本發(fā)明涉及金屬發(fā)泡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬連續(xù)發(fā)泡新工藝。
背景技術(shù)：
多孔泡沫金屬材料由金屬骨架及孔隙所組成，是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種功能材料。自問(wèn)世以來(lái)，作為結(jié)構(gòu)材料，它具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度的特點(diǎn)；作為功能材料，它具有多孔、減振、阻尼、吸音、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能，兼之其可回收的特點(diǎn)，適應(yīng)了當(dāng)前發(fā)展的需要，在國(guó)內(nèi)外一般工業(yè)領(lǐng)域及高技術(shù)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
目前已研制出的多孔泡沫金屬材料有泡沫鋁(及泡沫鋁合金)、泡沫鎳、泡沫鋅、泡沫鉛、泡沫鈦、泡沫鑄鐵及泡沫鋼等，其中泡沫鋁的研究最為成熟，并在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出廣闊的前景。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過(guò)發(fā)泡工藝而成，同時(shí)兼有金屬和氣泡特征。它密度小、高吸收沖擊能力強(qiáng)、耐高溫、防火性能強(qiáng)、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強(qiáng)、有過(guò)濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝。
泡沫鋁傳統(tǒng)制備方法中，熔體發(fā)泡法工藝如下：在鋁液中加入增粘劑，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，放入到一定溫度的模具中進(jìn)行發(fā)泡而成。其具體的工具參數(shù)為：增粘劑采用鈣粒，其添加溫度對(duì)熔體的粘度有很大影響，溫度越高粘度越大，在660℃添加2％ca粒攪拌10min可以獲得合適的熔體發(fā)泡粘度。折葉槳式攪拌器的攪拌效果理想，采用邊加入邊提高轉(zhuǎn)速的方法添加tih2易于將發(fā)泡劑分散均勻。選用粒度為74μmtih2顆?？梢缘玫捷^高孔隙率的泡沫。氫化鈦添加量宜在1.0～1.6％范圍，發(fā)泡溫度選擇620～630℃范圍，冷卻方式在空氣中自然緩冷，并使發(fā)泡槽溫度高于熔體10℃?？梢詫?shí)現(xiàn)不同厚度500mm×1000mm×x的鋁合金泡沫鋁板材的制備。
傳統(tǒng)制備方法缺點(diǎn)如下：1.不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備，導(dǎo)致生產(chǎn)率低，材料成型長(zhǎng)度受限制；2.由于發(fā)泡時(shí)材料為開(kāi)放式靜置，因此，所生成的氣泡會(huì)匯聚變大，從而影響材料性能，甚至形成空洞；同時(shí)，靜置導(dǎo)致鋁合金下降，氣泡上升，使得現(xiàn)有工藝成品率難以超過(guò)40％，客觀上造成了資源浪費(fèi)，提高了成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種成型率高，發(fā)泡質(zhì)量穩(wěn)定的金屬連續(xù)發(fā)泡新工藝。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種金屬連續(xù)發(fā)泡新工藝，步驟如下：
(1)將熔化后的金屬液引入到攪拌罐中，加入粘稠劑，發(fā)泡劑可加可不加，若加入發(fā)泡劑，加入量不超過(guò)理論加入量的1/5；
(2)將攪拌器伸入到攪拌罐中，該攪拌器的攪拌桿內(nèi)部設(shè)有空腔(空心狀)，在攪拌器的攪拌槳葉上設(shè)置有與空腔相通的小氣孔，攪拌桿內(nèi)通過(guò)氣管與裝有液氮或干冰的罐相接，在攪拌桿旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中氣管保持不轉(zhuǎn)動(dòng)；
(3)打開(kāi)氣管上的閥門，啟動(dòng)攪拌器，通過(guò)氣管向攪拌桿內(nèi)通入液氮或干冰，液氮或干冰吸熱汽化，形成壓力，從小氣孔中排出，將攪拌齒逐漸浸入制備好的稍粘金屬熔液中，邊通氣邊攪拌，或者先通入液氮或干冰后再攪拌，汽化后的液氮或干冰在金屬液中形成氣泡，在通過(guò)攪拌器攪拌使氣泡均勻分布在金屬液中；
