專利名稱：一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種真空攪拌鑄造顆粒增強金屬基復合材料的加料裝置，屬于復合材料制備領域。
背景技術：
現代科學技術的發展對材料性能的要求越來越高，單一材料往往難以滿足使用要求。與傳統金屬材料相比，顆粒增強金屬基復合材料具有較高的比強度、比剛度、耐磨性能以及熱膨脹系數小等優點，同時具有很大的材料設計自由度，因此被譽為21世紀的新材料，成為國內外材料研究的熱點。制備顆粒增強金屬基復合材料常用的方法有粉末冶金、噴射沉積和真空攪拌鑄造等方法。其中真空攪拌鑄造是指將增強顆粒以一定的方式加入金屬熔體，在真空條件下依靠攪拌頭旋轉產生的渦流將增強顆粒強制帶入并均勻分布到熔體中。由于真空攪拌鑄造法對設備要求低、工藝簡單，適合連續生產，最有希望實現大規模工業化生產。由于增強顆粒與基體金屬熔體潤濕性差，因此增強顆粒在加入熔體前需要進行預處理，以提高兩者的潤濕性能。對于真空攪拌鑄造技術而言，將預處理后的顆粒在短時間內全部攪入熔體中是關鍵環節。中國專利公開號CN1676237A公開了一種真空機械雙攪拌方法，該方法在非真空條件下將增強顆粒一次性加到高溫熔體表面，然后抽真空進行攪拌鑄造。該方法存在的問題是顆粒長時間積于熔體表面會引起顆粒溫度升高而結團，增加了其在熔體中的分散難度；同時顆粒在非真空條件下接觸高溫熔體會形成氧化渣，降低復合材料的質量。中國專利公開號CN101157996A和CN101158001A，公開了另一種制備顆粒增強鋁基復合材料的裝置，其顆粒加入方法是在熔煉爐側上方安裝一個顆粒預處理爐，顆粒在該爐內采用加熱的方法進行預處理，并由送料機構在真空條件下將顆粒送入熔煉爐。該方法存在的問題是顆粒在預處理爐內要進行長時間高溫處理，容易造成預處理爐變形，影響整臺裝置的真空密封。而且增強顆粒極易吸附在預處理爐內壁、送料機構及其與傳輸通道之間的縫隙內，無法精確控制顆粒加入量，難以保證復合材料質量穩定性。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，可以精確控制顆粒加入量、加入速度的顆粒加入裝置，達到提高復合材料質量及質量穩定性的目的。本發明的目的通過以下技術方案來實現
一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，包括真空攪拌熔煉爐、料斗， 所述真空攪拌熔煉爐的上端安裝有真空攪拌熔煉爐蓋，其特征在于所述真空攪拌熔煉爐蓋的側上方通過支架安裝有顆粒輸送裝置，顆粒輸送裝置呈傾斜布置，所述顆粒輸送裝置的上端通過軟管與料斗底端相連通，在料斗底端口上設有真空閥，所述料斗的頂端上安裝有料斗蓋，料斗蓋上接有抽真空旁路接口，抽真空旁路接口與抽真空系統相連，所述料斗蓋上還安裝有惰性氣體吹掃裝置，惰性氣體吹掃裝置在料斗內，惰性氣體吹掃裝置通過外接口與惰性氣源裝置相連；
所述顆粒輸送裝置包括可調速電機、螺旋送料器、保溫通道以及可調角度出料口，所述螺旋送料器的一端與保溫通道一端相連，其方向平行，保溫通道另一端穿過真空攪拌熔煉爐蓋延伸至真空攪拌熔煉爐內，且與可調節出料口相連，所述螺旋送料器的另一端與可調速電機驅動連接，所述保溫通道上側開有一開口與軟管相連通。進一步地，上述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其中， 可調節出料口通過動密封裝置與真空攪拌熔煉爐蓋外的旋轉曲柄相連接。更進一步地，上述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其中，顆粒輸送裝置的傾斜角度在0°到90°內。更進一步地，上述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其中，料斗由光滑的金屬或陶瓷內襯、保溫層和金屬外殼組成。本發明技術方案的實質性特點和進步主要體現在
