本發(fā)明涉及一種層狀雙金屬材料的制造裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種雙金屬復(fù)合材料沖擊射流法固液復(fù)合裝置。

背景技術(shù)：

雙金屬復(fù)合板的應(yīng)用范圍廣泛，如不銹鋼/鋁廣泛用于建筑裝飾材料、石油化工、海水淡化、水利工程等結(jié)構(gòu)件及化工熱交換器、爐具和電子元器件等。鈦合金復(fù)合材料在航空航天、炊具、艦艇和冶金工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。鋁合金復(fù)合材料憑借鋁具有密度小、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好及耐腐蝕等優(yōu)點，在各種熱交換器上被大量使用。

目前金屬復(fù)層材料的成形技術(shù)主要有軋制復(fù)合、爆炸復(fù)合、鑄造復(fù)合等。

軋制復(fù)合存在合金元素擴散不充分及化學(xué)反應(yīng)的問題，結(jié)合強度仍然有不足，且工序較多，需清理原料表面，生產(chǎn)效率較低。因此出現(xiàn)了將鑄造與軋制相結(jié)合的技術(shù)，如反向凝固、液態(tài)、半固態(tài)鑄軋、液態(tài)、液態(tài)鑄軋等。反向凝固不能產(chǎn)生基體厚度較大的材料，僅適合生產(chǎn)薄板和帶材。固液鑄軋法雖然不用預(yù)熱基體以及對基體進行鍍層和涂覆助焊劑等表面處理，但是不能生產(chǎn)太厚的金屬板，包覆層也不能太厚，而且設(shè)備昂貴，一次性投入巨大。

爆炸焊接的勞動條件較差，得到的復(fù)層板不平整且生產(chǎn)過程具有一定的危險性。采用鑄造法生產(chǎn)雙金屬復(fù)合材料的成本較低、金屬間結(jié)合強度高，因此發(fā)展很快。常見的雙金屬復(fù)合鑄造方法有鑄滲法、鑲嵌鑄造法、雙液雙金屬復(fù)合鑄造法等。鑄滲法在研究中有很多問題待解決，如夾渣、沖刷、滲透能力差、滲層厚度不均和粘砂等。離心鑄造的缺點是工藝過程繁瑣，澆注時內(nèi)層金屬液對外層有沖刷作用，且制備的復(fù)層管或軋輥的界面易產(chǎn)生一些鑄造缺陷。連續(xù)鑄造法生產(chǎn)雙金屬復(fù)層材料研究和應(yīng)用已成為金屬復(fù)層材料研究領(lǐng)域的熱點之一，目前研究方向有：連續(xù)澆注復(fù)合鑄造技術(shù)、雙結(jié)晶器連續(xù)鑄造技術(shù)、雙流澆注連續(xù)鑄造技術(shù)、電磁制動連續(xù)鑄造技術(shù)等。

連續(xù)澆注復(fù)合鑄造法主要用于復(fù)合軋輥的生產(chǎn)。該工藝的缺點是內(nèi)層需事先處理，如果處理效果欠佳，或處理后不立刻鑄造，則不易制備出結(jié)合良好的軋輥。

novelis公司的novelisfusion技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大厚度雙金屬復(fù)合板。但該技術(shù)對金屬液面高度有嚴(yán)格要求，液面必須低于換熱裝置底部，但與底部距離又不能過大，因此需要采用先進的液面高度控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)。

現(xiàn)有固液復(fù)合技術(shù)存在的問題包括：必須克服基體金屬表面氧化膜對復(fù)合的阻礙作用，需將基體預(yù)熱至足夠的溫度才能進行復(fù)合，需要在保護氣氛下進行復(fù)合過程。為此，現(xiàn)有技術(shù)都需對基體表面進行一系列復(fù)雜的處理，覆層金屬表面清潔后在氣體保護下進行復(fù)合；有的技術(shù)則在清潔后的表面鍍層或涂覆助焊劑；復(fù)合前或復(fù)合過程中需用加熱設(shè)備對基體金屬進行加熱。增加了工藝的流程、生產(chǎn)周期和成本。

目前，復(fù)合金屬的發(fā)展關(guān)鍵是：在實現(xiàn)金屬之間冶金結(jié)合，滿足結(jié)合強度的前提下，尋求更加簡單、經(jīng)濟和高效的一次性多層和多種類金屬復(fù)合的生產(chǎn)方法及設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種雙金屬復(fù)合材料沖擊射流法固液復(fù)合裝置，本發(fā)明僅需用金屬刷打磨去除待復(fù)合鋁合金基體表面氧化膜即可進行固液復(fù)合，無需對金屬基體預(yù)熱，也無需將基體金屬進行浸鍍、涂覆助焊劑等表面處理，工藝簡單、流程短。

