[实用新型]一种圆筒约束喷射沉积装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种圆筒约束喷射沉积装置，属于喷射成型技术领域。

背景技术

喷射成形是英国Swansea大学的A.R.E Singer教授于上世纪70年代提出的一种材料先进加工技术。该技术具有一般快速凝固工艺所具备的优点：（1）喷射成形材料具有快速凝固组织特征，如晶粒细小、成分均匀、合金元素过饱和度高、无宏观偏析；（2）含氧量低；（3）材料性能优良;(4)成形工艺简单；（5）适用范围广。此外，与其他快速凝固工艺相比，喷射成形又可直接制备快速凝固体材料。该技术已引起众多国内外学者、公司以及科研院所的极大兴趣。

喷射成形技术的不足主要体现在成本高，且成材率低。喷射成形过程中雾化气体的消耗量较大，不仅如此，若想获得高致密的沉积坯或零件，还需使用价格较高的氩气，致使其生产成本较高。成材率低的原因主要来自以下几个方面：①某些液滴并未喷至沉积底托或坯料表面；②冲击至坯料表面的液滴或粉末被反弹出去；③沉积坯需切除头尾，以及其他的机加工损失等。上述不足严重制约了喷射沉积技术的规模化应用。

为提高成材率，专利CN1851034A提出一种静电场约束喷射沉积方法，该方法是将金属熔液与电荷源连接，在金属熔液喷嘴与沉积坯之间设置方向与喷嘴轴线平行的电场，在库仑力的约束下，熔滴会改变飞行方向，使得大部分或全部熔滴沉积在沉积底托范围内，可大幅提高喷射成形的成材率。然而该方法实现起来难度较大。

本发明为一种高效喷射成形方法，采用该方法不仅可提高材料的成材率，降低孔隙率，同时还可降低雾化气体消耗，降低生产成本。

发明内容

本实用新型为了提高材料的成材率，降低孔隙率，同时还可降低雾化气体消耗，降低生产成本，从而提供一种圆筒约束喷射沉积装置。

本实用新型的圆筒约束喷射沉积装置的结构为：包括熔炼装置和沉积室13，沉积室13内部有喷射装置和可旋转并倾斜放置的底托12、下端有气体出口14，喷射装置包括带有雾化器4的导流管3，导流管3的上端与熔炼装置相连；喷射装置还包括可自转的竖直圆筒5，竖直圆筒的上端与导流管3相连、下端对准可旋转并倾斜放置的底托12。竖直圆筒的设置可以大大减少过喷粉末，制得的成品切边料和头尾的量较少，喷射空间的减小，可以提高沉积坯的致密度和降低气体消耗量，即提高成材率、降低成本。

所述竖直圆筒5的外部带有冷却装置。例如，如图1所示，竖直圆筒5的外壁有冷却水入口7和冷却水出口8。

所述熔炼装置与导流管连接的位置有阀门1控制开关。

所述导流管3是圆管，导流管3套在雾化器4上，雾化器4上分布有多个气孔。

所述可自转的竖直圆筒5由从动齿轮6通过变频电机Ⅰ10带动旋转，底托12由变频电机Ⅱ11带动旋转。

本装置的使用方法：金属或合金在坩埚2中加热到既定过热度后，从导流管3中流出，液流在导流管3的出口处被从喷嘴4吹出的高压雾化气体破碎雾化成不同尺寸的熔滴，一部分熔滴直接经过高速旋转的水冷圆筒5沉积在底托12上，另一部分熔滴冲击至圆筒5的内壁上，此部分熔滴撞击高速旋转的圆筒后，破碎成尺寸更小的熔滴，在圆筒的限制下，此部分熔滴也沉积在底托12上。

本实用新型的优点或积极效果：

（1）本发明可显著提高雾化气体的利用效率，在圆筒的约束下，雾化气体与熔液的接触时间得以延长，同时，雾化气体可一直保持较高的速度。

（2）本发明可显著提高成材率，圆筒可将熔滴限制在一特定区域内，大大减少过喷粉末。

（3）本发明可降低沉积坯的孔隙率，雾化气体的速度较高，使得熔滴的飞行速度也很快，熔滴与沉积坯的剧烈撞击可使沉积坯更加致密。

（4）本发明的冷却速度较高，在雾化气体（气体雾化）和旋转圆筒（离心雾化）的双重雾化作用下，熔滴尺寸更小，水冷的旋转圆筒可进一步增强熔滴的冷却强度。

（5）本发明装置简单，易于在传统喷射成形装置的基础上改造，且操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的装置结构示意图。

图中：1-阀门，2-坩埚，3-导流管，4-雾化器，5-竖直圆筒，6-从动齿轮，7-冷却水入口，8-冷却水出口，9-主动齿轮，10-变频电机Ⅰ，11-变频电机Ⅱ，12-底托，13-沉积室，14-气体出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。