本發明中的料斗外接有抽真空系統，抽真空時料斗和真空攪拌熔煉爐分別進行，可以避免整體抽真空時顆粒堵塞料斗出口，達到所需真空度后由送料機構直接將顆粒送入真空攪拌熔煉爐，可有效避免抽真空過程中增強顆粒接觸高溫熔體后形成氧化渣；同時通過改變螺旋送料器的轉速，可以精確控制增強顆粒加入速度，避免顆粒在熔體表面堆積；惰性氣體吹掃裝置和傾斜的保溫通道可以使料斗內的增強顆粒全部進入真空攪拌熔煉爐中，避免其粘附在料斗內襯與輸送機構上；同時由于真空攪拌熔煉爐內惰性氣體的存在，可以降低合金元素的揮發；可調角度的出料口能夠避免真空爐攪拌機構升降過程中與其相碰，并可在真空環境下精確控制顆粒加入的位置。


下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明 圖1 本發明結構示意圖2 可調角度出料口外接示意圖； 圖3 可調角度出料口的工作原理示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，包括真空攪拌熔煉爐16、料斗3，真空攪拌熔煉爐6的上端安裝有真空攪拌熔煉爐蓋15，真空攪拌熔煉爐蓋15的側上方通過支架1安裝有顆粒輸送裝置20，顆粒輸送裝置20呈傾斜布置，其顆粒輸送裝置20的傾斜角度可以在0°到90°內的任意位置上，顆粒輸送裝置20的上端通過軟管與料斗3底端相連通，料斗3由光滑的金屬或陶瓷內襯4、保溫層5和金屬外殼6組成，在料斗3底端口上設有真空閥11，料斗3的頂端上安裝有料斗蓋8，料斗蓋8上接有抽真空旁路接口 7，抽真空旁路接口 7與抽真空系統17相連，料斗蓋8上還安裝有惰性氣體吹掃裝置9，惰性氣體吹掃裝置9在料斗3內，惰性氣體吹掃裝置9通過外接口與惰性氣源裝置10相連；顆粒輸送裝置20包括可調速電機2、螺旋送料器12、保溫通道13以及可調角度出料口 14，螺旋送料器12的一端與保溫通道13 —端相連，其方向平行，保溫通道13另一端穿過真空攪拌熔煉爐蓋15延伸至真空攪拌熔煉爐16內，且與可調節出料口 14相連，螺旋送料器12的另一端與可調速電機2驅動連接，從而準確控制增強顆粒的加入速度，保溫通道13上側開有一開口與軟管相連通。如圖2、圖3所示，可調節出料口 14通過動密封裝置19與真空攪拌熔煉爐蓋15外的旋轉曲柄18相連接，使其可調節出料口 14可以調整不同的角度位置，能夠避免真空攪拌熔煉爐16內的升降裝置升降過程中與其相碰觸。具體應用時，首先將增強顆粒進行高溫預處理2 3小時后，當顆粒溫度降至 20(T50(TC時打開料斗蓋8，同時關閉真空閥11，將增強顆粒倒入料斗3重，關閉料斗蓋8后打開抽真空旁路接口 7，此時真空攪拌熔煉爐16內已經完成金屬熔化、除氣精煉、打渣等處理，接著關閉真空攪拌熔煉爐蓋15，然后通過抽真空系統17開始將真空攪拌熔煉爐16進行抽真空，當真空度達到要求后關閉抽真空系統17，打開真空閥11，再啟動可調速電機2，可調速電機2驅動螺旋送料器12將增強顆粒送入真空攪拌熔煉爐16內，加料將結束時啟動惰性氣體吹掃裝置9，用惰性氣體將殘余顆粒全部送入真空攪拌熔煉爐16中，實現最大限度的使用。其中，顆粒輸送裝置20呈0°到90°的傾斜放置與惰性氣體吹掃裝置9吹掃可以料斗3內的增強顆粒全部進入真空攪拌熔煉爐16中，顆粒高溫預處理完畢后再加入料斗3， 關閉真空閥11，料斗3單獨進行抽真空，可以避免整體抽真空時顆粒堵塞料斗3的出口；同時在顆粒加入過程中，啟動惰性氣體吹掃裝置9，惰性氣體可將粘在料斗3中的內襯4、螺旋送料器12與保溫通道13之間間隙的顆粒吹入真空攪拌熔煉爐16內，可精確保證顆粒加入量。