一種泡沫鋁的半連續真空發泡裝置製造方法

2023-05-17 07:56:06

一種泡沫鋁的半連續真空發泡裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，屬於泡沫金屬材料領域。本實用新型泡沫鋁的半連續真空發泡裝置由中間包、初始氣孔產生裝置和真空發泡爐三部分組成。中間包和初始氣孔產生裝置之間無縫連接，初始氣孔產生裝置和真空發泡爐之間半連續連接。製備泡沫鋁時，首先在中間包內引入增粘的鋁合金熔體並保持一定的液面高度，然後向具有相同液面高度的初始氣孔產生裝置內通入空氣使增粘的鋁合金熔體中產生初始氣孔，最後將熔體半連續地流入真空發泡爐內預熱的不鏽鋼坩堝中，熔體泡沫冷卻凝固，即得到泡沫鋁。採用本實用新型的泡沫鋁半連續真空發泡裝置製備泡沫鋁，具有高效率、低成本的特點，可實現泡沫鋁的半連續化工業化生產。
【專利說明】一種泡沬鋁的半連續真空發泡裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，屬於泡沫金屬材料領域。

【背景技術】
[0002]發泡閉孔泡沫鋁(以下簡稱泡沫鋁)兼具結構材料和功能材料的雙重特性，具有低密度、高比強度、能量吸收、吸音、阻尼減振等優點，在航空航天、交通工具、建築、機械、噪音控制等領域有廣泛的應用前景。
[0003]目前製備泡沫鋁的方法主要有粉末冶金、直接吹氣發泡法及熔體發泡法。粉末冶金法適合小尺寸及小批量泡沫鋁生產，不適於大規模工業生產；直接吹氣發泡法雖然可以實現泡沫鋁的連續製備，但存在孔結構均勻性難以控制及所獲得泡沫鋁脆性高的不足；熔體發泡法由於採用較為昂貴的TiH2發泡劑、以及採用批處理非連續製作模式而使成本較聞。
[0004]目前，阻礙泡沫鋁獲得廣泛應用的瓶頸在於其成本過高，致使泡沫鋁的結構應用和吸音功能應用難於被市場所接受，而現有的直接吹氣連續發泡法製作的泡沫鋁其孔結構和性能還達不到市場應用要求，因此，開發新的連續或半連續發泡製備技術，提高製備效率、降低成本，是泡沫鋁獲得規模工業應用需要解決的重要問題。


【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在於針對現有泡沫鋁製備效率低、成本高的不足，提供了一種泡沫鋁的半連續真空發泡製備裝置，採用本實用新型的泡沫鋁半連續真空發泡裝置製備泡沫鋁，具有高效率、低成本的特點，可實現孔結構可控泡沫鋁的半連續化工業生產；該裝置包括中間包6、初始氣孔產生裝置11、真空發泡爐19，中間包6和初始氣孔產生裝置11無縫連接，初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19半連續連接；
[0006]中間包6包括石墨坩堝I 1、控制閥I 3、鋁合金熔體入口 4、液面高度觀測器5、加熱元件I 7，石墨坩堝I I置於中間包6的內部，加熱元件I 7位於中間包6的側壁內部，中間包6的頂端設有鋁合金熔體入口 4和液面高度觀測器5，鋁合金熔體入口 4處設有控制閥
I3 ；
[0007]初始氣孔產生裝置11包括通氣管10、加熱元件II 12、多孔旋轉噴嘴13、石墨坩堝
II14、控制閥II 15、流出口 16，通氣管10位於初始氣孔產生裝置11的內部，通氣管10的出氣口處設置有多孔旋轉噴嘴13，石墨坩堝II 14置於初始氣孔產生裝置11的內部，加熱元件II 12位於初始氣孔產生裝置11的側壁內部，初始氣孔產生裝置11的下端設置有流出口16，流出口 16處設有控制閥II 15;
[0008]真空發泡爐19包括移動輪17、加熱元件III 18、抽真空裝置20、不鏽鋼坩堝21，真空發泡爐19的底部設有移動輪17，不鏽鋼坩堝21位於真空發泡爐19的內部；抽真空裝置20位於真空發泡爐19的頂部、和真空發泡爐19的側壁密封連接。
[0009]本實用新型所述中間包6和初始氣孔產生裝置11內的熔體液面高度保持一致，液面高度為中間包6和初始氣孔產生裝置11高度的1/2-2/3。
[0010]本實用新型所述中間包6和初始氣孔產生裝置11通過連通管8無縫連接。
[0011]本實用新型所述初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19之間通過流口 16和控制閥15半連續連接。
[0012]本實用新型真空發泡爐19底部裝有移動輪17。
