一種合金用的熔煉系統的製作方法

2023-06-12 02:45:31 2

本發明涉及一種熔煉裝置，尤其是涉及一種合金用的熔煉系統。

背景技術：

公知的，金屬合金材料的製備工藝是通過在基礎材料的熔煉過程中按比例和時間添加其他各種所需的金屬材料，然後澆築的固定的磨具中通過自然降到室溫後取出，在進行機械加工得到所需的合金材料；在降溫過程中由於降溫速率不可控，合金材料的金相組織排列不規則，最終產品的材料性能不穩定。

技術實現要素：

本發明的目的是為解決合金熔煉後降溫過程中降溫速率不可控的問題，提供一種合金用的熔煉系統。

本發明為解決上述技術問題的不足，所採用的技術方案是：

一種合金用的熔煉系統，包括自上至下依次設置的熔煉爐、冷卻爐和底座，底座上設置有控制整個系統工作的控制系統，熔煉爐包括自上至下依次設置的熔煉腔和保溫腔，熔煉爐上連接有為熔煉腔提供真空熔煉環境的真空系統和控制真空系統開合的進排氣電磁閥，熔煉爐保溫腔內還設置有用於使合金冷卻成型的模具，模具的正下方開設有連通熔煉爐的保溫腔和冷卻爐的通道構成模具在熔煉爐和冷卻爐之間的切換通道，切換通道向下延伸至底座上，底座位於切換通道的正下方處挖設有安裝孔，安裝孔內設置有液壓缸，液壓缸缸筒固定在安裝孔內，液壓缸伸出杆末端上固定有用於支撐模具的託盤，通過液壓缸帶動模具在切換通道內上下往復運動；

冷卻爐爐腔內自上至下依次劃分為若干個風道，爐腔內的自上至下風道相互配合構成模具的冷卻帶，冷卻帶內的風道溫度逐步降低，風道通過恆溫供風系統通入恆溫空氣，通過控制恆溫空氣的溫度來控制恆溫空氣與模具內的金屬溶液進行熱交換時，模具的冷卻速率；

切換通道貫穿冷卻爐的各個風道，各個風道頂部的隔板與切換通道交匯處構成門孔，門孔內安裝有以液壓缸伸出杆為對稱中心的門板，門板遠離液壓缸伸出杆的一端通過轉軸轉動設置在風道頂部隔板上，門板所在隔板的頂部安裝有復位裝置，所述的復位裝置包括連接板和復位彈簧，連接板設置在門板的轉軸遠離液壓缸伸出杆的一側上，復位彈簧一端固定在連接板上，復位彈簧的另一端固定在門板上，通過風道頂部隔板上的復位彈簧的作用力拉緊門板使其密封門孔，通過液壓缸帶動模具在切換通道內上下運動時頂開門板以便於切換並進入風道，風道上下兩個隔板之間的距離不小於門板的寬度、模具的高度和託盤的厚度之和，以便於模具進入風道後門板在復位彈簧作用下復位實現風道密封時模具不會幹涉門板的復位，門板靠近液壓缸伸出杆的一端上設置有半圓形的凹槽，通過同一門孔內的兩個門板上凹槽配合形成卡設液壓缸伸出杆的圓孔，通過液壓缸伸出杆卡設在圓孔內實現門板的密封，門板的半圓形凹槽上覆蓋有若干扇形彈性密封墊，在液壓缸伸出杆離開半圓形凹槽時扇形彈性密封墊恢復原狀形成半圓形的密封層以實現凹槽的密封。

所述的熔煉爐內設置有漏鬥，漏鬥下端插設在模具注液管內，漏鬥將熔煉爐分割為熔煉腔和保溫腔，熔煉腔的外側包裹有一層保溫層，熔煉腔的內側設置有一圈加熱線圈，熔煉腔內設置有坩堝、與坩堝相互配合的引流槽、坩堝支架和加熱電極，所述的坩堝支架為截面呈l形的l板，坩堝支架固定在熔煉爐的內壁上，坩堝支架遠離其與熔煉爐連接的一端上設置有凸臺，坩堝支撐在坩堝支架上且坩堝底部一端轉動設置在坩堝支架的凸臺上，坩堝底部的另一端通過傾翻裝置支撐在坩堝支架上，所述傾翻裝置採用電動推桿，通過凸臺和電動推桿配合控制坩堝水平，電動推桿的伸出端鉸接在坩堝底部，電動推桿的另一端鉸接在坩堝支架上，電動推桿的電源線穿過熔煉爐的側壁與電源連接，通過電動推桿推動坩堝傾斜以便於將坩堝內的金屬溶液倒出，引流槽固定在熔煉爐的內壁上以承接坩堝內倒出的金屬溶液，引流槽的最低端與漏鬥的出液口連通，加熱電極的一端與加熱線圈連接，加熱電極的另一端穿過熔煉爐的側壁與電源連接以加熱熔煉坩堝，模具承受漏鬥加入溶液位置處的熔煉爐內壁上設置有保溫裝置。

