一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁的改進(jìn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開(kāi)了一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁的改進(jìn)工藝?，F(xiàn)有熔體發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁包含熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡、成型、脫模幾道工序。本發(fā)明對(duì)發(fā)泡模具進(jìn)行改造，在發(fā)泡模具上方安裝活動(dòng)蓋板，可以上下移動(dòng)，并且有一定的密封效果。在保溫發(fā)泡的過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生的氣泡上升，造成底部氣泡少，頂部氣泡多時(shí)，將活動(dòng)蓋板移至泡沫鋁表面，并翻轉(zhuǎn)模具，使活動(dòng)蓋板朝下。此時(shí)，氣泡較多的泡沫鋁被翻轉(zhuǎn)到底部。同時(shí)，附加一定程度的震動(dòng)，使得氣泡在震動(dòng)下上升，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。本方法在原理上依舊基于傳統(tǒng)的單模具發(fā)泡法，并未對(duì)核心工藝進(jìn)行改變，但是以極低的成本改進(jìn)了熔體發(fā)泡法氣泡上浮造成泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，具有高可靠性和可實(shí)施性，是對(duì)目前的熔體發(fā)泡泡沫鋁生產(chǎn)的一種行之有效的改進(jìn)。
【專利說(shuō)明】 一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沬鋁的改進(jìn)工藝
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬金屬材料加工工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁的改進(jìn)工藝。
[0002]【背景技術(shù)】:
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。它具有密度小、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)等特點(diǎn)，在航天艦船、汽車防撞、道路隔音、建筑防火等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]泡沫鋁的吸能具有良好的速率應(yīng)變特性，即，應(yīng)變速率越大，單位體積泡沫鋁所能吸收的能量就越大，最高可達(dá)8?30J/cm3。泡沫鋁的這種性能，使其成為最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔馳、寶馬和本田等汽車大廠已經(jīng)在汽車防撞梁、A柱、B柱等處使用泡沫鋁材料，用于車體的防撞吸能。韓國(guó)今年派出的國(guó)際維和部隊(duì)，其兵營(yíng)所用材料也是泡沫鋁，用于防止流彈和冷槍等。
[0004]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°C添加2%Ca粒攪拌1min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74μ mTiH2顆粒可以得到較高孔隙率的泡沫。氫化鈦添加量宜在1.0?1.6%范圍，發(fā)泡溫度選擇620?630°C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°C?？梢詫?shí)現(xiàn)不同厚度500mmX 1000_X X的鋁合金泡沫鋁板材的制備。熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的工藝過(guò)程和工藝流程圖見(jiàn)圖1。
[0005]傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁的制備過(guò)程中，在保溫發(fā)泡環(huán)節(jié)，由于受重力影響，泡沫鋁中的氣泡形成后自然上浮，而鋁液下沉，很容易形成沿豎直方向分布的密度梯度，即，底部鋁液多，密度大，而頂部氣泡多，密度小。熔體發(fā)泡法的這種特性，限制了其成品率，從而提高了生產(chǎn)成本，限制了泡沫鋁在工程上的大批量應(yīng)用。
[0006]為了解決間隙式泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，美國(guó)專利US.pat6984356B2描述了一種泡沫鋁的連續(xù)制備方法，但該專利不能根據(jù)需要量對(duì)熔體進(jìn)行在線增粘，也沒(méi)有指出如何根據(jù)需要量來(lái)在線調(diào)整發(fā)泡劑從而得到具有不同孔隙率的泡沫鋁產(chǎn)品。為了解決美國(guó)專利US.pat6984356B2所存在的問(wèn)題，中南大學(xué)周向陽(yáng)等申請(qǐng)的專利CN100422363C、CN102312117A、CN201210499401.7A等提出了一系列基于熔體發(fā)泡法的連續(xù)生產(chǎn)泡沫鋁板材的方法。該方法利用豎直方向的連續(xù)生產(chǎn)，避開(kāi)了泡沫鋁成品中密度梯度的問(wèn)題。該方法效率高、設(shè)備復(fù)雜，并且由于對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了徹底的改變，設(shè)備的設(shè)計(jì)、各環(huán)節(jié)的工藝控制、各工序之間的匹配等尚存在一些問(wèn)題，因此目前無(wú)法在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域批量投產(chǎn)。也就是說(shuō)，目前已經(jīng)投產(chǎn)的泡沫鋁生產(chǎn)工藝中，尚沒(méi)有成熟的辦法解決密度梯度的問(wèn)題。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
