一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置製造方法
2023-08-12 23:19:36
一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，裝置包括線材供應裝置、線材供應裝置兩側的非晶態合金帶供應裝置、牽引收取線材裝置、非晶態合金帶運動的驅動裝置，在線材供應裝置和牽引收取線材裝置之間沿線材與非晶態合金帶運動方向依次設有預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪和冷卻氣體噴管。本實用新型將非晶態合金帶包覆在線材的表面，改善線材的表面質量，使其具有優良的耐腐蝕和耐磨損性能，擴大線材的應用領域，延長線材的使用壽命。
【專利說明】一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，屬於非晶態金屬成形【技術領域】。
【背景技術】
[0002]金屬玻璃又稱非晶態合金，由於其獨特的無序微觀結構，使其既有金屬和玻璃的優點，又克服了它們各自的弊端。玻璃易碎，沒有延展性；但金屬玻璃的強度高於鋼，硬度超過高硬工具鋼，且具有一定的韌性和剛性，所以，人們稱金屬玻璃為「敲不碎、砸不爛」的「玻璃之王」。非晶態合金具有高強度、高硬度、良好的耐磨性和耐蝕性等較好的力學、物理和化學性能，從而決定其應用的領域非常廣泛，具有廣闊的應用前景。鋯基非晶對於極限冷卻速度的要求較低，可以在低於lOOK/s以下的冷卻速度下得到完全的非晶態組織，因而針對鋯基非晶的零件有多種成形工藝。
[0003]專利CN 102877010A「一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方式」公開了一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方法，其鑄件的化學成分的3〖％是:21.35-45、Ti 11-16、Cu 10-15、Ni 8-12、Be 16-25，熔煉前對上述原材料用超聲波在酒精介質中進行淨化處理，再將每一種平均分成兩份，按其各自的密度，由下到上兩次重複布料裝入坩堝中，布料時要避免原料銅和銅坩堝相接觸，以防止原料銅熔化時與銅坩堝發生粘結；然後合爐進行抽真空，充入0.05MPa的氬氣保護，開始加熱熔煉，在60KW、80KW、120KW各保持5分鐘後將功率加至140KW使合金熔體的溫度達到800°C以上。專利CN101164722A 「一種非晶合金工件的製備加工淨成形一體化方法」公開一種非晶合金工件的製備加工淨成形一體化方法。方法是把合金母料加熱熔化後注入可潰型模具中，待熔融合金冷卻後形成非晶態合金，模具潰型後對試件進行簡單的清理即可獲得所需工件。利用可潰型模具通過鑄造的方法製備出任何複雜形狀的臨界厚度在一定範圍內的非晶合金工件，實現了複雜非晶合金工件的製備、加工，淨成形一體化技術。
[0004]專利CN 1199747C 「一種非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形裝置及方法」公開了一種用於大塊非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形的裝置及採用這種裝置製備大塊非晶合金精密零件的工藝。可以成形外廓直徑尺寸0.1?100mm、厚度尺寸0.1?50mm的各種複雜形狀零部件，如齒輪類、實心或實心臺階軸(錐度軸)類以及等軸類扁薄零件等。所發明的裝置由真空爐、可更換壓頭和模具三部分組成。專利CN 100473472C「金屬玻璃的成形方法」公開了一種金屬玻璃的成形方法。該方法在保持金屬玻璃的非晶質的同時成形不產生表面缺陷的成形品，利用使用了構造簡單的模具的簡化工序成形高尺寸精度的成形部件，即便是薄壁或厚度不等的成形品或複雜形狀的成形品也可簡單地成形。
[0005]非晶態合金具有高強度、高硬度和優良的耐磨及耐腐蝕性，而且表面光亮、美觀，但是非晶態合金的價格較高。黃銅、鋼、熱固性塑料等材料的價格要比非晶態合金低很多，但是他們的某些物理和化學性能與非晶態合金相比，要差很多。由於非晶態合金在300?400°C即可玻璃化，並具有極好的塑性，因而可以將非晶態合金包覆在其他材料的表面，綜合利用這些材料各自的優勢，製造低成本、高強度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕的零件。通過將非晶態合金包覆在相應零件外表面，改善零件表面質量、耐磨性、耐腐蝕性，提高零件的使用壽命，也可將包覆非晶態合金的零件用於其他零件無法承受腐蝕環境。
