铝合金加工用喷射冷却设备的制作方法

1.本发明属于合金成形技术领域，特别是涉及一种铝合金加工用喷射冷却设备。


背景技术：

2.铝合金具有低密度、高弹性模量、高比强度和比刚度、良好的疲劳性能、优良的高温和低温性能、优异的耐腐蚀性能、卓越的超塑性成形性和好的焊接性等诸多优异的综合性能，而且铝合金与复合材料相比，具有耐高低温、耐损伤和可修理、易维护的优点，因此，铝合金成为21世纪航空航天和兵器工业领域最具潜力的金属结构材料。
3.现有技术中，生产铝合金的工序通常是将配制好的液态合金熔体经铸造，凝固形成铝合金锭坯，然后再通过对锭坯施加挤压、轧制、锻造、环轧等一种或多种变形使其成为航空航天可使用的原材料或构件；通常情况下涉及凝固过程的生产环节(包括模铸、半连续铸造等)并不是生产零件的最终工序，但是由于金属材料的“组织遗传”现象，凝固过程中所形成的材料组织却几乎伴随着零件的整个生命周期，一旦在凝固生产环节发生化学成分的不均匀性以及粗大组织形态，后续加工将很难有效改善，最终影响着零件的性能。而喷射成形方式是将液态金属在受保护性气体中雾化，形成液滴喷射流，经过飞行冷却，在半固态时沉积在收集器上，形成致密坯，其具有化学成分无宏观偏析、微观组织精细及致密度高等主要特征。因此，亟待研究一种铝合金加工用喷射冷却设备，以便于解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明在于提供一种铝合金加工用喷射冷却设备，其目的是为了解决上述背景技术中所提出的现有技术存在的铝合金材料生产质量低等技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明为一种铝合金加工用喷射冷却设备，包括真空箱；所述真空箱的一侧壁上固定装设有一真空泵；所述真空泵上连接有一抽气嘴；所述真空箱的上部装设有一熔炼炉；所述熔炼炉的下方装设有一过滤组件；所述过滤组件的下方装设有一坩埚；所述坩埚的下部装设有一喷嘴组件；所述喷嘴组件的下方装设有一用于放置铝合金锭胚的承载台；所述承载台设置于真空箱的底壁上。
7.进一步地，所述真空箱的顶壁开设有一与熔炼炉相对应的放料口；所述放料口内装设有一相配套的第一门板；所述真空箱的一侧壁开设有一与承载台相对应的取料口；所述取料口内装设有一相配套的第二门板。
8.进一步地，所述过滤组件包括水平设置的过滤桶；所述过滤桶沿垂直于长度方向的横截面呈u型结构；所述过滤桶的下部均布开设有多个滤孔。
9.进一步地，所述过滤桶的底壁设置有一与滤孔相连通的蓄积腔；所述蓄积腔设置于滤孔的下方；所述蓄积腔的底部一体成型有一竖直设置的出料口。
10.进一步地，所述熔炼炉设置于过滤桶的内侧；所述熔炼炉装设于一动力组件上；所述动力组件包括水平设置于过滤桶上端口的支撑框；所述支撑框的一相对两边棱均向下竖
直固定有一延伸条；两所述延伸条分别位于过滤桶的两端处；所述延伸条的下端水平固定有一驱动电机；所述驱动电机的输出轴固定套设有一第一齿轮；所述第一齿轮上啮合有一第二齿轮；所述第二齿轮固定套设于一驱动轴的一端上；所述驱动轴的另一端固定于熔炼炉的外壁上；所述驱动轴用于带动熔炼炉在过滤桶内做360
°
转动；所述第一齿轮与第二齿轮之间的传动比为4-6。
11.进一步地，所述过滤组件装设于一振荡组件上；所述振荡组件包括一对分别固定套设于两驱动电机输出轴上的传动凸轮；所述传动凸轮的上方竖直设置有一相配套的升降柱；所述升降柱的上端水平固定有一连接条；所述连接条的两端固定于过滤桶的端面上；所述连接条的上表面竖直固定有一对活动柱；所述活动柱上滑动套设有一支撑块；所述支撑块固定于支撑框的内侧面上；所述活动柱的上端固定有一限位块；所述限位块与支撑块之间通过一复位弹簧相连接。
12.进一步地，所述动力组件装设于一旋转组件上；所述旋转组件包括一对分别设置于两驱动电机相对外侧的第二动力伸缩杆；两所述第二动力伸缩杆分别竖直固定于真空箱的一相对两侧壁上；所述第二动力伸缩杆的输出端固定有一驱动条；所述驱动条的两端均转动连接有一传动杆；两所述传动杆朝向相同的一端均转动连接有一传动块；两所述传动块分别固定于支撑框的一相对两边棱上。