所述的保溫裝置包括保溫線圈和保溫電極，保溫線圈圍繞構成包圍模具的環狀結構，保溫電極的一端與保溫線圈連接，保溫電極的另一端穿過熔煉爐側壁與電源連接。

所述的坩堝為圓筒狀結構，坩堝底部為一斜面，坩堝底部靠近出液口一端最高以便於溶液倒出。

所述的底座上還設置有取料車，取料車的導軌鋪設在底座上方的第一個風道內，通過取料車將風道內冷卻後的模具取出。

所述的恆溫供風系統包括若干颱風機、空氣加熱器和空氣混合器，空氣加熱器配合風機構成第一供風系統，空氣混合器配合風機構成第二供風系統，第一供風系統安裝在最上方風道的入風口處，第一供風系統包括依次連接的風機、空氣加熱器和另一颱風機，風機先將冷空氣通入空氣加熱器內加熱後再通過另一颱風機通入風道內，第二供風系統安裝在相鄰的兩個風道之間將上一風道排出的高溫空氣處理後通入下一風道，第二供風系統包括與上一風道出風口連接的空氣混合器、設置在空氣混合器的入口處以便於通入冷風的風機和連接在空氣混合器出口處並與另一風道入口連接的另一風機，通過第一供風系統和第二供風系統的配合實現熱空氣的循環利用，所述最下方的風道的出風口直接敞開以便於冷卻後的模具取出。

所述的空氣加熱器包括密封的箱體、若干第一隔板、第一溫度傳感器和若干個加熱棒，第一隔板分布在箱體內並將箱體內部空間劃分為一個呈s形循環分布的通道構成第一s形通道，第一s形通道的始端開設有第一通道入口，第一s形通道的末端開設有第一通道出口，加熱棒均勻的分布在每一個第一隔板上，第一溫度傳感器設置在第一通道出口處，第一溫度傳感器和加熱棒均與控制系統連接，通過控制系統控制加熱棒工作配合第一溫度傳感器的檢測控制第一s形通道內空氣的溫度恆定。

所述的空氣混合器包括一個密封的混合器箱體、若干第二隔板、第二溫度傳感器和若干個輔熱棒，第二隔板分布在混合器箱體內並將混合器箱體內部空間劃分為一個呈s形循環分布的通道構成第二s形通道，第二s形通道的始端開設有第二通道入口，第二s形通道的末端開設有第二通道出口，輔熱棒均勻的分布在每一個第二隔板上，第二通道入口處還設置有空氣補入口以便於與第二通道入口內進入的高溫空氣混合，第二通道出口處設置有第二溫度傳感器，第二溫度傳感器和輔熱棒均與控制系統連接，通過控制系統控制輔熱棒加熱和第二溫度傳感器的檢測配合以實現第二s形通道內空氣的溫度恆定。

本發明的有益效果是：本發明通過在熔煉爐的下方設置冷卻爐，並通過液壓缸控制模具進入冷卻爐，避免了轉運模具，同時在冷卻爐內設置不同風道，通過模具在不同風道內進行分階段冷卻，從而實現控制冷卻速率。

風道頂部的隔板與切換通道交匯處構成門孔，門孔內安裝有以液壓缸伸出杆為對稱中心的門板，一方面便於模具在風道內進行切換，另一方面通過門板上的復位裝置控制門板復位，以便於在模具離開後門板恢復原位實現密封，同時門板中設置有圓孔，以便於卡設液壓缸伸出杆，另外在該孔上設置有扇形密封圈，以實現液壓缸伸出杆卡在圓孔內時扇形密封圈貼設在液壓缸伸出杆實現密封，在液壓缸伸出杆離開圓孔時，扇形密封圈配合形成半圓形密封圈配合實現密封，由於風道內通入的是動態氣流，因此局部縫隙不會影響整體溫度對冷卻影響不到，因此採用扇形密封圈可以實現密封。

