[发明专利]一种泡沫金属夹芯材料生产设备及其生产方法

权利要求书

1.一种泡沫金属夹芯材料生产设备，其包括坩埚以及设置在所述坩埚外部的加热装置，其特征在于：

所述坩埚通过隔离装置分隔为底部相连通的用于生产泡沫金属夹芯材料的成型容腔和用于浇注金属液的浇注容腔，所述浇注容腔的高度大于所述成型容腔的高度，

所述浇注容腔的上方设置有浇注装置，所述浇注装置与所述浇注容腔的中间设置有中间包，所述浇注装置用于将金属液通过所述中间包浇注至所述浇注容腔，

所述成型容腔的上部设置有提升装置并且所述成型容腔中固定设置有汇流模具，所述提升装置能够沿垂直方向上下移动并设有与所述成型容腔内金属液接触的初始位置，所述汇流模具的外壁与所述成型容腔内壁之间具有一恒定间距H，

所述汇流模具底部设置为锥形开口，所述锥形开口的下方设置有吹气装置，所述汇流模具中的金属液通过所述锥形开口收集吹气装置吹出的气泡并形成芯部泡沫金属，所述汇流模具的外壁与所述成型容腔内壁之间的金属液通过挤压形成具有厚度δ的金属覆盖层，所述金属覆盖层与所述芯部泡沫金属经所述提升装置提升形成泡沫金属夹芯材料。

2.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯材料生产设备，其特征在于：所述成型容腔的上方设置有冷却结晶器，所述冷却结晶器用于对所述泡沫金属夹芯材料进行冷却。

3.根据权利要求2所述的泡沫金属夹芯材料生产设备，其特征在于：所述浇注容腔内部设置有整流罩，所述整流罩均匀设有孔或槽，所述整流罩用于对浇入的金属液进行缓冲。

4.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯材料生产设备，其特征在于：所述成型容腔的底部开设有用于安装所述吹气装置的通孔，所述吹气装置包括气体入口和气体出口，所述气体出口设置有多个大小形状可调的微孔。

5.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯材料生产设备，其特征在于：所述加热装置外部包覆有保温层，用于进行隔热和保温。

6.根据权利要求3所述的泡沫金属夹芯材料生产设备，其特征在于：所述中间包的出口设置有塞棒，所述浇注容腔中设置有液位检测与控制装置，用于检测浇注容腔中的实时液位高度，所述液位检测与控制装置设定有液位高度阈值，当检测到的液位高度与液位高度阈值不一致时，通过调节塞棒的上下位置来改变塞棒和中间包之间形成的出口面积，从而调节浇入到浇注容腔中的金属液流量。

7.一种泡沫金属夹芯材料生产方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、开启加热装置，对坩埚以及中间包进行预热，对冷却结晶器进行通水冷却，利用浇注装置浇注成分均匀的金属熔体，所述金属熔体流经中间包后经整流罩整流注入坩埚，当坩埚的浇注容腔的液面和成型容腔的液面相齐平并浸没汇流模具时，停止浇注所述金属熔体并进行保温；

S2、将提升装置下降至与金属液接触，当其下表面形成一层凝固坯壳时，开启吹气装置、浇注装置以及液位检测与控制装置，逐步在坩埚两侧形成稳态的液位差；

S3、通过吹气装置向金属液中注入一定的压力和流量的气体，在金属液中形成分散的气泡并收集进入汇流模具，所述气泡到达金属液的液面后与提升装置的下表面接触并不断汇聚凝固成芯部泡沫金属；

S4、汇流模具的外壁和成型容腔的内壁之间的金属液进入冷却结晶器，之后在冷却结晶器的冷却作用下在泡沫金属的外侧形成金属覆盖层，所述金属覆盖层与所述芯部泡沫金属经所述提升装置提升形成泡沫金属夹芯材料；以及

S5、当达到稳定状态时，浇注容腔的液面和成型容腔的液面形成稳定的液位差，保持浇注装置的浇注速度、提升装置的提升速度、吹气装置的吹气速度保持恒定，从而连续均匀的生产泡沫金属夹芯材料。

8.根据权利要求7所述的泡沫金属夹芯材料生产方法，其特征在于：根据需要生产的泡沫金属夹芯材料的形状能够调节所述成型容腔、汇流模具以及冷却结晶器的形状。

9.根据权利要求7所述的泡沫金属夹芯材料生产方法，其特征在于：步骤S4中汇流模具的外壁和成型容腔的内壁之间的间距H为10-200mm，所述金属覆盖层的厚度δ为3-15mm。

10.根据权利要求7所述的泡沫金属夹芯材料生产方法，其特征在于：所述吹气装置吹出的气体为空气、氮气、二氧化碳或者氩气，所述金属材料为铝、铜、铁、镍、钛或不锈钢。