13.进一步地，所述喷嘴组件包括呈圆柱体结构的输送盒；所述输送盒固定于坩埚的底壁上，且所述坩埚的底壁竖直开设有一与输送盒相连通的排料通道；所述输送盒的底壁竖直连接有多个喷嘴；所述喷嘴包括竖直连接于输送盒底壁上的内接管以及固定套设于内接管外周的外接管；所述内接管的下端同轴连接有一喷头，且所述喷头的下端呈圆锥形结构；所述外接管的下端呈圆锥形结构；所述喷头置于外接管的下端内侧，且所述外接管的下端与喷头的下端形成一间隙；所述外接管的外壁连接有一导气管；所述导气管的一端连接于一储气罐；所述储气罐的固定于真空箱的一侧壁上。
14.进一步地，所述输送盒内竖直设置有一与排料通道相配套的活塞；所述活塞可插入排料通道内；所述活塞的下端面竖直固定有一导向柱；所述导向柱的下端贯穿延伸至输送盒底壁的下方并水平固定有一活动条；所述活动条的两端分别与两第一动力伸缩杆的输出端相连接；两所述第一动力伸缩杆分别竖直固定于真空箱的另一相对两侧壁上。
15.本发明具有以下有益效果：
16.本发明基于喷射成形技术，通过真空泵对真空箱抽真空，利用熔炼炉对合金材料进行加热熔化，再利用过滤组件对金属熔体，然后经过坩埚将金属熔体送至喷嘴组件内，喷嘴组件将金属熔体喷至承载台上，从而形成铝合金锭胚，不仅结构设计合理、操作便捷，而且有效地提高了铝合金材料的生产质量及金属性能，具有较高的市场应用价值。
17.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的一种铝合金加工用喷射冷却设备的结构示意图。
20.图2为图1的结构主视图。
21.图3为本发明的过滤组件、坩埚及喷嘴组件之间的位置关系图。
22.图4为本发明的熔炼炉与过滤组件之间的位置关系图。
23.图5为本发明的过滤组件装设于振荡组件上的结构示意图。
24.图6为本发明的动力组件与振荡组件之间的位置关系图。
25.图7为本发明的过滤组件的结构示意图。
26.图8为本发明的喷嘴的结构示意图。
27.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
28.1-真空箱，2-真空泵，3-熔炼炉，4-过滤组件，5-坩埚，6-喷嘴组件，7-承载台，8-动力组件，9-振荡组件，10-旋转组件，11-冷风机，101-第一门板，102-第二门板，201-负压嘴，401-过滤桶，402-蓄积板，403-出料口，601-输送盒，602-喷嘴，603-活塞，604-导向柱，605-活动条，606-第一动力伸缩杆，607-导气管，608-储气罐，801-支撑框，802-延伸条，803-驱动电机，804-第一齿轮，805-第二齿轮，901-传动凸轮，902-升降柱，903-连接条，904-活动柱，905-支撑块，906-限位块，907-复位弹簧，1001-第二动力伸缩杆，1002-驱动条，1003-传动杆，1004-传动块，4011-滤孔，6021-内接管，6022-外接管，6023-喷头。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.具体实施例一：
31.请参阅图1-图2所示，本发明为一种铝合金加工用喷射冷却设备，包括呈长方体结构的真空箱1；真空箱1的一侧壁上固定装设有一真空泵2；真空泵2为本领域的常规部件；真空泵2上连接有一抽气嘴201；真空箱1的上部装设有一熔炼炉3；熔炼炉3的下方装设有一过滤组件4；过滤组件4的下方装设有一坩埚5；坩埚5的下部装设有一喷嘴组件6；喷嘴组件6的下方装设有一用于放置铝合金锭胚的承载台7；承载台7设置于真空箱1的底壁上；承载台7为本领域的常规部件，其可实现三维运动；承载台7的一相对两侧均固定装设有一冷风机11；冷风机11用于喷嘴组件6喷完金属熔体后向承载台7上的铝合金锭胚吹冷风，从而加快铝合金锭胚的冷却成型，进一步提高了铝合金锭胚的生产效率。