[0006]用非晶態合金對線材或棒材進行包覆時，如果用單向擠壓工藝對線材或棒材進行包覆，必須在擠壓凹模內設計分流室、包覆室和成形室等部分，模具的結構複雜，加工成本高，而且需要的擠壓力較大，模具的壽命較低。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是提供一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，將非晶態合金帶包覆在線材的表面，改善線材的表面質量，使其具有優良的耐腐蝕和耐磨損性能，擴大線材的應用領域，延長線材的使用壽命。
[0008]本實用新型採取的技術方案為:
[0009]一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，包括線材供應裝置、線材供應裝置兩側的非晶態合金帶供應裝置、牽引收取線材裝置、非晶態合金帶運動的驅動裝置，在線材供應裝置和牽引收取線材裝置之間沿線材與非晶態合金帶運動方向依次設有預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪和冷卻氣體噴管。
[0010]所述的線材供應裝置、非晶態合金帶供應裝置、牽引收取線材裝置、非晶態合金帶運動的驅動裝置、預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪、冷卻氣體噴管均設在氣氛箱內，氣氛箱上設有真空泵，真空泵連接保護氣體系統。
[0011]所述的預熱裝置內有溫度傳感器和電熱元件，包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪上均有電熱元件和非接觸式測溫儀，溫度傳感器、電熱元件、非接觸式測溫儀均與溫度控制器連接。
[0012]所述的預熱裝置中有上下兩個送料滾輪和多個支撐輪。
[0013]所述的驅動裝置包括驅動電機,驅動電機通過減速箱帶動鏈條運動,鏈條包覆減速箱的主動鏈輪、送料滾輪的從動鏈輪，支撐輪的從動鏈輪、包覆滾輪的從動鏈輪、切邊滾輪的從動鏈輪和整形滾輪的從動鏈輪。
[0014]所述的包覆滾輪分為上下兩個，上下兩個包覆滾輪完全相同，兩個滾輪的外圓面以及外圓面上凹槽形成了容納非晶態合金帶材和需要包覆的線材的空腔。在持續包覆過程中，需要包覆的線材相當於模具中的凸模，滾輪的外圓面和凹槽相當於模具中的凹模，通過凸模與凹模的配合，使非晶態合金帶材帶沿著寬度方向持續地發生塑性變形，並包覆在線材的表面。
[0015]所述的切邊滾輪分為上下兩個，上下兩個切邊滾輪完全相同，兩個切邊滾輪外圓面上凸出的筋條相配合，形成了切邊的切刀，實現對非晶態合金廢料的持續切除。
[0016]所述的整形滾輪分為上下兩個，上下兩個整形滾輪完全相同，兩個整形滾輪外圓面上的凹槽形成一個截面形狀為圓形的空間，通過整形滾輪的轉動，實現對已包覆非晶態合金的線材外形進行持續的整形，提高包覆層的表面質量和尺寸精度。
[0017]所述的冷卻氣體噴管連接保護氣體系統，保護氣體系統包括與真空泵連接的氣體壓縮機，氣體壓縮機通過油水分離器連接儲氣罐，儲氣罐連通冷卻氣體噴管。
[0018]一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的工藝，包括步驟如下:
[0019](I)分別將需要包覆非晶態合金的線材以及非晶態合金帶固定在線材供應裝置和非晶態合金帶供應裝置；
[0020](2)將線材、兩條非晶態合金帶穿過預熱裝置，插入兩個包覆滾輪之間，線材位於兩條非晶態合金帶之間；
[0021](3)由溫度控制器對預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪按設置的溫度進行加熱，並將其溫度控制在設定的溫度範圍之內(玻璃化與晶化溫度之間，一般比玻璃化溫度高20?30°C )；
[0022](4)啟動非晶態合金帶運動的驅動裝置，使兩條非晶態合金帶夾帶線材依次經過預熱裝置預熱，包覆滾輪實現非晶態合金帶對線材的包覆、焊合，切邊滾輪對非晶態合金廢料的切除、進一步焊合，整形滾輪對包覆了非晶態合金的線材外表面進行整形，用牽引收取線材裝置裝置夾持從整形滾輪出來的包覆了非晶態合金的線材；