同時，由于惰性氣體的存在，可在一定程度上降低真空攪拌熔煉爐16內的真空度，減輕合金元素的揮發。綜上所述，本發明通過料斗上設有抽真空系統，抽真空時料斗和真空攪拌熔煉爐分別進行，可以避免整體抽真空時顆粒堵塞料斗出口，達到所需真空度后由送料機構直接將顆粒送入真空攪拌熔煉爐，可有效避免抽真空過程中增強顆粒接觸高溫熔體后形成氧化渣；同時通過改變螺旋送料器的轉速，可以精確控制增強顆粒加入速度，避免顆粒在熔體表面堆積。惰性氣體吹掃裝置和傾斜的保溫通道可以使料斗內的增強顆粒全部進入真空攪拌熔煉爐中，避免其粘附在料斗內襯與輸送機構上。同時由于真空攪拌熔煉爐內惰性氣體的存在，可以降低合金元素的揮發。可調角度的出料口能夠避免真空爐攪拌機構升降過程中與其相碰，并可在真空環境下精確控制顆粒加入的位置。需要強調的是以上僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，包括真空攪拌熔煉爐、料斗，所述真空攪拌熔煉爐的上端安裝有真空攪拌熔煉爐蓋，其特征在于所述真空攪拌熔煉爐蓋的側上方通過支架安裝有顆粒輸送裝置，顆粒輸送裝置呈傾斜布置，所述顆粒輸送裝置的上端通過軟管與料斗底端相連通，在料斗底端口上設有真空閥，所述料斗的頂端上安裝有料斗蓋，料斗蓋上接有抽真空旁路接口，抽真空旁路接口與抽真空系統相連，所述料斗蓋上還安裝有惰性氣體吹掃裝置，惰性氣體吹掃裝置在料斗內，惰性氣體吹掃裝置通過外接口與惰性氣源裝置相連；所述顆粒輸送裝置包括可調速電機、螺旋送料器、保溫通道以及可調角度出料口，所述螺旋送料器的一端與保溫通道一端相連，其方向平行，保溫通道另一端穿過真空攪拌熔煉爐蓋延伸至真空攪拌熔煉爐內，且與可調節出料口相連，所述螺旋送料器的另一端與可調速電機驅動連接，所述保溫通道上側開有一開口與軟管相連通。
2.根據權利要求1所述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其特征在于所述可調節出料口通過動密封裝置與真空攪拌熔煉爐蓋外的旋轉曲柄相連接。
3.根據權利要求1所述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其特征在于所述顆粒輸送裝置的傾斜角度在0°到90°內。
4.根據權利要求1所述的一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，其特征在于所述料斗由光滑的金屬或陶瓷內襯、保溫層和金屬外殼組成。
全文摘要
本發明提供一種真空攪拌鑄造金屬基復合材料的增強顆粒加入裝置，包括真空攪拌熔煉爐、料斗，真空攪拌熔煉爐的上端安裝有真空攪拌熔煉爐蓋，真空攪拌熔煉爐蓋的側上方通過支架安裝有顆粒輸送裝置，顆粒輸送裝置呈傾斜布置，顆粒輸送裝置的上端通過軟管與料斗底端相連通，在料斗底端口上設有真空閥，料斗的頂端上安裝有料斗蓋，料斗蓋上接有抽真空旁路接口，抽真空旁路接口與抽真空系統相連，料斗蓋上還安裝有惰性氣體吹掃裝置，惰性氣體吹掃裝置在料斗內，惰性氣體吹掃裝置通過外接口與惰性氣源裝置相連。本發明可以精確控制顆粒加入量、加入速度的顆粒加入裝置，達到提高復合材料質量及質量穩定性的目的。
文檔編號B22D19/14GK102398016SQ201110384228
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者李新濤, 陳星霖 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司