32.其中如图1所示，真空箱1的顶壁开设有一与熔炼炉3相对应的放料口；放料口内装设有一相配套的第一门板101；第一门板101的一边缘与放料口的一边缘转动连接；真空箱1的一侧壁开设有一与承载台7相对应的取料口；取料口内装设有一相配套的第二门板102；第二门板102的一边缘与取料口的一边缘转动连接。
33.具体实施例二：
34.本实施例是在具体实施例一的基础上作进一步优化，具体如下：
35.如图2-图7所示，过滤组件4包括水平设置的过滤桶401；过滤桶401沿垂直于长度方向的横截面呈u型结构；过滤桶401的下部均布开设有多个滤孔4011；过滤桶401的底壁设
置有一与滤孔4011相连通的蓄积腔402；蓄积腔402设置于滤孔4011的下方；蓄积腔402的底部一体成型有一竖直设置的出料口403。使用时，通过将熔炼炉3内的金属熔体倒入过滤桶401内，经滤孔4011过滤后流入蓄积腔402内，再经出料口403排入坩埚5内，从而实现对金属熔体的过滤。
36.具体实施例三：
37.本实施例是在具体实施例二的基础上作进一步优化，具体如下：
38.如图2-图6所示，熔炼炉3设置于过滤桶201的内侧；熔炼炉3装设于一动力组件8上；动力组件8包括水平设置于过滤桶401上端口的支撑框801；支撑框801的一相对两边棱均向下竖直固定有一延伸条802；两延伸条802分别位于过滤桶401的两端处；延伸条802的下端水平固定有一驱动电机803；驱动电机803的输出轴固定套设有一第一齿轮804；第一齿轮804上啮合有一第二齿轮805；第二齿轮805固定套设于一驱动轴806的一端上；驱动轴806的另一端固定于熔炼炉3的外壁上；驱动轴806用于带动熔炼炉3在过滤桶201内做360
°
转动。使用时，通过驱动电机803经第一齿轮804及第二齿轮805将动力传递至驱动轴806上，从而能够实现熔炼炉3在过滤桶201内做360
°
转动，进而实现将熔炼炉3内的金属熔体倒入过滤组件2内的目的。
39.具体实施例四：
40.本实施例是在具体实施例三的基础上作进一步优化，具体如下：
41.如图2-图6所示，第一齿轮804与第二齿轮805之间的传动比为5；过滤组件4装设于一振荡组件9上；振荡组件9包括一对分别固定套设于两驱动电机803输出轴上的传动凸轮901；传动凸轮901沿垂直于轴向的横截面呈梅花状结构；传动凸轮901的上方竖直设置有一相配套的升降柱902；升降柱902的上端水平固定有一呈c型结构的连接条903；连接条903的两端固定于过滤桶401的端面上；连接条903的上表面竖直固定有一对活动柱904；活动柱904上滑动套设有一支撑块905；支撑块905固定于支撑框801的内侧面上；活动柱904的上端固定有一限位块906；限位块906与支撑块905之间通过一复位弹簧907相连接。使用时，通过设计第一齿轮804与第二齿轮805之间的传动比为5，能够实现第二齿轮805转动一圈时传动凸轮901转动多圈的目的，从而提高了过滤桶401的振动频率，进而实现了对金属熔体的高效过滤的目的。
42.具体实施例五：
43.本实施例是在具体实施例四的基础上作进一步优化，具体如下：
44.如图2-图5所示，动力组件8装设于一旋转组件10上；旋转组件10包括一对分别设置于两驱动电机803相对外侧的第二动力伸缩杆1001；第二动力伸缩杆1001采用本领域的常规电动推杆；两第二动力伸缩杆1001分别竖直固定于真空箱1的一相对两侧壁上；第二动力伸缩杆1001的输出端固定有一呈n型结构的驱动条1002；驱动条1002的两端均转动连接有一传动杆1003；两传动杆1003朝向相同的一端均转动连接有一传动块1004；两传动块1004分别固定于支撑框801的一相对两边棱上。使用时，通过使一第二动力伸缩杆1001的输出端伸出并使另一第二动力伸缩杆1001的输出端收回，经驱动条1002、传动杆1003及传动块1004等部件的动力传递能够使过滤桶401发生倾斜，进而能够加快金属熔体从蓄积腔402内排至出料口403处。
45.具体实施例六：
46.本实施例是在具体实施例五的基础上作进一步优化，具体如下：
