一种改善喷射成形沉积坯质量的装置.pdf

1、10申请公布号CN101992287A43申请公布日20110330CN101992287ACN101992287A21申请号201010556601222申请日20101124B22D23/0020060171申请人沈阳工业大学地址110870辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号72发明人曲迎东于成超李荣德白彦华李晨曦74专利代理机构沈阳智龙专利事务所普通合伙21115代理人宋铁军54发明名称一种改善喷射成形沉积坯质量的装置57摘要一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，坩埚连接喷嘴，喷嘴连接沉积室，传动轴穿过沉积室，下端连接超声发生器和电动机，上部顶端固定连接水箱，水箱侧壁有入水口和出水口

2、，水箱上端安装沉积盘，沉积盘上端为喷射成型毛坯；超声换能器的导线紧贴着传动轴上端，导线与位于传动轴上端的不动轴之间通过金属滑道连接，金属滑道上有弹簧片，导线最后与超声发生器连接；位于沉积室内壁的支架与传动轴之间通过轴承连接。本发明能细化晶粒，增加坯体的致密性，并且能避免坯体中生成的气孔缺陷，沉积质量的改善更加明显。而且便于拆卸安装，拥有更简单的结构；不能被腐蚀，耗电量低。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图2页CN101992290A1/1页21一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，包括坩埚（1）下端连接喷嘴（2），喷嘴（2）连接沉积室（4），

3、其特征在于传动轴（9）穿过沉积室（4）下端的开口，上端位于沉积室（4）内，下端伸出沉积室（4）外；传动轴（9）下端连接超声发生器（18）和电动机（5），传动轴（9）与电动机（5）通过齿轮（17）连接；传动轴（9）上部顶端固定连接水箱（8），水箱（8）侧壁上部有入水口（14），下部有出水口（13），水箱（8）上端安装沉积盘（7），沉积盘（7）上端为喷射成型毛坯（6）；超声换能器（11）的导线紧贴着传动轴（9）上端，导线与位于传动轴（9）上端的不动轴（10）之间通过金属滑道（16）连接，金属滑道（16）上有弹簧片（12），导线最后与超声发生器（18）连接；位于沉积室（4）内壁的支架（3）与传动轴（

4、9）之间通过轴承（15）连接。2根据权利要求1所述一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，其特征在于传动轴（9）为T字型。3根据权利要求1所述一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，其特征在于传动轴（9）上部开有一对凹槽，与水箱（8）底部的一对凸起相对应。4根据权利要求1所述一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，其特征在于超声换能器（11）有多个，各个超声换能器（11）之间采用并联的方式联接。5根据权利要求1所述一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，其特征在于超声换能器（11）为压电超声换能器。权利要求书CN101992287ACN101992290A1/2页3一种改善喷射成形沉积坯质量的装置技术领域0001本发

5、明涉及应用冶金领域的一种喷射沉积装置。背景技术0002喷射成形是利用快速凝固方法获得金属坯件的一种先进特种铸造技术。喷射成形的概念最早由英国SWANSEA大学SINGER教授于1968年提出。其成形基本原理是，熔融金属经导流管流出，被雾化喷嘴出口的高速惰性气流破碎，雾化为细小弥散的熔滴射流；雾化熔滴射流在高速气流动量作用下加速，并与气流进行强烈的热交换；到达沉积表面以前，小于某一临界尺寸的熔滴凝固成为固体颗粒，较大尺寸的仍然为液态，而中间尺寸的熔滴则为含有一定比例液相的半凝固颗粒；这些大大小小凝固程度不同的熔滴高速撞击沉积表面，并在沉积表面附着、铺展、堆积、熔合形成一个薄的半液态层后顺序凝固结

6、晶，逐步沉积生长成为一个大块致密的金属实体沉积坯。通过合理设计接收基体形状并控制其运动方式，可从液态金属直接制取具有快速凝固组织特征的圆锭、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯件。0003但目前为止在现有的喷射成形方法中，其重要特征是存在孔洞、晶粒粗大。在坯件形成过程中，孔洞主要在凝固期间形成。存在的种类有凝固过程中液滴收缩造成的缩孔固态颗粒之间形成的间隙孔洞；由于雾化期间液态中捕获的的气体因饱和析出而形成的孔洞。材料中存在孔洞和晶粒粗大，都会极大的影响使用性能，因此怎样消除喷射成形材料中的孔洞和细化晶粒已成为人们关注的重点。而超声波却能够解决这一点。发明内容0004本发明提供一种喷射成形沉积坯

