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专利号: 2018100303695
申请人: 西安航空学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 层状产品
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.层状金属复合板材制备装置,其特征在于,包括前处理装置(1)、烘干及浸渗装置(2)和辊锻装置(3),三者依次通过传动辊子(4)相连接;

所述前处理装置(1),由依次设置的除锈工位(1‑1)、除油工位(1‑2)和水洗工位(1‑3)组成,所述除锈工位(1‑1)由矩形钢刷(1‑1‑1)组成,矩形钢刷(1‑1‑1)前方设有多个除锈剂斜喷嘴(1‑1‑2),矩形钢刷(1‑1‑1)下方设有多个除锈剂直喷嘴(1‑1‑3);所述除油工位(1‑

2)由矩形毛刷(1‑2‑1)组成,矩形毛刷(1‑2‑1)前方设有多个除油斜喷嘴(1‑2‑2),矩形毛刷(1‑2‑1)下方设有多个除油直喷嘴(1‑2‑3);所述水洗工位(1‑3)由毛刷(1‑3‑1)组成,毛刷(1‑3‑1)下方设有热水喷头(1‑3‑2);

所述烘干及浸渗装置(2)由依次连接的烘干装置(2‑1)和浸渗装置(2‑2)组成,所述浸渗装置(2‑2)四周设有加热装置(2‑2‑1),浸渗装置(2‑2)顶部设有盖板(2‑2‑8),浸渗装置(2‑2)内部设有保温坩埚(2‑2‑2),耐火砖(2‑2‑9)设于浸渗装置(2‑2)底部并与保温坩埚(2‑2‑2)相连接,保温坩埚(2‑2‑2)上方设有坩埚盖(2‑2‑3),保温坩埚(2‑2‑2)左右两侧设有开口,该开口处的位置设置有耐高温密封圈(2‑2‑4),保温坩埚(2‑2‑2)内部装有覆材液态金属(2‑2‑5),保温坩埚(2‑2‑2)右侧设有挡板(2‑2‑6),挡板(2‑2‑6)上设置有开口,挡板(2‑2‑6)的开口上设有活动刮板(2‑2‑7),挡板(2‑2‑6)焊接于浸渗装置(2‑2)的底板上,浸渗装置(2‑2)右侧靠近挡板(2‑2‑6)的底板上设有开口;

所述加热装置(2‑2‑1)的侧壁上设置有开口,加热装置(2‑2‑1)的开口、保温坩埚(2‑2‑

2)的开口、挡板(2‑2‑6)上的开口高度设置在一条水平轴线上;

所述辊锻装置(3)由滚轮(3‑1)和模具(3‑2)组成,模具(3‑2)设于滚轮(3‑1)上;

所述除锈剂斜喷嘴(1‑1‑2)的喷嘴向进料方向倾斜,倾斜角度为30°60°;

~

所述除锈剂直喷嘴(1‑1‑3)分两排均匀安装在矩形钢刷(1‑1‑1)下面,除锈剂直喷嘴(1‑1‑3)的伸出长度低于矩形钢刷(1‑1‑1)的面10mm;

所述除油斜喷嘴(1‑2‑2)的喷嘴向进料方倾斜,倾斜角度为30°60°;

~

所述除油直喷嘴(1‑2‑3)分两排均匀安装在矩形毛刷(1‑2‑1)下面,除油直喷嘴(1‑2‑

3)的伸出长度低于矩形毛刷(1‑2‑1)的面20mm;

所述热水喷头(1‑3‑2)分两排均匀安装在毛刷(1‑3‑1)下面,热水喷头(1‑3‑2)的伸出长度低于毛刷(1‑3‑1)的面20mm,热水喷头(1‑3‑2)采用旋转喷水头;

所述活动刮板(2‑2‑7)材质采用耐500℃高温的金属或陶瓷;

所述保温坩埚(2‑2‑2)的材质为陶瓷或者石墨;

所述挡板(2‑2‑6)开口的宽度比母材宽,二者之差不超过10mm;

所述保温坩埚(2‑2‑2)侧壁与挡板(2‑2‑6)之间距离20mm;

所述母材和覆材熔点相差在200℃以上,母材为钛、不锈钢、铜中的任意一种,覆材为镁、铝、铜中的任意一种。

2.一种如权利要求1所述的层状金属复合板材制备装置的使用方法,其特征在于,具体按照以下步骤进行:步骤一、除锈工位(1‑1)去除母材表面的氧化物及部分油污,将母材放置于传动辊子(4)上时,当传动辊子(4)转动时,带动母材从左向右运动,当母材到达矩形钢刷(1‑1‑1)时,除锈剂斜喷嘴(1‑1‑2)开始向母材表面均匀喷洒除锈剂,母材继续向右移动与矩形钢刷(1‑