(4)待溫度接近金屬液開(kāi)始凝固之前，打開(kāi)攪拌罐底部的出料口，攪拌完成后的金屬液流入到模鑄生產(chǎn)線中直接澆鑄成型，實(shí)現(xiàn)邊攪拌，邊發(fā)泡，邊成型，完成連續(xù)生產(chǎn)；
(5)待攪拌完成后，升起攪拌器，保持氣孔通暢下冷卻攪拌便于下次使用。
通過(guò)發(fā)泡工藝得到的泡沫鋁的孔隙率為65～85％，孔徑為2～4mm，所生產(chǎn)的泡沫鋁材料加工成10mm厚板材，經(jīng)檢測(cè)，吸能密度：12～20j/cm3；強(qiáng)度：≥15mpa；降噪系數(shù)nrc0.7以上(泡沫鋁板材降噪系數(shù)0.6)；壓縮性能(孔隙率85％時(shí))：上屈服點(diǎn)4.55mpa，下屈服點(diǎn)3.30mpa。
所述攪拌罐為有底攪拌罐，在底部開(kāi)有出料口，該出料口與成型模具的進(jìn)料流道相連，在出料口處設(shè)置有超聲波振動(dòng)裝置，待金屬液由出料口出來(lái)時(shí)，通過(guò)超聲波對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)，金屬液在往下流動(dòng)過(guò)程中起泡會(huì)變長(zhǎng)，但通過(guò)超聲振動(dòng)后，起泡會(huì)由長(zhǎng)變?yōu)閳A球狀，提高泡沫孔的質(zhì)量。
所述出料口為任意幾何形狀，沒(méi)有特殊要求。
所述攪拌槳葉分層設(shè)置，由下向上分為2～3層，其中上面的1～2層為傾斜槳葉，每層2～4支葉片，該傾斜槳葉與水平面的角度為30°～45°，主要作用是將液體向下壓，底層為垂直槳葉，分布2～4支葉片，主要作用是將液體向外甩出，增大邊角攪拌效率。
所述攪拌桿及攪拌葉中間設(shè)置有隔熱層(保溫層)，由于金屬導(dǎo)熱效率較高，不設(shè)置隔熱層的話液氮或干冰在攪拌桿內(nèi)就汽化了，無(wú)法在熔液中形成起泡，并且攪拌槳葉表面的微孔也容易被堵塞；因此要對(duì)比液氮或干冰進(jìn)行隔熱處理，使其在熔液中才開(kāi)始汽化，產(chǎn)生均勻的氣孔。
所述攪拌槳葉上的小氣孔設(shè)置在攪拌槳葉的背面。
所述裝有液氮或干冰的罐內(nèi)設(shè)置有加熱器，該加熱器連接有plc控制器，在罐體的外部設(shè)置有保溫層；在罐內(nèi)設(shè)置溫度傳感器以及壓力傳感器，該溫度傳感器以及壓力傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與plc控制器相接；通過(guò)plc控制器對(duì)罐進(jìn)行加熱，提高罐內(nèi)的壓力，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度和壓力時(shí)切斷電源，停止加熱；通過(guò)加熱，使罐內(nèi)形成高壓，使液氮或干冰形成的氣體能夠穿過(guò)熔體相上運(yùn)行，在泡沫鋁中形成氣泡。
在罐的出氣口安裝有閥門，當(dāng)發(fā)泡完成后關(guān)閉閥門。
在攪拌過(guò)程中，在離心力的作用下金屬會(huì)甩向周邊，導(dǎo)致攪拌不均勻，因此，將垂直槳葉分為前段和后段，前段為攪拌段，表面積較大，增加攪拌力度，后端為切割段，表面積較小。
所述小氣孔設(shè)置在底層的垂直槳葉上，在攪拌過(guò)程中由底部向上形成氣泡，由上部的傾斜槳葉將氣泡打散。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的技術(shù)方案改變傳統(tǒng)靜態(tài)發(fā)泡，結(jié)合攪拌，從底部通入液氮或干冰，利用液氮或干冰吸熱汽化的特點(diǎn)，能夠在鋁液中形成起泡，同時(shí)在攪拌過(guò)程中氣泡被均勻打散在鋁液中，隨著鋁液的冷卻，氣泡上行壓力大，便均勻分布在鋁液中，從而減少氣泡上行和鋁液下沉，提高泡沫鋁發(fā)泡的均勻性，同時(shí)可以大大減少發(fā)泡劑的用量，降低生產(chǎn)成本。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明攪拌桿結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1(以泡沫鋁發(fā)泡為例)
(1)將熔化后的鋁液引入到攪拌罐中，加入粘稠劑；
(2)將攪拌器伸入到攪拌罐中，該攪拌器的攪拌桿內(nèi)部設(shè)有空腔(空心狀)，在攪拌器的攪拌槳葉上設(shè)置有與空腔相通的小氣孔，攪拌桿內(nèi)通過(guò)氣管與裝有液氮或干冰的罐相接，在攪拌桿旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中氣管保持不轉(zhuǎn)動(dòng)；
