一種圓筒約束噴射沉積裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種圓筒約束噴射沉積裝置，屬于噴射成型【技術領域】。包括熔煉裝置和沉積室，沉積室內部有噴射裝置和可旋轉并傾斜放置的底托、下端有氣體出口，噴射裝置包括帶有霧化器的導流管，導流管的上端與熔煉裝置相連；噴射裝置還包括可自轉的豎直圓筒，豎直圓筒的上端與導流管相連、下端對準可旋轉并傾斜放置的底托。豎直圓筒的設置可以大大減少過噴粉末，制得的成品切邊料和頭尾的量較少，噴射空間的減小，可以提高沉積坯的致密度和降低氣體消耗量，即提高成材率、降低成本。
【專利說明】一種圓筒約束噴射沉積裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種圓筒約束噴射沉積裝置，屬于噴射成型【技術領域】。
【背景技術】
[0002]噴射成形是英國Swansea大學的A.R.E Singer教授于上世紀70年代提出的一種材料先進加工技術。該技術具有一般快速凝固工藝所具備的優點:(1)噴射成形材料具有快速凝固組織特征，如晶粒細小、成分均勻、合金元素過飽和度高、無宏觀偏析；(2)含氧量低；(3)材料性能優良；(4)成形工藝簡單；(5)適用范圍廣。此外，與其他快速凝固工藝相t匕，噴射成形又可直接制備快速凝固體材料。該技術已引起眾多國內外學者、公司以及科研院所的極大興趣。
[0003]噴射成形技術的不足主要體現在成本高，且成材率低。噴射成形過程中霧化氣體的消耗量較大，不僅如此，若想獲得高致密的沉積坯或零件，還需使用價格較高的氬氣，致使其生產成本較高。成材率低的原因主要來自以下幾個方面:①某些液滴并未噴至沉積底托或坯料表面沖擊至坯料表面的液滴或粉末被反彈出去沉積坯需切除頭尾，以及其他的機加工損失等。上述不足嚴重制約了噴射沉積技術的規模化應用。
[0004]為提高成材率，專利CN1851034A提出一種靜電場約束噴射沉積方法，該方法是將金屬熔液與電荷源連接，在金屬熔液噴嘴與沉積坯之間設置方向與噴嘴軸線平行的電場，在庫侖力的約束下，熔滴會改變飛行方向，使得大部分或全部熔滴沉積在沉積底托范圍內，可大幅提高噴射成形的成材率。然而該方法實現起來難度較大。
[0005]本發明為一種高效噴射成形方法，采用該方法不僅可提高材料的成材率，降低孔隙率，同時還可降低霧化氣體消耗，降低生產成本。

【發明內容】

[0006]本實用新型為了提高材料的成材率，降低孔隙率，同時還可降低霧化氣體消耗，降低生產成本，從而提供一種圓筒約束噴射沉積裝置。
[0007]本實用新型的圓筒約束噴射沉積裝置的結構為:包括熔煉裝置和沉積室13，沉積室13內部有噴射裝置和可旋轉并傾斜放置的底托12、下端有氣體出口 14，噴射裝置包括帶有霧化器4的導流管3，導流管3的上端與熔煉裝置相連；噴射裝置還包括可自轉的豎直圓筒5，豎直圓筒的上端與導流管3相連、下端對準可旋轉并傾斜放置的底托12。豎直圓筒的設置可以大大減少過噴粉末，制得的成品切邊料和頭尾的量較少，噴射空間的減小，可以提高沉積坯的致密度和降低氣體消耗量，即提高成材率、降低成本。
[0008]所述豎直圓筒5的外部帶有冷卻裝置。例如，如圖1所示，豎直圓筒5的外壁有冷卻水入口 7和冷卻水出口 8。
[0009]所述熔煉裝置與導流管連接的位置有閥門I控制開關。
[0010]所述導流管3是圓管，導流管3套在霧化器4上，霧化器4上分布有多個氣孔。
[0011]所述可自轉的豎直圓筒5由從動齒輪6通過變頻電機I 10帶動旋轉，底托12由變頻電機II 11帶動旋轉。
[0012]本裝置的使用方法:金屬或合金在坩堝2中加熱到既定過熱度后，從導流管3中流出，液流在導流管3的出口處被從噴嘴4吹出的高壓霧化氣體破碎霧化成不同尺寸的熔滴，一部分熔滴直接經過高速旋轉的水冷圓筒5沉積在底托12上，另一部分熔滴沖擊至圓筒5的內壁上，此部分熔滴撞擊高速旋轉的圓筒后，破碎成尺寸更小的熔滴，在圓筒的限制下，此部分熔滴也沉積在底托12上。
[0013]本實用新型的優點或積極效果:
[0014](I)本發明可顯著提高霧化氣體的利用效率，在圓筒的約束下，霧化氣體與熔液的接觸時間得以延長，同時，霧化氣體可一直保持較高的速度。
[0015](2)本發明可顯著提高成材率，圓筒可將熔滴限制在一特定區域內，大大減少過噴粉末。
[0016](3)本發明可降低沉積坯的孔隙率，霧化氣體的速度較高，使得熔滴的飛行速度也很快，熔滴與沉積坯的劇烈撞擊可使沉積坯更加致密。
