[发明专利]一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置及方法

说明书

技术领域：

本发明属于包芯铸造技术领域，它涉及一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置及方法。

背景技术：

航空、航天、电子、冶金、汽车、环保等产业的迅速发展，对材料的性能和制备提出了更高的要求，如同时具有高力学性能、高导热性、低热膨胀、高导电率、高耐磨性、制备环保、节约能源等等。金属复合材料将一种或几种不同的材料结合在一起，获得所需材料的优异性能，能够满足发展的新需要。

铝是一种典型的“负电”元素，一般情况下，它与其他材料不会形成连续的固溶体，给铜铝复合材料的制备带来极大的困难。目前，生产铜包铝复合材料的方法大多采用固相结合法，包括轧制压接法、包覆焊接法、连续挤压包覆法以及静液挤压法等，各有特点，但这些方法都有其不足之处，对加工设备的承载能力要求高，制备成本高，操作及维修困难等。另外，经文献检索到中国发明专利，其专利号为ZL200610112817.3，该专利公开了一种包复材料水平连铸直接复合成形设备与工艺，该专利的设备如图1所示，它包括芯部金属控温坩埚7、包复层金属控温坩埚8、芯部金属液浇铸管9、包复层金属结晶器10、牵引机构11、测温仪(原图未标)、加热元件(原图未标)、二次冷却装置12，此设备及工艺存在的问题在于：其一，结构复杂，制造难度大，制造成本高；其二，双金属结合界面难于控制，坯料质量不稳定。

发明内容：

针对上述缺陷，本发明提供了一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置及方法，以解决对加工设备的承载能力要求高，双金属结合界面难以控制，设备制造成本高等问题。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置，其特征在于它包括铜管1它垂直安置在带侧孔砂箱3的浇口33处且通过两侧由螺栓连接的一幅带孔Ω形卡头2夹紧、带孔Ω形卡头2既与铜管1相连且底部支撑在带侧孔砂箱3表面上、带侧孔砂箱3既与带孔Ω形卡头2和铜管1相连一侧又与L形注口4相连、L形注口4通过下部与带侧孔砂箱3的主沙流槽31相连；

所述的铜管1其外经D₁为50～250mm，壁厚b₁为1～2mm，长度H₁为800～1500mm、所述的带孔Ω形卡头2采用不锈钢材料，其内曲率半径r应与铜管1的外径相匹配，厚度w为2～5mm，脚部长度L为25～50mm、带侧孔砂箱3形状为矩形，内部设置有主砂流槽31和分砂流槽32，分砂流槽32在主砂流槽31的两侧呈对称均匀分布，主砂流槽31的中心线与铜管1下端的距离t₁为5～15mm，其浇口33为潜伏式浇口，浇口33数量为8～28个应与铜管1的数量相匹配、所述的L形注口4采用不锈钢材料，端部设置有漏斗，L形注口4的外经D₂为100～400mm，壁厚b₂为1～3mm，高度H₂为900～1600mm，L形注口4的垂直中心线与带侧孔砂箱3外侧距离t₂为120～450mm；

所述的一种制备铜包铝包芯铸造坯料的装置的方法，其特征在于是通过如下步骤实现的：

〔1〕将每根铜管1内壁在铸造前需严格用硷、水清洗干净，并用砂布对内壁旋转打毛，打毛后再清洗烘干，然后将清洁的每根铜管1对准带侧孔砂箱3的浇口33垂直插入且通过表面两侧由螺栓固牢的一幅带孔Ω形卡头2固牢；

〔2〕把烘干后的木炭粉5从上述每根铜管1的口部投入使其厚度为20～30mm；

〔3〕将纯铝块加热到750～800℃成为纯铝液6注入L形注口4先流入主砂流槽31，然后依次流入各分砂流槽32，且通过浇口33从下方进入由步骤〔1〕准备好的每根铜管1，可同时浇入8～28根铜管1；

〔4〕然后保温18～22h后自然冷却至室温；

〔5〕锯切下铸件并切齐头尾部以制成铜包铝包芯铸造坯料。

与现有技术相比本发明的优点如下：

本发明的制备装置结构合理，安装方便，操作简便，成本低廉，可以同时生产多根铜包铝坯料，生产效率高，制造成本低，适用性强；

本发明的方法不同于固相结合法，也不同于液相结合的水平连铸复合制坯方法，是固相与液相的结合，加工工艺简化，铜铝双金属结合界面牢固，保证坯料质量的稳定性，对加工设备要求不高，易于控制，更好的提高了产品质量，降低了生产成本，满足应用需要。

附图说明：

图1为现有的一种包复材料水平连铸直接复合成形设备结构示意图