7、质量的装置，能够改善喷射成形工艺中的沉积坯质量。0005本发明的技术方案为一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，包括坩埚下端连接喷嘴，喷嘴连接沉积室，其特征在于传动轴穿过沉积室下端的开口，上端位于沉积室内，下端伸出沉积室外；传动轴下端连接超声发生器和电动机，传动轴与电动机通过齿轮连接；传动轴上部顶端固定连接水箱，水箱侧壁上部有入水口，下部有出水口，水箱上端安装沉积盘，沉积盘上端为喷射成型毛坯；超声换能器的导线紧贴着传动轴上端，导线与位于传动轴上端的不动轴之间通过金属滑道连接，金属滑道上有弹簧片，导线最后与超声发生器连接；位于沉积室内壁的支架与传动轴之间通过轴承连接。0006传动轴为T字型。0007

8、传动轴上部开有一对凹槽，与水箱底部的一对凸起相对应。0008超声换能器有多个，各个超声换能器之间采用并联的方式联接。0009超声换能器为压电超声换能器。0010通过本发明所述技术方案，能细化晶粒，增加坯体的致密性，并且能避免坯体中生说明书CN101992287ACN101992290A2/2页4成的气孔缺陷。而与现有技术相比，由于压电超声换能器具有其它换能器所不能比拟的均匀振动的特点，因此沉积质量的改善更加明显。而且便于拆卸安装，拥有更简单的结构；不能被腐蚀，耗电量低，还可以根据实际情况需要变换换能器的数量。0011附图说明图1为本发明装置的整体安装示意图；图2为本发明所涉及的沉积器结构示意图

9、；附图标记说明1坩锅；2喷嘴；3支架；4沉积室；5电动机；6喷射成形毛坯；7沉积盘；8水箱；9传动轴；10不动轴；11超声换能器；12弹簧片；13出水口；14入水口；15轴承；16金属滑道；17齿轮；18超声发生器。0012具体实施方式下面结合附图对本发明进行具体说明图1为本发明装置的整体安装示意图，图2为本发明所涉及的沉积器结构示意图，如图所示，坩埚1下端连接喷嘴2，喷嘴2连接沉积室4，T字型传动轴9穿过沉积室4下端的开口，上端位于沉积室4内，下端伸出沉积室4外。0013传动轴9下端连接超声发生器18，传动轴9上部顶端固定连接水箱8，传动轴9上部开有一对凹槽，与水箱8底部的一对凸起通过螺栓固

10、定在一起。水箱8侧壁上部有入水口14，下部有出水口13，整个水箱8的水一直处于盛满状态。水箱8上端安装沉积盘7，沉积盘7上端为喷射成型毛坯6；超声换能器11的导线紧贴着传动轴9上端，导线与位于传动轴9上端的不动轴10之间通过金属滑道16连接，金属滑道16上有弹簧片12，导线最后与超声发生器18连接；超声发生器18产生高频振动电压，实验中采用压电超声换能器，该换能器的频率在220KHZ,超声发生器18将220伏交流电压经整流、滤波后，转到功放电路进行信号放大。超声发生器18的最大功率为200KW，然后将输出的高频振动电压施加在换能器11的两端。超声换能器11将高频振动电压转化为超声波，并通过水这

11、种介质传递到沉积盘7。0014超声换能器11的数量可根据实际情况需要变换，超声换能器11之间采用并联的方式联接。支架3位于沉积室4的内壁，与传动轴9之间通过轴承15连接。轴承15转动，带动沉积盘7转动，超声换能器11也随之而动。0015传动轴9下部设有齿轮17，该齿轮17与电动机5的输出齿轮啮合，带动传动轴9，水箱8，沉积盘7，超声换能器11一起转动。0016一种改善喷射成形沉积坯质量的装置，坩埚连接喷嘴，喷嘴连接沉积室，传动轴穿过沉积室，下端连接超声发生器和电动机，上部顶端固定连接水箱，水箱侧壁有入水口和出水口，水箱上端安装沉积盘，沉积盘上端为喷射成型毛坯；超声换能器的导线紧贴着传动轴上端，导线与位于传动轴上端的不动轴之间通过金属滑道连接，金属滑道上有弹簧片，导线最后与超声发生器连接；位于沉积室内壁的支架与传动轴之间通过轴承连接。本发明能细化晶粒，增加坯体的致密性，并且能避免坯体中生成的气孔缺陷，沉积质量的改善更加明显。而且便于拆卸安装，拥有更简单的结构；不能被腐蚀，耗电量低。说明书CN101992287ACN101992290A1/2页5图1说明书附图CN101992287ACN101992290A2/2页6图2说明书附图CN101992287A