[0017](4)本發明的冷卻速度較高，在霧化氣體(氣體霧化)和旋轉圓筒(離心霧化)的雙重霧化作用下，熔滴尺寸更小，水冷的旋轉圓筒可進一步增強熔滴的冷卻強度。
[0018](5)本發明裝置簡單，易于在傳統噴射成形裝置的基礎上改造，且操作方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的裝置結構示意圖。
[0020]圖中:1-閥門，2-坩禍，3-導流管，4-霧化器，5-豎直圓筒，6-從動齒輪，7-冷卻水入口，8-冷卻水出口，9-主動齒輪，10-變頻電機I，11-變頻電機II，12-底托，13-沉積室，14-氣體出口。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
[0022]實施方式一:如圖1所示，本實施例的圓筒約束噴射沉積裝置的結構為:包括熔煉裝置和沉積室13，沉積室13內部有噴射裝置和可旋轉并傾斜放置的底托12、下端有氣體出口 14，噴射裝置包括帶有霧化器4的導流管3，導流管3的上端與熔煉裝置相連；噴射裝置還包括可自轉的豎直圓筒5，豎直圓筒的上端與導流管3相連、下端對準可旋轉并傾斜放置的底托12。豎直圓筒5的外部帶有冷卻裝置，如圖1所示，豎直圓筒5的外壁有冷卻水入口7和冷卻水出口 8.熔煉裝置與導流管連接的位置有閥門I控制開關。導流管3是圓管，導流管3套在霧化器4上，霧化器4上分布有24個氣孔。可自轉的豎直圓筒5由從動齒輪6通過變頻電機I 10帶動旋轉，底托12由變頻電機II 11帶動旋轉。
[0023]本裝置在如圖1設備上制造高度為50mm的產品，首先打開約束裝置把圓筒5和底托12中心的間距調節為60mm，之后在坩堝2里把6201鋁合金加熱到810°C成為合金熔液，然后打開變頻電機10和11，通冷卻水，通霧化氣體，打開閥門1，在噴嘴4噴出的0.2MPa氮氣和1000?2000r/min旋轉圓筒5作用下，熔滴可全部或者大部分噴射到底托12上。這樣就可提高材料的成材率，降低孔隙率，同時還可降低霧化氣體消耗，降低生產成本。
[0024]實施方式二:如圖1所示，本實施例的圓筒約束噴射沉積裝置的結構為:包括熔煉裝置和沉積室13，沉積室13內部有噴射裝置和可旋轉并傾斜放置的底托12、下端有氣體出口 14，噴射裝置包括帶有霧化器4的導流管3，導流管3的上端與熔煉裝置相連；噴射裝置還包括可自轉的豎直圓筒5，豎直圓筒的上端與導流管3相連、下端對準可旋轉并傾斜放置的底托12。豎直圓筒5的外部帶有冷卻裝置，如圖1所示，豎直圓筒5的外壁有冷卻水入口7和冷卻水出口 8.熔煉裝置與導流管連接的位置有閥門I控制開關。導流管3是圓管，導流管3套在霧化器4上，霧化器4上分布有10個氣孔。可自轉的豎直圓筒5由從動齒輪6通過變頻電機I 10帶動旋轉，底托12由變頻電機II 11帶動旋轉。
[0025]本裝置制備高度為IOOmm的7075鋁合金產品，我們首先打開約束裝置調節圓筒5和底托12中心的間距為120mm，之后在坩堝2里把鋁合金加熱到830°C成為合金熔液，然后打開變頻電機10和11，通冷卻水，通霧化氣體，打開閥門1，在噴嘴4噴出的0.2MPa氮氣和1000-2000r/min旋轉圓筒5作用下，熔滴可全部或者大部分噴射到底托12上。
[0026]以上結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種圓筒約束噴射沉積裝置，包括熔煉裝置和沉積室(13)，沉積室(13)內部有噴射裝置和可旋轉并傾斜放置的底托(12)、下端有氣體出口( 14)，噴射裝置包括帶有霧化器(4)的導流管(3)，導流管(3)的上端與熔煉裝置相連，其特征在于:噴射裝置還包括可自轉的豎直圓筒(5)，豎直圓筒的上端與導流管(3)相連、下端對準可旋轉并傾斜放置的底托(12)。
2.根據權利要求1所述的圓筒約束噴射沉積裝置，其特征在于:所述豎直圓筒(5)的外部帶有冷卻裝置。
3.根據權利要求1所述的圓筒約束噴射沉積裝置，其特征在于:所述導流管(3)是圓管，導流管(3)套在霧化器(4)上，霧化器(4)上分布有多個氣孔。
【文檔編號】B22F3/115GK203509031SQ201320476232
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】尹建成, 王宇鋒, 鄭大亮, 劉英莉, 鐘毅 申請人:昆明理工大學