47.如图2-图3及图8所示，喷嘴组件6包括呈圆柱体结构的输送盒601；输送盒601固定于坩埚5的底壁上，且坩埚5的底壁竖直开设有一与输送盒601相连通的排料通道；输送盒601的内径大小是排料通道的内径大小的4倍；输送盒601的底壁竖直连接有多个喷嘴602；喷嘴602包括竖直连接于输送盒601底壁上的内接管6021以及固定套设于内接管6021外周的外接管6022；内接管6021的下端同轴连接有一喷头6023，且喷头6023的下端呈圆锥形结构；外接管6022的下端呈圆锥形结构；喷头6023置于外接管6022的下端内侧，且外接管6022的下端与喷头6023的下端形成一间隙；外接管6022的外壁连接有一导气管607；导气管607的一端连接于一储气罐608；储气罐608内充有惰性气体；储气罐608的固定于真空箱1的一侧壁上；输送盒601内竖直设置有一与排料通道相配套的活塞603；活塞603可滑动插入排料通道内；活塞603的下端面竖直固定有一导向柱604；导向柱604的下端贯穿延伸至输送盒601底壁的下方并水平固定有一活动条605；导向柱604与输送盒601的底壁滑动配合；活动条605的两端分别与两第一动力伸缩杆606的输出端相连接；第一动力伸缩杆606采用本领域的常规电动推杆；两第一动力伸缩杆606分别竖直固定于真空箱1的另一相对两侧壁上。使用时，通过第一动力伸缩杆606向下推动活动条605运动，经导向柱604将动力传递至活塞603，促使活塞603从排料通道移入输送盒601内，从而使得金属熔体从坩埚5经排料通道流入输送盒601内，然后金属熔体经内接管6021流入喷头6023内，同时经导气管607将储气罐608内的惰性气体送至外接管6022内，从而使得金属熔体流出喷头6023内被打散成多个金属液滴，金属液滴落入承载台7上而形成铝合金锭胚。
48.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.铝合金加工用喷射冷却设备，包括真空箱(1)；所述真空箱(1)的一侧壁上固定装设有一真空泵(2)；所述真空泵(2)上连接有一抽气嘴(201)；其特征在于：所述真空箱(1)的上部装设有一熔炼炉(3)；所述熔炼炉(3)的下方装设有一过滤组件(4)；所述过滤组件(4)的下方装设有一坩埚(5)；所述坩埚(5)的下部装设有一喷嘴组件(6)；所述喷嘴组件(6)的下方装设有一用于放置铝合金锭胚的承载台(7)；所述承载台(7)设置于真空箱(1)的底壁上。2.根据权利要求1所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述真空箱(1)的顶壁开设有一与熔炼炉(3)相对应的放料口；所述放料口内装设有一相配套的第一门板(101)；所述真空箱(1)的一侧壁开设有一与承载台(7)相对应的取料口；所述取料口内装设有一相配套的第二门板(102)。3.根据权利要求1所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述过滤组件(4)包括水平设置的过滤桶(401)；所述过滤桶(401)沿垂直于长度方向的横截面呈u型结构；所述过滤桶(401)的下部均布开设有多个滤孔(4011)。4.根据权利要求3所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述过滤桶(401)的底壁设置有一与滤孔(4011)相连通的蓄积腔(402)；所述蓄积腔(402)设置于滤孔(4011)的下方；所述蓄积腔(402)的底部一体成型有一竖直设置的出料口(403)。5.根据权利要求3或4所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述熔炼炉(3)设置于过滤桶(201)的内侧；所述熔炼炉(3)装设于一动力组件(8)上；所述动力组件(8)包括水平设置于过滤桶(401)上端口的支撑框(801)；所述支撑框(801)的一相对两边棱均向下竖直固定有一延伸条(802)；两所述延伸条(802)分别位于过滤桶(401)的两端处；所述延伸条(802)的下端水平固定有一驱动电机(803)；所述驱动电机(803)的输出轴固定套设有一第一齿轮(804)；所述第一齿轮(804)上啮合有一第二齿轮(805)；所述第二齿轮(805)固定套设于一驱动轴(806)的一端上；所述驱动轴(806)的另一端固定于熔炼炉(3)的外壁上；所述驱动轴(806)用于带动熔炼炉(3)在过滤桶(201)内做360
