一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其包括承壓筒、設(shè)置于所述承壓筒上的密封蓋、設(shè)置于所述承壓筒內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸和用于給承壓筒降溫的冷卻機(jī)構(gòu)，所述中心轉(zhuǎn)軸與所述密封蓋形成轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述中心轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有螺旋葉片，所述承壓筒內(nèi)部和所述密封蓋所圍成的空間形成凝固腔，所述承壓筒上設(shè)置有與所述凝固腔相通的鋁液進(jìn)液管，所述承壓筒的底部設(shè)置有出料嘴。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置利用旋轉(zhuǎn)葉片在凝固腔中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械擠壓力，從面使鋁液在較大的壓力下凝固，避免擴(kuò)散氫聚集形成氣孔。對(duì)于殘余的氣孔，通過(guò)高頻振蕩下擠壓實(shí)現(xiàn)愈合，達(dá)到減少氣孔的目的,整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工得到的鋁桿內(nèi)氣孔明顯減少，效果突出。
【專利說(shuō)明】
一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常鋁桿生產(chǎn)過(guò)程中需要將鋁液傾倒在結(jié)晶組輪上凝固后再進(jìn)行乳制。在凝固過(guò)程中由于氫在液態(tài)溶解度遠(yuǎn)大于固態(tài)溶解度，冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣孔缺陷，影響鋁桿的強(qiáng)度和導(dǎo)電率等指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果明顯。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其包括承壓筒、設(shè)置于所述承壓筒上的密封蓋、設(shè)置于所述承壓筒內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸和用于給承壓筒降溫的冷卻機(jī)構(gòu)，所述中心轉(zhuǎn)軸與所述密封蓋形成轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述中心轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有螺旋葉片，所述承壓筒內(nèi)部和所述密封蓋所圍成的空間形成凝固腔，所述承壓筒上設(shè)置有與所述凝固腔相通的鋁液進(jìn)液管，所述承壓筒的底部設(shè)置有出料嘴。
[0005]進(jìn)一步地，所述冷卻機(jī)構(gòu)為設(shè)置在所述承壓筒的筒壁內(nèi)的螺旋冷卻腔。
[0006]進(jìn)一步地，所述中心轉(zhuǎn)軸通過(guò)推力軸承安裝于所述密封蓋上。
[0007]進(jìn)一步地，所述中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有傳動(dòng)齒輪。
[0008]進(jìn)一步地，所述出料嘴下方設(shè)有結(jié)晶組輪，所述結(jié)晶組輪包括主輪、第一輪、第二輪和第三輪組成，第一輪、第二輪和第三輪自上而下與所述主輪相切間隙布置，所述第一輪和所述第二輪為振動(dòng)輪。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一輪的振動(dòng)頻率為3_7kHz，擠壓變形量為20%_30%。
[0010]進(jìn)一步地，所述第二輪的震動(dòng)頻率為l-3kHz，擠壓變形量為30%_50%。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述第二輪擠壓變形量為30%_50%，，并與結(jié)晶組輪槽齊平。
[0012]本發(fā)明人通過(guò)對(duì)鋁桿進(jìn)行掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)桿中經(jīng)過(guò)反復(fù)除氣后仍然有很多微氣孔。這些微氣孔是由于組織中析出氫形成的。由于氫在鋁液中溶解度遠(yuǎn)高于固體中的溶解度，在鋁液澆注冷卻過(guò)程中大量原子態(tài)的氫逸出形成氣孔。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)施加壓力可減少氣孔數(shù)量和氣孔體積。另外，高頻載荷下壓力變形可以愈合微納缺陷。因此，冷卻過(guò)程中施加壓力，并在初始乳制過(guò)程中施加高頻振動(dòng)，可減少氣孔的形成，并愈合殘余的氣孔缺陷，經(jīng)過(guò)深入研究和反復(fù)探索形成了本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果如下:
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置利用旋轉(zhuǎn)葉片在凝固腔中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械擠壓力，從而使鋁液在較大的壓力下凝固，避免擴(kuò)散氫聚集形成氣孔。對(duì)于殘余的氣孔，通過(guò)高頻振蕩下擠壓實(shí)現(xiàn)愈合，達(dá)到減少氣孔的目的，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工得到的鋁桿內(nèi)氣孔明顯減少，效果突出。
【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明的結(jié)晶組輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明結(jié)晶組輪的俯視圖；
在附圖中:
I中心轉(zhuǎn)軸，2密封蓋，3鋁液進(jìn)液管，4螺旋冷卻腔，5承壓筒，6螺旋葉片，7出料嘴，8推力軸承，9傳動(dòng)齒輪，1凝固腔，11主輪，12第一輪，13第二輪，14第三輪。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的敘述。