[0013]本實用新型所述不鏽鋼坩堝21的外部設有進水口 23、出水口 24、冷卻水管25，真空發泡後可在真空下進行冷卻。
[0014]本實用新型所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置用於製備泡沫鋁的方法，具體包括以下步驟:
[0015](I)在中間包6內引入增粘的鋁合金熔體2並保持一定的液面高度；
[0016](2)向具有相同液面高度的初始氣孔產生裝置11內通入空氣使增粘熔體中產生初始氣孔；
[0017](3)熔體半連續地流入真空發泡爐19內預熱後的不鏽鋼坩堝21中，移開真空發泡爐19、密封並抽真空發泡，熔體泡沫冷卻凝固，即得到泡沫鋁。
[0018]本實用新型步驟(1)中所述增粘的鋁合金，溫度為鋁合金熔點以上2(T50°C，內含有鋁合金質量5~10%的增粘劑SiC，增粘劑SiC的粒度為10-30 μ m ；
[0019]本實用新型步驟(2)中通入空氣量為鋁合金熔體體積的12~25% ；
[0020]本實用新型步驟(3)中真空發泡爐19內不鏽鋼坩堝21的溫度與增粘鋁合金熔體的溫度相同，真空度為f 10Pa，發泡時間為5~25s ;發泡後發泡體在真空下冷卻；所製備泡沫鋁的孔隙率為70-85%，平均孔徑為0.5~5mm。
[0021]本實用新型所述裝置製備泡沫鋁時，首先在中間包6內引入增粘的鋁合金熔體並保持一定的液面高度；然後向具有相同液面高度的初始氣孔產生裝置11內通入少量空氣使增粘熔體中產生孔徑小、分布均勻、數量眾多的初始氣孔；最後將熔體半連續地流入真空發泡爐19內預熱的不鏽鋼坩堝21中，移開真空發泡爐19、密封並抽真空，初始氣孔內的氣體在真空下膨脹使鋁合金熔體發泡，熔體泡沫冷卻凝固，即得到泡沫鋁。
[0022]本實用新型的有益效果:
[0023]利用本實用新型的裝置，通過增粘鋁合金熔體連續運轉、初始氣孔產生、內含初始氣孔的增粘鋁合金熔體的半連續運轉、以及真空發泡，在不採用發泡劑的條件下，通過氣體真空膨脹的方法，實現可泡沫化鋁合金熔體的半連續運轉和發泡，具有高效率、低成本的優點，可實現泡沫鋁的半連續化工業生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是泡沫鋁半連續真空發泡製備裝置；
[0025]圖2是不鏽鋼坩堝的外觀示意圖；
[0026]圖3是泡沫鋁半連續真空發泡製備裝置的使用過程圖。
[0027]圖中:1-石墨坩堝，2-增粘的鋁合金熔體，3-控制閥，4-鋁合金熔體入口，5-液面高度觀測器，6-中間包，7-加熱元件，8-連通管，9-控制閥，10-通氣管，11-初始氣孔產生裝置，12加熱元件，13-多孔旋轉噴嘴，14-石墨坩堝，15-控制閥，16-流出口，17-移動輪，18-加熱元件，19-真空發泡爐，20-抽真空裝置，21-不鏽鋼坩堝，22-泡沫鋁，23-進水口，24-出水口，25-冷卻水管。

【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步詳細說明，但本實用新型的保護範圍並不限於所述內容。
[0029]實施例1
[0030]本實施所述半連續真空發泡裝置包括中間包6、初始氣孔產生裝置11、真空發泡爐19，中間包6和初始氣孔產生裝置11無縫連接，初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19半連續連接(如圖廣2所示)；
[0031]中間包6包括石墨坩堝I 1、控制閥I 3、鋁合金熔體入口 4、液面高度觀測器5、加熱元件I 7，石墨坩堝I I置於中間包6的內部，加熱元件I 7位於中間包6的側壁內部，中間包6的頂端設有鋁合金熔體入口 4和液面高度觀測器5，鋁合金熔體入口 4處設有控制閥
I3 ；
[0032]初始氣孔產生裝置11包括通氣管10、加熱元件II 12、多孔旋轉噴嘴13、石墨坩堝
II14、控制閥II 15、流出口 16，通氣管10位於初始氣孔產生裝置11的內部，通氣管10的出氣口處設置有多孔旋轉噴嘴13，石墨坩堝II 14置於初始氣孔產生裝置11的內部，加熱元件II 12位於初始氣孔產生裝置11的側壁內部，初始氣孔產生裝置11的下端設置有流出口16，流出口 16處設有控制閥II 15;