為解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種雙金屬復(fù)合材料沖擊射流法固液復(fù)合裝置，包括支架、基體輸送機構(gòu)、阻流機構(gòu)、縫隙式澆包和導(dǎo)流槽，所述基體輸送機構(gòu)包括第二變頻電機、第一帶輪、第二帶輪、第一皮帶、載物平板、平板連接件、前保溫圍板、側(cè)保溫圍板和前保溫圍板定位機構(gòu)，所述阻流機構(gòu)包括第一變頻電機、第三帶輪、第四帶輪、第二皮帶、耐火保溫材料層、固定板、彈性支架，所述輸送機構(gòu)的上方設(shè)有縫隙式澆包，縫隙式澆包上部放置導(dǎo)流槽，所述支架下方地面上放置金屬鑄型。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板均由耐火保溫材料制成，所述側(cè)保溫圍板上設(shè)置溢流口，并且放置在載物平板上的基體被所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板從左、右、前三個方向包圍，構(gòu)成開口向后的u形。所述基體與所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板之間緊密接觸。所述縫隙式澆包流出的包覆金屬液受到所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板的約束，只能在所述基體上表面沿著所述基體運動的反方向流動。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述阻流機構(gòu)的耐火保溫板的高度比基體上表面與側(cè)保溫圍板上表面之間的高度差大20mm～30mm。所述耐火保溫材料層與固定板一起固定在彈性支架上，所述彈性支架放置在四個滑塊上，所述彈性支架與第二皮帶之間用連接件固定在一起。所述第一變頻電機轉(zhuǎn)動，第三帶輪和第四帶輪帶動第二皮帶，第二皮帶帶動連接件，連接件帶動彈性支架沿導(dǎo)軌運動。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，在基體完全通過縫隙式澆包下方之前，所述基體與所述阻流機構(gòu)的耐火保溫材料層保持30mm的水平間距。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述阻流機構(gòu)的耐火保溫材料層在第一變頻電機的帶動下向著放置基體載物平板運動，在基體完全通過縫隙式澆包下方時擋住3塊保溫圍板組成的u形缺口，形成一個四周由耐火保溫材料封閉，底部為基體的型腔，繼續(xù)澆注包覆金屬液，型腔內(nèi)金屬液面高度不斷增加，當(dāng)液面高度超出溢流口后溢出，流入下方的多個金屬鑄型中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述縫隙式澆包的出流口與載物平板上表面之間的垂直距離必須大于所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板的高度。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述基體輸送機構(gòu)的恒速或者變速運動通過調(diào)整與第二變頻電機連接的變頻器來實現(xiàn)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述縫隙式澆包底部設(shè)有狹縫形出流口，其截面為啞鈴形狹縫，出流口寬度為3mm-5mm，長度根據(jù)基體寬度調(diào)整且比基體的寬度大20mm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述前保溫圍板和所述左右兩個側(cè)保溫圍板與基體接觸的一側(cè)加工出傾斜度為3～5°，高度低于基體高度15mm～25mm的斜面，所述側(cè)保溫圍板與基體之間就形成了斜度為3～5°的溝槽，包覆金屬液在溝槽內(nèi)沿傾斜面流向u形缺口。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述包覆金屬液的質(zhì)量在載物平板下方沿其載物平板運動方向放置多個金屬鑄型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1.與現(xiàn)有固液復(fù)合技術(shù)相比，本發(fā)明僅需用金屬刷打磨去除待復(fù)合鋁合金基體表面氧化膜即可進行固液復(fù)合，無需對金屬基體預(yù)熱，也無需將基體金屬進行浸鍍、涂覆助焊劑等表面處理，工藝簡單、流程短。

2.在固液復(fù)合過程中利用包覆金屬液的射流沖擊的強換熱能力和動量來重熔基體金屬，破碎氧化膜并帶入金屬液流，換熱效率高，可制備大的復(fù)合表面和大體積的雙金屬復(fù)合材料，包覆層金屬的厚度可控。制備出的雙金屬可實現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。

3.可以通過控制基體金屬運動速度、包覆金屬液澆注溫度和澆注壓頭來控制基體熔化部分的深度(熔深)，有利于提高包覆金屬液熱量利用率，減小液固體積比，降低制備成本。

4.不受基體金屬表面形狀的限制，可以制備基體表面為曲面的雙金屬復(fù)合材料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種雙金屬復(fù)合材料沖擊射流法固液復(fù)合裝置的主視圖；

圖2為本發(fā)明基體金屬、保溫圍板的三視圖。

圖中：1-滑塊，2-導(dǎo)軌，3-支架，4-第一帶輪，5-第三帶輪，6-連接件，7-金屬鑄型，8-平板連接件，9-第一皮帶，10-第二皮帶，11-第一變頻電機，12-第四帶輪，13-第二帶輪，14-第二變頻電機，15-載物平板，16-前保溫圍板定位機構(gòu)，17-前保溫圍板，18-側(cè)保溫圍板，19-縫隙式澆包，20-導(dǎo)流槽，21-包覆金屬液，22-基體，23-溢流口，24-耐火保溫材料層，25-固定板，26-彈性支架。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