[0017]如附圖1和2所示的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其包括承壓筒5、設(shè)置于所述承壓筒5上的密封蓋2、設(shè)置于所述承壓筒5內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸I和用于給承壓筒5降溫的冷卻機(jī)構(gòu)，所述承壓筒5內(nèi)部和所述密封蓋2所圍成的空間形成凝固腔10，所述承壓筒5上設(shè)置有與所述凝固腔10相通的鋁液進(jìn)液管3，所述承壓筒5的底部設(shè)置有出料嘴7。
[0018]本發(fā)明中心轉(zhuǎn)軸I通過(guò)密封蓋上的中心孔伸入所述凝固腔10內(nèi)，中心轉(zhuǎn)軸I帶有雙向推力軸承，可以防止中心轉(zhuǎn)軸上下移動(dòng)，并使中心轉(zhuǎn)軸I與所述密封蓋2形成轉(zhuǎn)動(dòng)配合。位于所述凝固腔10內(nèi)部的中心轉(zhuǎn)軸I上固設(shè)有螺旋葉片6，螺旋葉片6在凝固腔中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械擠壓力，從面使鋁液在較大的壓力下凝固，避免擴(kuò)散氫聚集形成氣孔。
[0019]本發(fā)明的冷卻機(jī)構(gòu)為設(shè)置在所述承壓筒5的筒壁內(nèi)的螺旋冷卻腔4，通過(guò)向螺旋冷卻腔4內(nèi)通過(guò)冷媒使凝固腔溫度降低。
[0020]本發(fā)明還包括結(jié)晶組輪，所述結(jié)晶組輪包括主輪11、第一輪12、第二輪13和第三輪14，第一輪12、第二輪13和第三輪14自上而下與所述主輪11相切間隙布置，所述出料嘴7的位置對(duì)應(yīng)所述主輪11和所述第一輪12之間的間隙。每個(gè)輪都帶有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸軸心不動(dòng)，各輪繞各自的轉(zhuǎn)軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)。高溫凝固狀態(tài)的鋁流出出料嘴后進(jìn)入結(jié)晶組輪，依次通過(guò)第一輪、第二輪、第三輪與主輪之間的空隙，受到不同程度的擠壓。所述第一輪12和所述第二輪13分別施加振動(dòng)，控制振動(dòng)頻率可實(shí)現(xiàn)微納缺陷及氣孔的愈合。
[0021 ]本發(fā)明的使用方法如下:
鋁液通過(guò)鋁液進(jìn)液管進(jìn)入凝固腔中10中，中心轉(zhuǎn)軸I和螺旋葉片6—體結(jié)構(gòu)通過(guò)齒輪9傳動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)鋁液向下運(yùn)動(dòng)。凝固腔的殼體為承壓筒5，承壓筒內(nèi)有螺旋冷卻腔4，螺旋冷卻腔中通過(guò)冷卻介質(zhì)，通常為水。招液的熱量通過(guò)承壓筒傳給螺旋冷卻腔中的冷卻介質(zhì)，鋁液呈半凝固流動(dòng)狀態(tài)，并由出料嘴7擠出。進(jìn)入結(jié)晶組輪，依次通過(guò)第一輪、第二輪、第三輪與主輪之間的空隙，受到不同程度的擠壓。第一輪、第二輪、分別施加振動(dòng)，控制振動(dòng)頻率可實(shí)現(xiàn)微納缺陷及氣孔的愈合。
[0022]在具體使用時(shí)，可以選擇如下參數(shù):
調(diào)整螺旋葉片的轉(zhuǎn)速，使鋁液凝固腔中的壓力大于0.2MPa以上。
[0023]調(diào)整冷卻液流速，使得鋁液凝固腔出口的鋁達(dá)到軟體凝固狀態(tài)(鋁的溫度590-610
0Oo
[0024]在第一輪上施加振動(dòng)，頻率為5kHz，擠壓變形量為20%_30%。
[0025]第二輪上施加振動(dòng)，頻率為2kHz，擠壓變形量為30%_50%。
[0026]第三輪上不施加振動(dòng)，擠壓變形量為30%_50%，此時(shí)與結(jié)晶組輪槽齊平。
[0027]以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，其包括承壓筒(5)、設(shè)置于所述承壓筒(5)上的密封蓋(2)、設(shè)置于所述承壓筒(5)內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸(I)和用于給承壓筒(5)降溫的冷卻機(jī)構(gòu)，所述中心轉(zhuǎn)軸(I)與所述密封蓋(2)形成轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述中心轉(zhuǎn)軸(I)上固設(shè)有螺旋葉片(6)，所述承壓筒(5)內(nèi)部和所述密封蓋(2)所圍成的空間形成凝固腔(10)，所述承壓筒(5)上設(shè)置有與所述凝固腔(10)相通的鋁液進(jìn)液管(3)，所述承壓筒(5)的底部設(shè)置有出料嘴(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述冷卻機(jī)構(gòu)為設(shè)置在所述承壓筒(5)的筒壁內(nèi)的螺旋冷卻腔(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述中心轉(zhuǎn)軸(I)通過(guò)推力軸承(8)安裝于所述密封蓋(2)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述中心轉(zhuǎn)軸(I)上設(shè)置有傳動(dòng)齒輪(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述出料嘴(7)下方設(shè)有結(jié)晶組輪，所述結(jié)晶組輪包括主輪(11)、第一輪(12)、第二輪(13)和第三輪(14)組成，第一輪(12)、第二輪(13)和第三輪(14)自上而下與所述主輪(11)相切間隙布置，所述第一輪(12)和所述第二輪(13)為振動(dòng)輪。6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述第一輪(12)的振動(dòng)頻率為3-7kHz，擠壓變形量為20%-30%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述第二輪(13)的震動(dòng)頻率為l_3kHz，擠壓變形量為30%-50%。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減少鋁桿內(nèi)部氣孔的澆筑裝置，其特征在于，所述第二輪(14)擠壓變形量為30%-50%，并與結(jié)晶組輪槽齊平。
【文檔編號(hào)】B22D27/11GK105921722SQ201610386062
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】馮硯廳, 徐雪霞, 范輝, 王勇, 李文彬, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所