一种减少铝杆内部气孔的浇筑装置技术领域
本发明涉及一种减少铝杆内部气孔的浇筑装置。
背景技术
通常铝杆生产过程中需要将铝液倾倒在结晶组轮上凝固后再进行轧制。在凝固过程中由于氢在液态溶解度远大于固态溶解度，冷却过程中会产生大量的气孔缺陷，影响铝杆的强度和导电率等指标。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种减少铝杆内部气孔的浇筑装置，其结构简单，效果明显。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种减少铝杆内部气孔的浇筑装置，其包括承压筒、设置于所述承压筒上的密封盖、设置于所述承压筒内的中心转轴和用于给承压筒降温的冷却机构，所述中心转轴与所述密封盖形成转动配合，所述中心转轴上固设有螺旋叶片，所述承压筒内部和所述密封盖所围成的空间形成凝固腔，所述承压筒上设置有与所述凝固腔相通的铝液进液管，所述承压筒的底部设置有出料嘴。
进一步地，所述冷却机构为设置在所述承压筒的筒壁内的螺旋冷却腔。
进一步地，所述中心转轴通过推力轴承安装于所述密封盖上。
进一步地，所述中心转轴上设置有传动齿轮。
进一步地，所述出料嘴下方设有结晶组轮，所述结晶组轮包括主轮、第一轮、第二轮和第三轮组成，第一轮、第二轮和第三轮自上而下与所述主轮相切间隙布置，所述第一轮和所述第二轮为振动轮。
进一步地，所述第一轮的振动频率为3-7kHz，挤压变形量为20%-30%。
进一步地，所述第二轮的震动频率为1-3kHz，挤压变形量为30%-50%。
进一步地，所述第二轮挤压变形量为30%-50%，，并与结晶组轮槽齐平。
本发明人通过对铝杆进行扫描电镜分析发现杆中经过反复除气后仍然有很多微气孔。这些微气孔是由于组织中析出氢形成的。由于氢在铝液中溶解度远高于固体中的溶解度，在铝液浇注冷却过程中大量原子态的氢逸出形成气孔。试验研究发现施加压力可减少气孔数量和气孔体积。另外，高频载荷下压力变形可以愈合微纳缺陷。因此，冷却过程中施加压力，并在初始轧制过程中施加高频振动，可减少气孔的形成，并愈合残余的气孔缺陷，经过深入研究和反复探索形成了本发明的技术方案。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明所设计的装置利用旋转叶片在凝固腔中旋转产生机械挤压力，从而使铝液在较大的压力下凝固，避免扩散氢聚集形成气孔。对于残余的气孔，通过高频振荡下挤压实现愈合，达到减少气孔的目的,整体结构简单，加工得到的铝杆内气孔明显减少，效果突出。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的结晶组轮的结构示意图；
附图3为本发明结晶组轮的俯视图；
在附图中：
1中心转轴，2密封盖，3铝液进液管，4螺旋冷却腔，5承压筒，6螺旋叶片，7出料嘴，8推力轴承，9传动齿轮，10凝固腔，11主轮，12第一轮，13第二轮，14第三轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。
如附图1和2所示的一种减少铝杆内部气孔的浇筑装置，其包括承压筒5、设置于所述承压筒5上的密封盖2、设置于所述承压筒5内的中心转轴1和用于给承压筒5降温的冷却机构，所述承压筒5内部和所述密封盖2所围成的空间形成凝固腔10，所述承压筒5上设置有与所述凝固腔10相通的铝液进液管3，所述承压筒5的底部设置有出料嘴7。
本发明中心转轴1通过密封盖上的中心孔伸入所述凝固腔10内，中心转轴1带有双向推力轴承，可以防止中心转轴上下移动，并使中心转轴1与所述密封盖2形成转动配合。位于所述凝固腔10内部的中心转轴1上固设有螺旋叶片6，螺旋叶片6在凝固腔中旋转产生机械挤压力，从面使铝液在较大的压力下凝固，避免扩散氢聚集形成气孔。
本发明的冷却机构为设置在所述承压筒5的筒壁内的螺旋冷却腔4，通过向螺旋冷却腔4内通过冷媒使凝固腔温度降低。
本发明还包括结晶组轮，所述结晶组轮包括主轮11、第一轮12、第二轮13和第三轮14，第一轮12、第二轮13和第三轮14自上而下与所述主轮11相切间隙布置，所述出料嘴7的位置对应所述主轮11和所述第一轮12之间的间隙。每个轮都带有转轴，转轴轴心不动，各轮绕各自的转轴中心转动。高温凝固状态的铝流出出料嘴后进入结晶组轮，依次通过第一轮、第二轮、第三轮与主轮之间的空隙，受到不同程度的挤压。所述第一轮12和所述第二轮13分别施加振动，控制振动频率可实现微纳缺陷及气孔的愈合。
本发明的使用方法如下：
铝液通过铝液进液管进入凝固腔中10中，中心转轴1和螺旋叶片6一体结构通过齿轮9传动发生转动，推动铝液向下运动。凝固腔的壳体为承压筒5，承压筒内有螺旋冷却腔4，螺旋冷却腔中通过冷却介质，通常为水。铝液的热量通过承压筒传给螺旋冷却腔中的冷却介质，铝液呈半凝固流动状态，并由出料嘴7挤出。进入结晶组轮，依次通过第一轮、第二轮、第三轮与主轮之间的空隙，受到不同程度的挤压。第一轮、第二轮、分别施加振动，控制振动频率可实现微纳缺陷及气孔的愈合。
在具体使用时，可以选择如下参数：
调整螺旋叶片的转速，使铝液凝固腔中的压力大于0.2MPa以上。
调整冷却液流速，使得铝液凝固腔出口的铝达到软体凝固状态（铝的温度590-610℃）。
在第一轮上施加振动，频率为5kHz，挤压变形量为20%-30%。
第二轮上施加振动，频率为2kHz，挤压变形量为30%-50%。
第三轮上不施加振动，挤压变形量为30%-50%，此时与结晶组轮槽齐平。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。