熔煉爐內設置有引流槽，以保護爐體其他部件，當引流槽損壞時只需要更換引流槽即可，同時設置漏鬥便於合金溶液的匯集流動，漏鬥的末端直接插入模具中保證了溶液進入模具的整個過程均為真空環境，而保溫過程中因為模具入口處金屬先凝固可以起到密封模具的作用，因此接下來環境無需保證真空，可以節約成本。

最上方的風道內通過空氣加熱器，加熱空氣並通入風道內保證風道空氣加熱到所需溫度，並通過溫度傳感器檢測溫度，保證空氣溫度恆定，過高時減少工作中加熱棒的數量，過低時增加工作中加熱棒的數量。

設置的空氣混合器可以充分利用上一風道的熱風，因為冷卻帶內的溫度是逐漸降低的，所以利用上以風道中的熱風，可以減少加熱冷風造成的能量消耗，同時在空氣混合器中加熱輔熱棒，以便於在空氣混合器溫度降低時通過輔熱棒提高溫度，同時也設置有溫度傳感器便於控制恆溫。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為本發明中熔煉爐的結構示意圖。

圖3為本發明中冷卻爐的安裝結構示意圖。

圖4為本發明中空氣加熱器的安裝結構示意圖。

圖5為本發明中空氣混合器的安裝結構示意圖。

圖6為本發明中復位裝置的安裝結構示意圖。

圖7為本發明中模具向下運動打開門板狀態下的示意圖。

圖8為本發明中門板閉合狀態下示意圖。

圖9為本發明中門板與液壓缸伸出杆配合狀態下的剖視圖。

圖10為本發明中圖9的左視圖。

圖11為本發明中液壓缸伸出杆離開門板後門板閉合狀態下的示意圖。

圖示標記：1、控制系統；2、熔煉爐；201、加熱線圈；202、加熱電極、203、保溫層；204、非真空腔；205、保溫電極；206、保溫線圈；207、模具注液管；208、漏鬥、209、引流板；210、坩堝支架、211、傾翻裝置；212、坩堝；213、真空腔；214、上蓋；3、進排氣電磁閥；4、真空系統；5、模具；6、託盤；7、取料車；8、基座；9、安裝孔；10、液壓缸；1001、液壓缸伸出杆；1002、液壓缸缸筒；11、冷卻爐；1101、風道；1102、空氣混合器；11021、空氣補入口；11022、第二通道入口；11023第二隔板；11024、輔熱棒；11025、第二溫度傳感器；11026、第二通道出口；11027、第二s形通道；1103、風機；1104、門板；1105、空氣加熱器；11051；箱體、11052、第一通道入口、11053、加熱棒；11054、第一通道出口；11055、第一溫度傳感器；11056、第一個隔板；11057、第一s形通道；1106、轉軸；1107；扇形密封墊；12復位裝置；1201、復位彈簧；1202、連接板。

具體實施方式

圖中所示，具體實施方式如下：

一種合金用的熔煉系統，包括自上至下依次設置的熔煉爐2、冷卻爐11和底座8，熔煉爐的頂部設置有上蓋214，底座8上設置有控制整個系統工作的控制系統1，熔煉爐2包括自上至下依次設置的熔煉腔和保溫腔，熔煉爐2上連接有為熔煉腔提供真空熔煉環境的真空系統4和控制真空系統開合的進排氣電磁閥3，熔煉爐2保溫腔內還設置有用於使合金冷卻成型的模具5，模具5的正下方開設有連通熔煉爐2的保溫腔和冷卻爐11的通道構成模具在熔煉爐2和冷卻爐11之間的切換通道，切換通道向下延伸至底座8上，底座8位於切換通道的正下方處挖設有安裝孔9，安裝孔9內設置有液壓缸10，液壓缸缸筒1002固定在安裝孔9內，液壓缸伸出杆1001末端上固定有用於支撐模具5的託盤6，通過液壓缸帶動模具5在切換通道內上下往復運動；