請參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種雙金屬復(fù)合材料沖擊射流法固液復(fù)合裝置，包括支架3、基體輸送機構(gòu)、阻流機構(gòu)、縫隙式澆包19和導(dǎo)流槽20，所述基體輸送機構(gòu)包括第二變頻電機14、第一帶輪4、第二帶輪13、第一皮帶9、載物平板15、平板連接件8、前保溫圍板17、側(cè)保溫圍板18和前保溫圍板定位機構(gòu)16，所述阻流機構(gòu)包括第一變頻電機11、第三帶輪5、第四帶輪12、第二皮帶10、耐火保溫材料層24、固定板25、彈性支架26，所述輸送機構(gòu)的上方設(shè)有縫隙式澆包19，縫隙式澆包上部放置導(dǎo)流槽20，所述支架3下方地面上放置多個金屬鑄型7。

所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18均由耐火保溫材料制成，所述側(cè)保溫圍板18上設(shè)置溢流口23，并且放置在載物平板15上的基體22被所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18從左、右、前三個方向包圍，構(gòu)成開口向后的u形。所述基體22與所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18之間緊密接觸。所述縫隙式澆包19流出的包覆金屬液21受到所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18的約束，只能在所述基體22上表面沿著所述基體22運動的反方向流動，其作用在于充分的利用包覆金屬液21的熱量，快速加熱基體22的表面。

所述阻流機構(gòu)的耐火保溫板24的高度比基體22上表面與側(cè)保溫圍板18上表面高20mm～30mm。所述耐火保溫材料層24與固定板25一起固定在彈性支架26上，所述彈性支架26放置在四個滑塊1上，所述彈性支架26與第二皮帶10之間用連接件6固定在一起。所述第一變頻電機11轉(zhuǎn)動，第三帶輪5和第四帶輪12帶動第二皮帶10，其作用在于使得彈性支架26沿導(dǎo)軌2運動。

所述基體22與所述阻流機構(gòu)的耐火保溫材料層2在基體22完全通過縫隙式澆包19下方之前，保持30mm的水平間距，其作用在于有效保證流過基體22表面的包覆金屬液21順利流入下方的多個金屬鑄型7。

所述阻流機構(gòu)的耐火保溫材料層2在第一變頻電機11的帶動下向著放置基體22載物平板15運動，在基體完全通過縫隙式澆包19下方時擋住3塊保溫圍板組成的u形缺口，形成一個四周由耐火保溫材料封閉，底部為基體22的型腔，繼續(xù)澆注包覆金屬液21，型腔內(nèi)金屬液面高度不斷增加，當(dāng)液面高度超出溢流口23后溢出，流入下方的多個金屬鑄型7中，其作用在于由此可控制包覆金屬的厚度，提高了包覆金屬的靈活性。

所述縫隙式澆包19的出流口與載物平板15上表面之間的垂直距離必須大于所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18的高度，其作用在于以防運動過程中縫隙式澆包20與保溫圍板相撞。

所述基體輸送機構(gòu)的恒速或者變速運動通過調(diào)整與第二變頻電機14連接的變頻器來實現(xiàn)，其作用在于基體22恒速或變速運動可以改變其熔化層厚度。

所述縫隙式澆包19底部設(shè)有狹縫形出流口，其截面為啞鈴形狹縫，出流口寬度為3mm-5mm，長度根據(jù)基體寬度調(diào)整且比基體的寬度大20mm，其作用在于能夠形成連續(xù)寬幅金屬液流，金屬液流沖擊到基體表面，對基體產(chǎn)生強烈的加熱作用，即金屬液流與基體之間發(fā)生沖擊射流換熱，這是一種強化換熱機制，可以利用金屬液流的熱量快速將基體表層加熱至熔化溫度，此時金屬液流本身的沖擊動能可以沖破基體表面的氧化膜，消除其對復(fù)合的阻礙作用，金屬液與基體之間可形成良好的冶金結(jié)合。金屬液流的寬度不小于基體的寬度，可以一次形成與基體相同寬度的包覆層金屬，提高工作效率。

所述前保溫圍板17和所述左右兩個側(cè)保溫圍板18與基體22接觸的一側(cè)加工出傾斜度為3～5°，高度低于基體高度10mm～25mm的斜面，所述側(cè)保溫圍板18與基體22之間就形成了斜度為3～5°的溝槽，包覆金屬液(21)在溝槽內(nèi)沿傾斜面流向u形缺口，其作用在于包覆金屬液21在流動過程中對基體22的側(cè)面進行加熱，促進包覆金屬液21與基體22側(cè)面的結(jié)合。

所述包覆金屬液21的質(zhì)量在載物平板15下方沿其載物平板15運動方向放置多個金屬鑄型7，其作用在于鑄錠可以回收使用，有效的節(jié)約了資源。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。