[0023](5)打開保護氣體系統，保護氣體通過冷卻氣體噴管對包覆了非晶態合金的線材進行冷卻。
[0024]對於持續包覆還包括在步驟(5)之前關閉驅動電機,啟動真空泵將氣氛箱中的空氣抽出，抽出的氣體排入大氣中，並真空度達到0.0OlPa時，關閉真空泵的步驟。線材供應裝置、牽引收取線材裝置均設置在氣氛箱內，即可以保護非晶態合金不被氧化，又可以實現線材的持續包覆。
[0025]本實用新型利用送料滾輪對非晶態合金帶和線材進行定位，利用預熱裝置中的電熱元件對非晶態合金帶和線材進行預熱，利用溫度傳感器測量預熱裝置的溫度，由溫度控制器控制電熱元件的電力供應，從而將預熱裝置的溫度控制在設定的範圍之內。利用包覆滾輪將非晶態合金帶包覆在線材外周，並將兩個非晶態合金帶沿著相互的接觸界面進行焊合。利用切邊滾輪將多餘的非晶態合金帶包覆層切除。利用整形滾輪對非晶態合金帶包覆層進行整形，改善非晶態合金包覆層的表面質量和尺寸精度。為了使包覆了非晶態合金的線材的溫度儘快降至室溫附近，通過保護氣體系統提供高壓惰性氣體對包覆在線材表面非晶態合金進行冷卻，避免包覆在線材表面的非晶態合金晶化。通過真空泵抽取氣氛箱內的惰性氣體，然後通過氣體壓縮機將真空泵抽取的惰性氣體輸送回保護氣體系統，實現保護氣體的循環再利用，降低生產成本。利用非晶態合金帶對線材進行包覆的工藝及裝置中，非晶態合金帶通過包覆滾輪、切邊滾輪和整形滾輪完成包覆、切除廢料和整形等工序，結構簡單，維護方便，加工成本低。
[0026]本實用新型的有益效果是:
[0027](I)通過包覆滾輪、切邊滾輪和整形滾輪，可將非晶態合金帶持續地包覆在線材的表面，工裝結構簡單，維護方便，加工成本低。
[0028](2)在包覆過程中，利用非晶態合金帶做為包覆的原材料，由於非晶態合金帶的厚度較薄，原材料更容易製備，而且製備成本較低。
[0029](3)非晶態合金帶是通過真空甩帶工藝製備，材料的厚度均勻，因而可保證包覆在線材表面的包覆層各個位置厚度均勻，提高非晶態合金層的包覆質量。
[0030](4)在包覆過程中，通過真空泵抽取氣氛箱內的惰性氣體，然後通過氣體壓縮機將真空泵抽取的惰性氣體輸送回保護氣體系統，實現保護氣體的循環再利用，降低生產成本。
[0031](5)在包覆過程中，通過保護氣體系統提供高壓惰性氣體對包覆在線材表面非晶態合金進行冷卻，使包覆了非晶態合金的線材的溫度儘快降至室溫附近，避免包覆在線材表面的非晶態合金晶化。
[0032](6)在包覆過程中，非晶態合金帶處於加熱、包覆、切邊、整形和冷卻的持續遞進過程，非晶態合金處於玻璃化和晶化溫度之間的時間較短，可以實現將玻璃化持續時間較短的非晶態合金包覆在線材的表面，擴大了非晶態合金包覆層原材料的選擇範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1本實用新型的裝置結構示意圖；
[0034]圖2為本實用新型的預熱裝置結構示意圖；
[0035]圖3送料滾輪的結構示意圖；
[0036]圖4包覆滾輪的結構示意圖；
[0037]圖5切邊滾輪的結構示意圖；
[0038]圖6整形滾輪的結構示意圖；
[0039]圖7保護氣體系統結構示意圖；
[0040]圖8溫度控制系統結構示意圖；
[0041]圖9驅動裝置結構示意圖；
[0042]其中，1、氣氛箱，2、線材供應裝置，3a和3b、非晶態合金帶供應裝置，4a、4b和4c、溫度控制器，5a和5b、包覆滾輪，6a和6b、切邊滾輪，7a和7b、整形滾輪，8、牽引收取線材裝置，9a和％、冷卻氣體噴管，10、真空泵，11、保護氣體系統，12、預熱裝置，13、非接觸式測溫儀，14、溫度傳感器，15a和15b、送料滾輪，16a和16b、支撐輪，17、電熱元件，18、線材，19a和19b、非晶態合金帶，20、非晶態合金包覆層，21、切除的非晶態合金，22、氣體壓縮機，23、油水分離器，24、壓力表，25、儲氣罐，26、電熱元件，27、驅動電機，28、減速箱，29a和29b、減速箱的主動鏈輪，30a和30b、送料滾輪的從動鏈輪，31和32、支撐輪的從動鏈輪，33a和33b、包覆滾輪的從動鏈輪，34a和34b、切邊滾輪的從動鏈輪，35a和35b、整形滾輪的從動鏈輪，36、鏈條。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和【具體實施方式】進一步說明。
