[发明专利]一种液态金属多线槽连续成形装置的连续成形方法

说明书

技术领域

本发明属于液态金属材料加工技术领域，尤其是一种液态金属多线槽连续成形装置的连续成形方法。

背景技术

液态金属连续铸挤与连续流变挤压均属于液态金属直接成形的短流程加工技术。其原理是将金属料注入到由带有环状凹形轮槽的挤压轮与带有弧形槽的进料靴所构成的封闭型腔中，在环状凹形轮槽摩擦力的作用下，型腔中的金属不断向出口处被拖动，并在型腔中不断凝固，然后金属料在环状凹形轮槽出口演变为固态金属或者半固态金属，最后固态金属或者半固态金属在型腔出口经过安装在进料靴挤压型腔中的挤压模具，被挤压成管、棒、线、型材等合金产品。在挤压模具中以固态形式挤压成形的称为连续铸挤，以半固态金属形式挤压成形的称为连续流变挤压。这两种成形方法实现了各种类型合金产品从液态金属一步直接加工成形，具有短流程、低成本的鲜明特点，是有色金属加工领域的先进技术。

虽然连续铸挤和连续流变挤压技术具有设备紧凑、节约能源、成品率高、流程短、生产成本低等优点，但已有的液态金属连续铸挤与连续流变挤压成形方法中，挤压轮只有单个轮槽，也就是说只有单个型腔，导致生产效率低，严重限制了液态金属短流程加工技术的推广应用。

发明内容

综上所述，本发明提供一种液态金属多线槽连续成形装置的连续成形方法，所述的成形装置的连续成形方法是通过在连续铸挤与连续流变挤压设备的挤压轮表面上设计2～15个环状凹形轮槽来提高液态金属成形生产效率，与单个环状凹形轮槽的连续铸挤与连续流变挤压设备相比，能提高生产效率2～15倍。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种液态金属多线槽连续成形装置，所述的成形装置包括挤压轮和进料靴，其中挤压轮和进料靴安装在机架上，进料靴弧形槽末端的模座上安装有挤压模具和挡料鼻；挤压轮包括挤压轮冷却系统和挤压轮表面环状凹形轮槽；进料靴包括进料靴冷却系统、预热系统和进料靴弧形槽；进料靴弧形槽与挤压轮表面环状凹形轮槽之间形成进料型腔；所述的挤压轮冷却系统包括挤压轮冷却水孔、挤压轮冷却水通道、空心轴、轴外进水通道、轴内出水通道，挤压轮冷却水孔通过挤压轮冷却水通道与空心轴连通；所述的进料靴冷却系统包括进料靴冷却水孔和进料靴冷却水通道；所述的进料靴预热系统可以通过进料靴加热孔对进料靴进行预热。

进一步，所述的挤压轮直径在80～2000mm，挤压轮材质采用合金钢或钛铝合金。

进一步，所述的挤压轮表面环状凹形轮槽为环形，轮槽宽度为5～1000mm，轮槽深度为5～100mm，该轮槽的截面形状为弧形或多边形，在挤压轮表面设置的环状凹形轮槽有2～15条。

进一步，所述的进料靴为整体式或组合式，整体式进料靴为1个靴块，靴块朝向挤压轮的表面上对应有2～15个进料靴弧形槽，分别与挤压轮表面环状凹形轮槽一一对应，构成2～15个进料型腔，对于组合式进料靴，独立的进料靴有2～15个，每个独立的进料靴朝向挤压轮的表面有1个进料靴弧形槽，每个独立的进料靴分别对应于挤压轮表面的2～15个环状凹形轮槽中的1个，共构成2～15个进料型腔，进料靴带有进料靴型腔，进料靴型腔位置与个数与挤压轮环状凹形轮槽的位置与个数一一对应。

进一步，所述的挡料鼻伸入挤压轮表面环状凹形轮槽中，挡料鼻与挤压轮表面环状凹形轮槽形状相配合，挡料鼻与挤压轮表面环状凹形轮槽的个数一一对应，挡料鼻完全封闭轮槽断面，阻挡金属料在进料型腔出口位置沿挤压轮表面环状凹形轮槽继续流动，强迫金属料发生转角变形从而进入挤压成形型腔。

进一步，所述的挤压模具为空心型材模具、包覆材模具、扩展挤压模具、组合模具或实心杆材模具，可生产包覆材、管、棒、线、型材产品，挤压模具与挤压轮表面环状凹形轮槽的个数一一对应。

进一步，所述的进料靴与挤压轮的包角为45～270°。

一种液态金属多线槽连续成形方法，包括如下步骤：

第一步：浇注，将熔炼好的金属液浇注到进料型腔入口；

第二步：冷却，通过挤压轮冷却系统、进料靴冷却系统和挤压模具冷却系统使金属液冷却，金属发生动态凝固和流动；

第三步：挤压成形，完全凝固或半凝固的金属最后通过挤压模具挤压成形，同时制备出2～15根产品。

进一步，所述的金属液为全液态金属料或具有一定固相率的半固态金属料。

进一步，所述的连续成形方法可用于纯金属和铝合金、锌合金、镁合金、锡合金、铅合金、铜合金金属的高效率、连续化生产。

本发明相比现有技术的有益效果：