冷卻爐3爐腔內自上至下依次劃分為若干個風道1101，爐腔內的自上至下風道相互配合構成模具5的冷卻帶，冷卻帶內的風道1101溫度逐步降低，風道1101通過恆溫供風系統通入恆溫空氣，通過控制恆溫空氣的溫度來控制恆溫空氣與模具內的金屬溶液進行熱交換時，模具207的冷卻速率；

切換通道貫穿冷卻爐3的各個風道1101，各個風道1101頂部的隔板與切換通道交匯處構成門孔，門孔內安裝有以液壓缸伸出杆1001為對稱中心的門板1104，門板1104遠離液壓缸伸出杆1001的一端通過轉軸1106轉動設置在風道1101頂部隔板上，門板1104所在隔板的頂部安裝有復位裝置12，所述的復位裝置12包括連接板1202和復位彈簧1201，連接板1202設置在門板1104的轉軸1106遠離液壓缸伸出杆1001的一側上，復位彈簧1201一端固定在連接板1202上，復位彈簧1201的另一端固定在門板1104上，通過風道頂部隔板上的復位彈簧1201的作用力拉緊門板1104使其密封門孔，通過液壓缸10帶動模具5在切換通道內上下運動時頂開門板1104以便於切換並進入風道，風道上下兩個隔板之間的距離不小於門板1104的寬度、模具5的高度和託盤6的厚度之和，以便於模具5進入風道後門板1104在復位彈簧1201作用下復位實現風道密封時模具5不會幹涉門板1104的復位，門板1104靠近液壓缸伸出杆1001的一端上設置有半圓形的凹槽，通過同一門孔內的兩個門板上凹槽配合形成卡設液壓缸伸出杆1001的圓孔，通過液壓缸伸出杆1001卡設在圓孔內實現門板的密封，門板的半圓形凹槽上覆蓋有若干扇形彈性密封墊1107，在液壓缸伸出杆1001離開半圓形凹槽時扇形彈性密封墊1107恢復原狀形成半圓形的密封層以實現凹槽的密封。

所述的熔煉爐2內設置有漏鬥208，漏鬥208下端插設在模具注液管207內，漏鬥208將熔煉爐2分割為熔煉腔和保溫腔，熔煉腔的外側包裹有一層保溫層203，熔煉腔的內側設置有一圈加熱線圈201，熔煉腔內設置有坩堝212、與坩堝212相互配合的引流槽209、坩堝支架210和加熱電極202，熔煉爐上蓋214上開設有往坩堝內加入合金料的加料口，這為公知技術不做詳細描述，所述的坩堝支架210為截面呈l形的l板，坩堝支架210固定在熔煉爐2的內壁上，坩堝支架210遠離其與熔煉爐連接的一端上設置有凸臺，坩堝212支撐在坩堝支架210上且坩堝212底部一端轉動設置在坩堝支架210的凸臺上，坩堝212底部的另一端通過傾翻裝置211支撐在坩堝支架210上，所述傾翻裝置211採用電動推桿，通過凸臺和電動推桿配合控制坩堝212水平，電動推桿的伸出端鉸接在坩堝212底部，電動推桿的另一端鉸接在坩堝支架210上，電動推桿的電源線穿過熔煉爐2的側壁與電源連接，通過電動推桿推動坩堝212傾斜以便於將坩堝內的金屬溶液倒出，引流槽209固定在熔煉爐的內壁上以承接坩堝內倒出的金屬溶液，引流槽209的最低端與漏鬥208的出液口連通，加熱電極202的一端與加熱線圈201連接，加熱電極202的另一端穿過熔煉爐2的側壁與電源連接以加熱熔煉坩堝212，模具5承受漏鬥加入溶液位置處的熔煉爐內壁上設置有保溫裝置。

所述的保溫裝置包括保溫線圈206和保溫電極205，保溫線圈206圍繞構成包圍模具5的環狀結構，保溫電極205的一端與保溫線圈206連接，保溫電極205的另一端穿過熔煉爐2側壁與電源連接。