[0033]真空發泡爐19包括移動輪17、加熱元件III 18、抽真空裝置20、不鏽鋼坩堝21，真空發泡爐19的底部設有移動輪17，不鏽鋼坩堝21位於真空發泡爐19的內部；抽真空裝置20位於真空發泡爐19的頂部、和真空發泡爐19的側壁密封連接。
[0034]本實施所述中間包6和初始氣孔產生裝置11通過連通管8無縫連接。
[0035]用本實施例所述半連續真空發泡裝置製備泡沫鋁，具體包括以下步驟:
[0036]將增粘的ZL102合金熔體熔體溫度為620°C，內含粒度10-?5 μ m、加入量為合金熔體質量10%的SiC顆粒引入中間包6及初始氣孔產生裝置11，保持液面高度為中間包6及初始氣孔產生裝置11高度的1/2 ;向初始氣孔產生裝置11內的熔體中通入空氣通入量為合金熔體體積的25%，通過多孔旋轉噴嘴13在熔體中產生孔徑0.08、.18mm的初始氣孔；真空發泡爐19預熱到620°C後移動到初始氣孔產生裝置11流口 16處接料，接料後移開並抽真空發泡，真空度為10Pa、發泡時間為25s ;真空發泡結束後，熔體泡沫在真空下冷卻凝固，得到孔隙率85%，孔徑為2.5^5mm的泡沫鋁，如圖3所示。
[0037]實施例2
[0038]本實施所述半連續真空發泡裝置包括中間包6、初始氣孔產生裝置11、真空發泡爐19，中間包6和初始氣孔產生裝置11無縫連接，初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19半連續連接；
[0039]中間包6包括石墨坩堝I 1、控制閥I 3、鋁合金熔體入口 4、液面高度觀測器5、加熱元件I 7，石墨坩堝I I置於中間包6的內部，加熱元件I 7位於中間包6的側壁內部，中間包6的頂端設有鋁合金熔體入口 4和液面高度觀測器5，鋁合金熔體入口 4處設有控制閥
I3 ；
[0040]初始氣孔產生裝置11包括通氣管10、加熱元件II 12、多孔旋轉噴嘴13、石墨坩堝II14、控制閥II 15、流出口 16，通氣管10位於初始氣孔產生裝置11的內部，通氣管10的出氣口處設置有多孔旋轉噴嘴13，石墨坩堝II 14置於初始氣孔產生裝置11的內部，加熱元件II 12位於初始氣孔產生裝置11的側壁內部，初始氣孔產生裝置11的下端設置有流出口16，流出口 16處設有控制閥II 15;
[0041]真空發泡爐19包括移動輪17、加熱元件III 18、抽真空裝置20、不鏽鋼坩堝21，真空發泡爐19的底部設有移動輪17，不鏽鋼坩堝21位於真空發泡爐19的內部；抽真空裝置20位於真空發泡爐19的頂部、和真空發泡爐19的側壁密封連接。
[0042]本實施所述中間包6和初始氣孔產生裝置11通過連通管8無縫連接。
[0043]本實施例所述初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19之間通過流口 16和控制閥15半連續連接。
[0044]用本實施例所述半連續真空發泡裝置製備泡沫鋁，具體包括以下步驟:
[0045]將增粘的ZL202合金熔體熔體溫度為640°C，內含粒度為15~21 μ m、加入量為合金熔體質量8%的SiC顆粒引入中間包6及初始氣孔產生裝置11，保持液面高度為中間包6及初始氣孔產生裝置11高度的2/3 ;向初始氣孔產生裝置11內的熔體中通入空氣通入量為合金熔體體積的12%，通過多孔旋轉噴嘴13在熔體中產生孔徑0.03、.1lmm的初始氣孔；真空發泡爐19預熱到640°C後移動到初始氣孔產生裝置11流口 16處接料，接料後移開並抽真空發泡，真空度為IPa、發泡時間為5s ;真空發泡結束後，熔體泡沫在真空下冷卻凝固，得到孔隙率70%，孔徑為0.5^2.5mm的泡沫鋁。
[0046]實施例3
[0047]本實施所述半連續真空發泡裝置包括中間包6、初始氣孔產生裝置11、真空發泡爐19，中間包6和初始氣孔產生裝置11無縫連接，初始氣孔產生裝置11和真空發泡爐19半連續連接；
[0048]中間包6包括石墨坩堝I 1、控制閥I 3、鋁合金熔體入口 4、液面高度觀測器5、加熱元件I 7，石墨坩堝I I置於中間包6的內部，加熱元件I 7位於中間包6的側壁內部，中間包6的頂端設有鋁合金熔體入口 4和液面高度觀測器5，鋁合金熔體入口 4處設有控制閥
I3 ；
[0049]初始氣孔產生裝置11包括通氣管10、加熱元件II 12、多孔旋轉噴嘴13、石墨坩堝