°
转动。6.根据权利要求5所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述第一齿轮(804)与第二齿轮(805)之间的传动比为4-6。7.根据权利要求6所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述过滤组件(4)装设于一振荡组件(9)上；所述振荡组件(9)包括一对分别固定套设于两驱动电机(803)输出轴上的传动凸轮(901)；所述传动凸轮(901)的上方竖直设置有一相配套的升降柱(902)；所述升降柱(902)的上端水平固定有一连接条(903)；所述连接条(903)的两端固定于过滤桶(401)的端面上；所述连接条(903)的上表面竖直固定有一对活动柱(904)；所述活动柱(904)上滑动套设有一支撑块(905)；所述支撑块(905)固定于支撑框(801)的内侧面上；所述活动柱(904)的上端固定有一限位块(906)；所述限位块(906)与支撑块(905)之间通过一复位弹簧(907)相连接。8.根据权利要求6或7所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述动力组件(8)装设于一旋转组件(10)上；所述旋转组件(10)包括一对分别设置于两驱动电机(803)相对外侧的第二动力伸缩杆(1001)；两所述第二动力伸缩杆(1001)分别竖直固定于真空箱(1)的一相对两侧壁上；所述第二动力伸缩杆(1001)的输出端固定有一驱动条(1002)；所述驱动条(1002)的两端均转动连接有一传动杆(1003)；两所述传动杆(1003)朝向相同的一端
均转动连接有一传动块(1004)；两所述传动块(1004)分别固定于支撑框(801)的一相对两边棱上。9.根据权利要求8所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述喷嘴组件(6)包括呈圆柱体结构的输送盒(601)；所述输送盒(601)固定于坩埚(5)的底壁上，且所述坩埚(5)的底壁竖直开设有一与输送盒(601)相连通的排料通道；所述输送盒(601)的底壁竖直连接有多个喷嘴(602)。10.根据权利要求9所述的铝合金加工用喷射冷却设备，其特征在于，所述输送盒(601)内竖直设置有一与排料通道相配套的活塞(603)；所述活塞(603)可插入排料通道内；所述活塞(603)的下端面竖直固定有一导向柱(604)；所述导向柱(604)的下端贯穿延伸至输送盒(601)底壁的下方并水平固定有一活动条(605)；所述活动条(605)的两端分别与两第一动力伸缩杆(606)的输出端相连接；两所述第一动力伸缩杆(606)分别竖直固定于真空箱(1)的另一相对两侧壁上。

技术总结
本发明公开了一种铝合金加工用喷射冷却设备，涉及合金成形技术领域。本发明包括真空箱；真空箱的一侧壁上固定装设有一真空泵；真空泵上连接有一抽气嘴；真空箱的上部装设有一熔炼炉；熔炼炉的下方装设有一过滤组件；过滤组件的下方装设有一坩埚；坩埚的下部装设有一喷嘴组件；喷嘴组件的下方装设有一承载台。本发明基于喷射成形技术，通过真空泵对真空箱抽真空，利用熔炼炉对合金材料进行加热熔化，再利用过滤组件对金属熔体，然后经过坩埚将金属熔体送至喷嘴组件内，喷嘴组件将金属熔体喷至承载台上，从而形成铝合金锭胚，不仅结构设计合理、操作便捷，而且有效地提高了铝合金材料的生产质量及金属性能，具有较高的市场应用价值。值。值。


技术研发人员：辛善龙 夏鑫 张豪 张捷
受保护的技术使用者：江苏豪然新材料有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8