所述的坩堝212為圓筒狀結構，坩堝212底部為一斜面，坩堝212底部靠近出液口一端最高以便於溶液倒出。

所述的底座8上還設置有取料車7，取料車7的導軌鋪設在底座8上方的第一個風道內，通過取料車7將風道內冷卻後的模具5取出。

所述的恆溫供風系統包括若干颱風機1103、空氣加熱器1105和空氣混合器1102，空氣加熱器1105配合風機1103構成第一供風系統，空氣混合器1102配合風機1103構成第二供風系統，第一供風系統安裝在最上方風道的入風口處，第一供風系統包括依次連接的風機、空氣加熱器1105和另一颱風機，風機先將冷空氣通入空氣加熱器1105內加熱後再通過另一颱風機通入風道內，第二供風系統安裝在相鄰的兩個風道之間將上一風道排出的高溫空氣處理後通入下一風道，第二供風系統包括與上一風道出風口連接的空氣混合器1102、設置在空氣混合器1102的入口處以便於通入冷風的風機和連接在空氣混合器出口處並與另一風道入口連接的另一風機，通過第一供風系統和第二供風系統的配合實現熱空氣的循環利用，所述最下方的風道的出風口直接敞開以便於冷卻後的模具5取出。

所述的空氣加熱器2205包括密封的箱體11051、若干第一隔板11056、第一溫度傳感器11055和若干個加熱棒11053，第一隔板11056分布在箱體11051內並將箱體內部空間劃分為一個呈s形循環分布的通道構成第一s形通道11057，第一s形通道的始端開設有第一通道入口11052，第一s形通道的末端開設有第一通道出口11054，加熱棒11053均勻的分布在每一個第一隔板11056上，第一溫度傳感器11055設置在第一通道出口11054處，第一溫度傳感器11055和加熱棒11053均與控制系統1連接，通過控制系統1控制加熱棒11053工作配合第一溫度傳感器11055的檢測控制第一s形通道11052內空氣的溫度恆定。

所述的空氣混合器1102包括一個密封的混合器箱體、若干第二隔板11023、第二溫度傳感器11025和若干個輔熱棒11024，第二隔板11023分布在混合器箱體內並將混合器箱體內部空間劃分為一個呈s形循環分布的通道構成第二s形通道11027，第二s形通道11027的始端開設有第二通道入口11022，第二s形通道11027的末端開設有第二通道出口11026，輔熱棒11024均勻的分布在每一個第二隔板11023上，第二通道入口11022處還設置有空氣補入口11021以便於通入低溫空氣與第二通道入口11022內進入的高溫空氣混合，第二通道出口11026處設置有第二溫度傳感器11025，第二溫度傳感器11025和輔熱棒11024均與控制系統連接，通過控制系統控制輔熱棒11024加熱和第二溫度傳感器11025的檢測配合以實現第二s形通道11027內空氣的溫度恆定。

以熔煉一種鋁合金為例詳細描述，鋁合金配方為5.8%的矽、0.1%的錳、0.1%鎳、0.1%的鎂、1.0%的銅；0.8%的鐵；0.1%的鉻；0.01%的鋯；0.01%的鍶、0.01%的鈧、0.001%的鈰、0.01%的鎢；0.3%的鈦0.01%的硼0.01%的釩、0.1%的錫餘量為鋁。

首先通過真空系統將熔煉爐的真空腔抽真空，將合金分兩部分，取其中一半的鋁與其他材料混合後加入坩堝熔煉，然後再加入剩餘的鋁進行熔煉，坩堝下方的漏鬥的末端通過模具注液管直接通入模具保證，模具內腔也是真空，熔煉完成後通過傾翻裝置將坩堝內的熔煉液通過引流板導入模具中，在保溫裝置作用下保溫45分鐘，通過控制系統，控制真空系統恢復真空室內的壓強，通過提升機構帶動模具進入冷卻室，模具下方的託盤對門板施加向下作用力，門板打開模具進入第一個風道內，完全進入後門板關閉，通過門板上的扇形密封墊配合實現密封，通過控制系統控制提升機構在風道內切換時走的行程以及停留時間，設定四個風道，第一個風道溫度為500℃、第二個風道溫度為300℃、第三個風道溫度為100℃、第四個風道為常溫，在第一、二、三個風道內各停留8分鐘，控制溫度降溫速率為25℃/分鐘，調整第三風道溫度為180℃，使得模具在內停留1小時後進入第四風道通過取料車將模具取下，然後再第四風道內自然冷卻後通過取出，提升機構控制新的模具繼續進行加工。

本發明所列舉的技術方案和實施方式並非是限制，與本發明所列舉的技術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本發明所保護的範圍內。