1‑1)接触,矩形钢刷(1‑1‑1)开始对母材表面进行机械除锈,与此同时,矩形钢刷(1‑1‑1)上安装的除锈直喷嘴(1‑1‑3)开启向母材表面喷洒除锈剂,再次进行化学除锈,在母材向右运动的过程中,其表面的锈迹和部分污渍受到除锈剂的化学作用、矩形钢刷(1‑1‑1)的机械作用而被清理,随后母材继续向右运动进入除油工位(1‑2);

步骤二、除油工位(1‑2)去除母材表面的油污,矩形毛刷(1‑2‑1)横跨在传动辊子(4)上,经除锈后的母材从左向右运动到达矩形毛刷(1‑2‑1)时,除油斜喷嘴(1‑2‑2)开始向母材表面均匀喷洒除油剂,母材继续向右移动与矩形毛刷(1‑2‑1)接触,矩形毛刷(1‑2‑1)开始对母材表面进行擦洗,与此同时,矩形毛刷(1‑2‑1)上安装的除油直喷嘴(1‑2‑3)开启向母材表面喷洒除油剂,再次进行化学除锈,当母材完全通过矩形毛刷(1‑2‑1)后,继续向右运动进入水洗工位(1‑3);

步骤三、水洗工位(1‑3)去除母材表面的残留物,经过除锈除油的母材到达水洗工位(1‑3)时,热水喷头(1‑3‑2)开始向母材均匀喷射热水将其表面残留物清洗干净,紧随其后的毛刷(1‑3‑1)将母材表面的水渍擦干;

步骤四、母材的前处理,当母材完全通过水洗工位(1‑3)后,使传动辊子(4)反转将母材退回到起始位置,在母材退回的过程中,除锈工位(1‑1)、除油工位(1‑2)、水洗工位(1‑3)均不得与母材表面接触,退回的母材到达起始位置后,采用人工或机械将母材反转180度,使其另一表面向上,传动辊子(4)正传,带动母材再次从左向右运动,重复步骤一到步骤三,经过两次操作,母材的表面均完成了除锈、除油和水洗;

步骤五、经过前处理的母材从左向右穿过烘干装置(2‑1),母材被加热到200 300℃,母~

材缓慢穿过烘干装置(2‑1)后,完成对母材的烘干及加热,随后进入浸渗装置(2‑2);

步骤六、覆材液态金属(2‑2‑5)为目标板材的外层金属,温度控制在液相线以下10℃,使覆材金属处在半固态,将母材穿过加热装置(2‑2‑1)、保温坩埚(2‑2‑2),然后通过活动刮板(2‑2‑7)调整挡板(2‑2‑6)的开口大小,调整目标覆材的宽度;多余的覆材金属被活动刮板(2‑2‑7)刮除,被刮除的覆材金属材料下落并由浸渗装置(2‑2)底板上的开口离开浸渗装置(2‑2);

步骤七、从浸渗装置(2‑2)出来的带有覆材金属层的板材进入辊锻装置(3),制备钛/铝复合板材时,辊锻装置(3)的温度控制在400℃,在滚轮(3‑1)水平和垂直双向挤压力的作用下,使复合板材变形,在滚轮(3‑1)的作用力下板材发生复杂的三维变形而减薄,最后达到目标板材的厚度;更换滚轮(3‑1)上的模具(3‑2)能够直接生产片状模煅件;辊锻完成后再次添加浸渗装置(2‑2),更换覆材金属的种类,重复步骤六与步骤七过程就能够实现三种或三种以上金属复合板材的制备。

3.根据权利要求2所述的层状金属复合板材制备装置的使用方法,其特征在于,所述步骤七滚轮(3‑1)速度为0.2m/s,下压量不大于40%。

4.根据权利要求2所述的层状金属复合板材制备装置的使用方法,其特征在于,当制备的是钛/铝复合板时,母材为钛板,覆材为铝合金6061,保温坩埚(2‑2‑2)内的覆材液态金属(2‑2‑5)温度保持在640℃。

5.根据权利要求4所述的层状金属复合板材制备装置的使用方法,其特征在于,所述步骤六中,母材由浸渗装置(2‑2)的入口进入到半固态的覆材金属中,缓慢通过到达出口再移出浸渗装置(2‑2),持续时间为5分钟以上。