: 為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁的改進(jìn)工藝。現(xiàn)有熔體發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁包含熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡、成型、脫模幾道工序。本發(fā)明對(duì)發(fā)泡模具進(jìn)行改造，在發(fā)泡模具上方安裝活動(dòng)蓋板，可以上下移動(dòng)，并且有一定的密封效果。在保溫發(fā)泡的過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生的氣泡上升，造成底部氣泡少，頂部氣泡多時(shí)，將活動(dòng)蓋板移至泡沫鋁表面，并翻轉(zhuǎn)模具，使活動(dòng)蓋板朝下。此時(shí)，氣泡較多的泡沫鋁被翻轉(zhuǎn)到底部。同時(shí)，附加一定程度的震動(dòng)，使得氣泡在震動(dòng)下上升，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。
[0008]活動(dòng)蓋板3在發(fā)泡模具I上的移動(dòng)為軌道式移動(dòng)，僅可沿上下方向移動(dòng)，并且可以采取機(jī)械方式鎖死。活動(dòng)蓋板3上開(kāi)氣孔，氣孔直徑在0.5~2mm之間。氣孔為蓮花形，氣孔上安裝對(duì)應(yīng)尺寸的氣塞，則可以形成一圈微小的氣體通道，排出泡沫鋁生長(zhǎng)過(guò)程中的氣體，同時(shí)在翻轉(zhuǎn)時(shí)鋁液凝固，無(wú)法沿氣孔流出。
[0009]翻轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)控制在泡沫鋁溫度550~600° C，此時(shí)，鋁合金為半固態(tài)，流動(dòng)性急劇下降，產(chǎn)生氣泡不容易移動(dòng)、破裂，方便做進(jìn)一步處理。
[0010]震動(dòng)采用機(jī)械方式，通過(guò)模具支架直接導(dǎo)入。震動(dòng)頻率在10~100Hz之間，震動(dòng)時(shí)間1~3分鐘。
[0011]有益效果:
本發(fā)明所提出的方法，在原理上依舊基于傳統(tǒng)的單模具發(fā)泡法，并未對(duì)核心工藝進(jìn)行改變，但是以極低的成本改進(jìn)了熔體發(fā)泡法氣泡上浮造成泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，具有高可靠性和可實(shí)施性，是對(duì)目前的熔體發(fā)泡泡沫鋁生產(chǎn)的一種行之有效的改進(jìn)。
[0012]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法改進(jìn)的熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的工藝過(guò)程。
[0013]圖2為翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁示意圖(翻轉(zhuǎn)前)。
[0014]圖3為翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁示意圖(翻轉(zhuǎn)后)。
[0015]附圖標(biāo)記:I發(fā)泡模具；2泡沫鋁；3活動(dòng)蓋板。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下。
[0017]活動(dòng)蓋板3在發(fā)泡模具I上的移動(dòng)為軌道式移動(dòng)，僅可沿上下方向移動(dòng)，并且可以采取機(jī)械方式鎖死?；顒?dòng)蓋板3上開(kāi)氣孔，氣孔直徑1mm。氣孔為蓮花形，氣孔上安裝對(duì)應(yīng)尺寸的氣塞，則可以形成一圈微小的氣體通道，排出泡沫鋁生長(zhǎng)過(guò)程中的氣體，同時(shí)在翻轉(zhuǎn)時(shí)鋁液凝固，無(wú)法沿氣孔流出。
[0018]翻轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)控制在泡沫鋁溫度580° C。
[0019]震動(dòng)采用機(jī)械方式，通過(guò)模具支架直接導(dǎo)入。震動(dòng)頻率20Hz，震動(dòng)時(shí)間I分鐘。
[0020]所生產(chǎn)泡沫鋁產(chǎn)品，其孔隙率為90%，平均氣泡直徑在3mm，孔隙率和密度的誤差范圍在±3%以內(nèi)。
[0021] 申請(qǐng)人:聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用翻轉(zhuǎn)振動(dòng)法生產(chǎn)泡沫鋁的改進(jìn)工藝，其特征在于:發(fā)泡模具進(jìn)行改造，在發(fā)泡模具上方安裝活動(dòng)蓋板3，可以上下移動(dòng)，并且有一定的密封效果，在保溫發(fā)泡的過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生的氣泡上升，造成底部氣泡少，頂部氣泡多時(shí)，將活動(dòng)蓋板3移至泡沫鋁表面，并翻轉(zhuǎn)模具，使活動(dòng)蓋板朝下，此時(shí)，氣泡較多的泡沫鋁被翻轉(zhuǎn)到底部，同時(shí)，附加一定程度的震動(dòng)，使得氣泡在震動(dòng)下上升，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的泡沫鋁生產(chǎn)改進(jìn)工藝，其特征在于:活動(dòng)蓋板3在發(fā)泡模具1上的移動(dòng)為軌道式移動(dòng)，僅可沿上下方向移動(dòng)，并且可以采取機(jī)械方式鎖死，活動(dòng)蓋板3上開(kāi)氣孔，氣孔直徑在0.之間，氣孔為蓮花形，氣孔上安裝對(duì)應(yīng)尺寸的氣塞，則可以形成一圈微小的氣體通道，排出泡沫鋁生長(zhǎng)過(guò)程中的氣體，同時(shí)在翻轉(zhuǎn)時(shí)鋁液凝固，無(wú)法沿氣孔流出。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的泡沫鋁生產(chǎn)改進(jìn)工藝，其特征在于:翻轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)控制在泡沫鋁溫度550~600。0，此時(shí)，鋁合金為半固態(tài)，流動(dòng)性急劇下降，產(chǎn)生氣泡不容易移動(dòng)、破裂，方便做進(jìn)一步處理。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的泡沫鋁生產(chǎn)改進(jìn)工藝，其特征在于:震動(dòng)采用機(jī)械方式，通過(guò)模具支架直接導(dǎo)入，震動(dòng)頻率在10~100取之間，震動(dòng)時(shí)間1~3分鐘。
【文檔編號(hào)】B22D27/08GK104480340SQ201410653559
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】聶剛, 謝峰, 龍海敏 申請(qǐng)人:界首市一鳴新材料科技有限公司