(dǎo)熱介質(zhì)直接冷卻錠坯或托盤，達(dá)到降低錠坯溫度的目的，得到性能滿足要求的錠坯
[0032]在霧化室的腔室內(nèi)設(shè)置吸熱結(jié)構(gòu)，在循環(huán)動(dòng)力泵的作用下，低溫的導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)吸熱結(jié)構(gòu)時(shí)導(dǎo)熱介質(zhì)直接與錠坯或托盤接觸進(jìn)行熱交換，降溫速度快，隨著溫度升高的導(dǎo)熱介質(zhì)沿導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管路的流動(dòng)，最后匯入冷卻裝置，經(jīng)冷卻裝置降溫導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度下降，溫度下降后的導(dǎo)熱介質(zhì)隨介質(zhì)輸送管路繼續(xù)流入吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)，如此循環(huán)，借以提高霧化室內(nèi)的降溫速度，對(duì)降溫速度的控制會(huì)得到不同機(jī)械性能的錠坯，冷卻速度越快，晶粒越均勻，其機(jī)械性能越好；
[0033]2)采用錠坯進(jìn)入導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行散熱的浸入式的吸熱結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱介質(zhì)直接接觸錠坯，通過熱傳遞的方式進(jìn)行降溫，吸熱效率高，降溫速度快
[0034]在霧化室內(nèi)設(shè)置浸錠箱，浸錠箱內(nèi)盛裝導(dǎo)熱介質(zhì)，以形成吸熱結(jié)構(gòu)，移動(dòng)軸滑動(dòng)連接在底板上，隨著噴射成形過程的進(jìn)行，移動(dòng)軸帶動(dòng)錠坯向下滑動(dòng)，借以將錠坯進(jìn)入盛裝有導(dǎo)熱介質(zhì)的吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)熱介質(zhì)與錠坯表面接觸，采用熱傳遞的吸熱方式，吸熱效率高，錠坯的降溫速度快，又，在循環(huán)動(dòng)力泵的作用下，導(dǎo)熱介質(zhì)在導(dǎo)熱回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，借以將吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度高的導(dǎo)熱介質(zhì)輸送到冷卻裝置進(jìn)行降溫，同時(shí)向吸熱結(jié)構(gòu)內(nèi)補(bǔ)充溫度低的導(dǎo)熱介質(zhì)，以保證較高的吸熱效率；又，采用浸入式吸熱結(jié)構(gòu)直接對(duì)錠坯進(jìn)行降溫，可將錠坯的下部大部分進(jìn)入導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)，保證錠坯軸向的各部分冷卻速度一致，避免錠坯沿軸向的性能偏差；
[0035]3)防止噴射成形過程中灰塵附著在錠坯表面引起的雜質(zhì)夾雜的現(xiàn)象
[0036]設(shè)置防塵機(jī)構(gòu)，隨著移動(dòng)軸的下降，壓縮彈簧推動(dòng)滑板在蓋板的上表面向通孔的軸心滑動(dòng)，借以減小錠坯的上端在水平方向的暴露面積，從而減小霧化室內(nèi)蓋板上部的灰塵附著在錠坯上的幾率，盡可能地避免錠坯夾雜雜質(zhì)，保證形成錠坯的各部分的性能的均勻性，保證錠坯的物理、化學(xué)性能的穩(wěn)定性；
[0037]通過設(shè)置定位塊和定位塊鎖緊裝置，定位塊距離通孔的軸心可調(diào)節(jié)，并且通過定位塊鎖緊裝置將所述定位塊鎖緊在某一滑動(dòng)位置上，使錠坯的上端在水平方向的暴露面積調(diào)整到合適大小，該面積的大小以不影響金屬液柱沉積到錠坯的前提下盡可能的?。?