(3)打開(kāi)氣管上的閥門，啟動(dòng)攪拌器，通過(guò)氣管向攪拌桿內(nèi)通入液氮或干冰，液氮或干冰吸熱汽化，形成壓力，從小氣孔中排出，將攪拌齒逐漸浸入制備好的稍粘鋁熔液中，邊通氣邊攪拌，或者先通入液氮或干冰后再攪拌，汽化后的液氮或干冰在鋁液中形成氣泡，在通過(guò)攪拌器攪拌使氣泡均勻分布在鋁液中；
(4)待溫度接近鋁液開(kāi)始凝固之前，打開(kāi)攪拌罐底部的出料口，攪拌完成后的鋁液流入到模鑄生產(chǎn)線中直接澆鑄成型，實(shí)現(xiàn)邊攪拌，邊發(fā)泡，邊成型，完成連續(xù)生產(chǎn)；
(5)待攪拌完成后，升起攪拌器，保持氣孔通暢下冷卻攪拌便于下次使用。
如圖1所示，攪拌槳葉分層設(shè)置，由下向上分為2～3層，其中上面的1～2層為傾斜槳葉1，每層2～4支葉片，該傾斜槳葉1與水平面的角度為30°～45°，主要作用是將液體向下壓，底層為垂直槳葉2，分布2～4支葉片，主要作用是將液體向外甩出，增大邊角攪拌效率。小氣孔3設(shè)置在底層的垂直槳葉2上，在攪拌過(guò)程中由底部向上形成氣泡，由上部的傾斜槳葉1將氣泡打散。在攪拌過(guò)程中，在離心力的作用下金屬會(huì)甩向周邊，導(dǎo)致攪拌不均勻，因此，將垂直槳葉2分為前段和后段，前段為攪拌段，表面積較大，增加攪拌力度，后端為切割段，表面積較小。
實(shí)施例2(以泡沫鎂發(fā)泡為例)
(1)將熔化后的鎂液引入到攪拌罐中，加入粘稠劑和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑的加入量不超過(guò)理論加入量的1/5；
(2)將攪拌器伸入到攪拌罐中，該攪拌器的攪拌桿內(nèi)部設(shè)有空腔(空心狀)，在攪拌器的攪拌槳葉上設(shè)置有與空腔相通的小氣孔，攪拌桿內(nèi)通過(guò)氣管與裝有液氮或干冰的罐相接，在攪拌桿旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中氣管保持不轉(zhuǎn)動(dòng)；
(3)打開(kāi)氣管上的閥門，啟動(dòng)攪拌器，通過(guò)氣管向攪拌桿內(nèi)通入液氮或干冰，液氮或干冰吸熱汽化，形成壓力，從小氣孔中排出，將攪拌齒逐漸浸入制備好的鎂熔液中，邊通氣邊攪拌，或者先通入液氮或干冰后再攪拌，汽化后的液氮或干冰在鎂液中形成氣泡，在通過(guò)攪拌器攪拌使氣泡均勻分布在鎂液中；
(4)待溫度接近鎂液開(kāi)始凝固之前，打開(kāi)攪拌罐底部的出料口，攪拌完成后的鎂液流入到模鑄生產(chǎn)線中直接澆鑄成型，實(shí)現(xiàn)邊攪拌，邊發(fā)泡，邊成型，完成連續(xù)生產(chǎn)；
(5)待攪拌完成后，升起攪拌器，保持氣孔通暢下冷卻攪拌便于下次使用。
實(shí)施例3(以泡沫鋁發(fā)泡為例)
(1)將熔化后的鋁液引入到攪拌罐中，加入粘稠劑和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑的加入量不超過(guò)理論加入量的1/5；
(2)將攪拌器伸入到攪拌罐中，該攪拌器的攪拌桿內(nèi)部設(shè)有空腔(空心狀)，在攪拌器的攪拌槳葉上設(shè)置有與空腔相通的小氣孔，攪拌桿內(nèi)通過(guò)氣管與裝有液氮或干冰的罐相接，在攪拌桿旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中氣管保持不轉(zhuǎn)動(dòng)；
(3)打開(kāi)氣管上的閥門，啟動(dòng)攪拌器，通過(guò)氣管向攪拌桿內(nèi)通入液氮或干冰，液氮或干冰吸熱汽化，形成壓力，從小氣孔中排出，將攪拌齒逐漸浸入制備好的稍粘鋁熔液中，邊通氣邊攪拌，或者先通入液氮或干冰后再攪拌，汽化后的液氮或干冰在鋁液中形成氣泡，在通過(guò)攪拌器攪拌使氣泡均勻分布在鋁液中；
(4)待溫度接近鋁液開(kāi)始凝固之前，打開(kāi)攪拌罐底部的出料口，攪拌完成后的鋁液流入到模鑄生產(chǎn)線中直接澆鑄成型，實(shí)現(xiàn)邊攪拌，邊發(fā)泡，邊成型，完成連續(xù)生產(chǎn)；
(5)待攪拌完成后，升起攪拌器，保持氣孔通暢下冷卻攪拌便于下次使用。
如圖1所示，攪拌槳葉分層設(shè)置，由下向上分為2～3層，其中上面的1～2層為傾斜槳葉1，每層2～4支葉片，該傾斜槳葉1與水平面的角度為30°～45°，主要作用是將液體向下壓，底層為垂直槳葉2，分布2～4支葉片，主要作用是將液體向外甩出，增大邊角攪拌效率。小氣孔3設(shè)置在底層的垂直槳葉2上，在攪拌過(guò)程中由底部向上形成氣泡，由上部的傾斜槳葉1將氣泡打散。在攪拌過(guò)程中，在離心力的作用下金屬會(huì)甩向周邊，導(dǎo)致攪拌不均勻，因此，將垂直槳葉2分為前段和后段，前段為攪拌段，表面積較大，增加攪拌力度，后端為切割段，表面積較小。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。