[0044]一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，包括線材供應裝置2、線材供應裝置2兩側的非晶態合金帶供應裝置3a和3b、牽引收取線材裝置8、非晶態合金帶運動的驅動裝置，在線材供應裝置2和牽引收取線材裝置8之間沿線材與非晶態合金帶運動方向依次設有預熱裝置12、包覆滾輪5a和5b、切邊滾輪6a和6b、整形滾輪7a和7b、冷卻氣體噴管9a和9b。
[0045]線材供應裝置2、非晶態合金帶供應裝置3a和3b、牽引收取線材裝置8、非晶態合金帶運動的驅動裝置、預熱裝置12、5a和5b、切邊滾輪6a和6b、整形滾輪7a和7b、冷卻氣體噴管9a和9b均設在氣氛箱I內，氣氛箱I上設有真空泵10，真空泵10連接保護氣體系統11。冷卻氣體噴管9a和9b連接保護氣體系統11，保護氣體系統11包括與真空泵10連接的氣體壓縮機22，氣體壓縮機22通過油水分離器23連接儲氣罐25，儲氣罐25連通冷卻氣體噴管9a和9b。
[0046]預熱裝置12內有溫度傳感器14和電熱元件17，包覆滾輪5a和5b、切邊滾輪6a和6b、整形滾輪7a和7b上均有電熱元件26和非接觸式測溫儀13，溫度傳感器、電熱元件、非接觸式測溫儀均與溫度控制器4(4a、4b、4c)連接。預熱裝置12中有上下兩個送料滾輪15a和15b和多個支撐輪16a和16b。
[0047]驅動裝置包括驅動電機27，驅動電機27通過減速箱28帶動鏈條36運動，鏈條36包覆減速箱的主動鏈輪29a和29b、送料滾輪的從動鏈輪30a和30b，支撐輪的從動鏈輪31和32、包覆滾輪的從動鏈輪33a和33b、切邊滾輪的從動鏈輪34a和34b，整形滾輪的從動鏈輪 35a 和 35b ο
[0048]包覆滾輪分為上下兩個，上下兩個包覆滾輪完全相同，兩個滾輪的外圓面以及外圓面上凹槽形成了容納非晶態合金帶材和需要包覆的線材的空腔。在持續包覆過程中，需要包覆的線材相當於模具中的凸模，滾輪的外圓面和凹槽相當於模具中的凹模，通過凸模與凹模的配合，使非晶態合金帶材帶沿著寬度方向持續地發生塑性變形，並包覆在線材的表面。
[0049]切邊滾輪分為上下兩個，上下兩個切邊滾輪完全相同，兩個切邊滾輪外圓面上凸出的筋條相配合，形成了切邊的切刀，實現對非晶態合金廢料的持續切除。
[0050]整形滾輪分為上下兩個，上下兩個整形滾輪完全相同，兩個整形滾輪外圓面上的凹槽形成一個截面形狀為圓形的空間，通過整形滾輪的轉動，實現對已包覆非晶態合金的線材外形進行持續的整形，提高包覆層的表面質量和尺寸精度。
[0051]利用非晶態合金帶對線材進行包覆的工藝過程如下:
[0052](I)分別將需要包覆非晶態合金的線材以及非晶態合金帶固定在線材供應裝置和非晶態合金帶供應裝置；
[0053](2)將線材、兩條非晶態合金帶穿過預熱裝置，插入兩個包覆滾輪之間，用送料滾輪、包覆滾輪將線材和兩條非晶態合金帶夾住，線材位於兩條非晶態合金帶之間；
[0054](3)由溫度控制系統對預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪按設置的溫度進行加熱，並將其溫度控制在設定的溫度範圍之內；
[0055](4)啟動驅動裝置，由驅動電機通過減速器將運動傳給鏈輪，由鏈輪-鏈條機構驅動送料滾輪、支撐輪、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪的轉動；
[0056](5)用工具夾持從包覆滾輪出來的包覆了非晶態合金的線材，並將其插入切邊滾輪，然後再將從切邊滾輪出來的經過切邊的、包覆了非晶態合金的線材夾持著插入整形滾輪；
[0057](6)用牽引收取線材裝置夾持從整形滾輪出來的包覆了非晶態合金的線材；
[0058](7)關閉驅動電機；啟動真空泵將氣氛箱中的空氣抽出，抽出的氣體排入大氣中，並真空度達到0.0OlPa時，關閉真空泵；
[0059](8)打開保護氣體系統，保護氣體通過冷卻氣體噴管對包覆了非晶態合金的線材進行冷卻；開啟真空泵，由真空泵抽出的保護氣體輸送給氣體壓縮機；
[0060](9)啟動驅動電機，利用非晶態合金帶對線材進行持續的包覆；包覆過程中，由線材供應裝置和非晶態合金帶供應裝置持續地提供線材和非晶態合金帶；由送料滾輪對非晶態合金帶和線材進行定位；由預熱裝置對非晶態合金帶和線材進行預熱；預熱裝置中的支撐輪對非晶態合金帶和線材進行支撐；由包覆滾輪實現非晶態合金帶對線材的包覆，以及實現非晶態合金帶界面的焊合；由切邊滾輪完成非晶態合金廢料的切除，以及非晶態合金界面的進一步焊合；由整形滾輪完成對包覆了非晶態合金的線材外表面進行整形，改善表面質量，提高表面尺寸精度；在包覆過程中有牽引收取線材裝置以恆力的方式對線材施加牽引力，並負責收取包覆了非晶態合金的線材。