II14、控制閥II 15、流出口 16，通氣管10位於初始氣孔產生裝置11的內部，通氣管10的出氣口處設置有多孔旋轉噴嘴13，石墨坩堝II 14置於初始氣孔產生裝置11的內部，加熱元件II 12位於初始氣孔產生裝置11的側壁內部，初始氣孔產生裝置11的下端設置有流出口16，流出口 16處設有控制閥II 15;
[0050]真空發泡爐19包括移動輪17、加熱元件III 18、抽真空裝置20、不鏽鋼坩堝21，真空發泡爐19的底部設有移動輪17，不鏽鋼坩堝21位於真空發泡爐19的內部；抽真空裝置20位於真空發泡爐19的頂部、和真空發泡爐19的側壁密封連接。
[0051]用本實施例所述半連續真空發泡裝置製備泡沫鋁，具體包括以下步驟:
[0052]將增粘的ZL301合金熔體熔體溫度為650°C，內含粒度為2廣30 μ m、加入量為合金熔體質量5%的SiC顆粒引入中間包6及初始氣孔產生裝置11，保持液面高度為中間包6及初始氣孔產生裝置11高度的3/5 ;向初始氣孔產生裝置11內的熔體中通入空氣通入量為合金熔體體積的18%，通過多孔旋轉噴嘴13在熔體中產生孔徑0.05、.13mm的初始氣孔；真空發泡爐19預熱到650°C後移動到初始氣孔產生裝置11流口 16處接料，接料後移開並抽真空發泡，真空度為5Pa、發泡時間為15s ;真空發泡結束後，熔體泡沫在真空下冷卻凝固，得到孔隙率80%，孔徑為2.0-3.5mm的泡沫鋁。
【權利要求】
1.一種泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:該裝置包括中間包(6)、初始氣孔產生裝置(11)、真空發泡爐(19)，中間包(6)和初始氣孔產生裝置(11)無縫連接，初始氣孔產生裝置(11)和真空發泡爐(19)半連續連接； 中間包(6)包括石墨坩堝I (I)、控制閥I (3)、鋁合金熔體入口(4)、液面高度觀測器(5)、加熱元件I(7)，石墨坩堝I (I)置於中間包(6)的內部，加熱元件I (7)位於中間包(6)的側壁內部，中間包(6)的頂端設有鋁合金熔體入口(4)和液面高度觀測器(5)，鋁合金熔體入口(4)處設有控制閥I (3)； 初始氣孔產生裝置(11)包括通氣管(10)、加熱元件II (12)、多孔旋轉噴嘴(13)、石墨坩堝II (14)、控制閥II (15)、流出口(16)，通氣管(10)位於初始氣孔產生裝置(11)的內部，通氣管(10)的出氣口處設置有多孔旋轉噴嘴(13)，石墨坩堝II (14)置於初始氣孔產生裝置(11)的內部，加熱元件II (12 )位於初始氣孔產生裝置(11)的側壁內部，初始氣孔產生裝置(11)的下端設置有流出口(16)，流出口(16)處設有控制閥II (15)； 真空發泡爐(19)包括加熱元件IIK18)、抽真空裝置(20)、不鏽鋼坩堝(21)，不鏽鋼坩堝(21)位於真空發泡爐(19)的內部；抽真空裝置(20)位於真空發泡爐(19)的頂部、和真空發泡爐(19)的側壁密封連接。
2.根據權利要求1所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:所述中間包(6)和初始氣孔產生裝置(11)內的熔體液面高度保持一致，液面高度為中間包(6)和初始氣孔產生裝置(11)高度的1/2-2/3。
3.根據權利要求1所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:所述中間包(6)和初始氣孔產生裝置(11)通過連通管(8 )無縫連接。
4.根據權利要求1所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:所述初始氣孔產生裝置(11)和真空發泡爐(19)之間通過流口( 16)和控制閥(15)半連續連接。
5.根據權利要求1所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:真空發泡爐(19)底部裝有移動輪(17)。
6.根據權利要求1所述泡沫鋁的半連續真空發泡裝置，其特徵在於:所述不鏽鋼坩堝(21)的外部設有進水口(23)、出水口(24)、冷卻水管(25)。
【文檔編號】C22C1/08GK203923345SQ201420365057
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】左孝青, 王俊, 謝香雲, 胡松, 楊皓, 羅曉旭, 陸建生, 周芸 申請人:昆明理工大學