[0061]如果包覆過程結束，關閉保護氣體系統，停止對預熱箱、包覆滾輪、切邊滾輪和整形滾輪的加熱；關閉驅動電機；將包覆了非晶態合金的線材取出。
[0062]實施例:
[0063]線材的材料為紫銅導線，直徑為Imm ;非晶態合金帶的厚度為0.05mm。非晶態合金為 Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8。Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8 的玻璃化溫度和晶化溫度分別為385°C和470°C，在加熱溫度為405°C時，可以保溫30分鐘而沒有晶化現象，可以滿足包覆工藝的要求。
[0064]在包覆非晶態合金時，通過溫度控制器將預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪的加熱溫度控制在403°C?407°C，包覆速度為50mm/s。
[0065]包覆時所用的牽引力為100N。
【權利要求】
1.一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，包括線材供應裝置、線材供應裝置兩側的非晶態合金帶供應裝置、牽引收取線材裝置、非晶態合金帶運動的驅動裝置，在線材供應裝置和牽引收取線材裝置之間沿線材與非晶態合金帶運動方向依次設有預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪和冷卻氣體噴管。
2.根據權利要求1所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，所述的線材供應裝置、非晶態合金帶供應裝置、牽引收取線材裝置、非晶態合金帶運動的驅動裝置、預熱裝置、包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪、冷卻氣體噴管均設在氣氛箱內，氣氛箱上設有真空泵。
3.根據權利要求1所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，所述的預熱裝置內有溫度傳感器和電熱元件，包覆滾輪、切邊滾輪、整形滾輪上均有電熱元件和非接觸式測溫儀，溫度傳感器、電熱元件、非接觸式測溫儀均與溫度控制器連接。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，所述的預熱裝置中有上下兩個送料滾輪和多個支撐輪。
5.根據權利要求4所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，所述的驅動裝置包括驅動電機，驅動電機通過減速箱帶動鏈條運動，鏈條包覆減速箱的主動鏈輪、送料滾輪的從動鏈輪，支撐輪的從動鏈輪、包覆滾輪的從動鏈輪、切邊滾輪的從動鏈輪和整形滾輪的從動鏈輪。
6.根據權利要求1所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是，所述的冷卻氣體噴管連接保護氣體系統，保護氣體系統包括與真空泵連接的氣體壓縮機，氣體壓縮機通過油水分離器連接儲氣罐，儲氣罐連通冷卻氣體噴管。
7.根據權利要求1所述的一種利用非晶態合金帶對線材進行包覆的裝置，其特徵是， 所述的包覆滾輪分為上下兩個，上下兩個包覆滾輪完全相同，兩個滾輪的外圓面以及外圓面上凹槽形成了容納非晶態合金帶材和需要包覆的線材的空腔；所述的切邊滾輪分為上下兩個，上下兩個切邊滾輪完全相同，兩個切邊滾輪外圓面上凸出的筋條相配合，形成了切邊的切刀，實現對非晶態合金廢料的持續切除；所述的整形滾輪分為上下兩個，上下兩個整形滾輪完全相同，兩個整形滾輪外圓面上的凹槽形成一個截面形狀為圓形的空間，通過整形滾輪的轉動，實現對已包覆非晶態合金的線材外形進行持續的整形。
【文檔編號】B21C37/04GK204108020SQ201420486154
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】李輝平, 賀連芳, 楊慧, 張春芝 申請人:山東科技大學