[發明專利]一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置及其霧化方法

有效

• 申請號: 201110405989.0
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102416472A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 曲迎東;姜憧;馬廣輝;王輝;李榮德;白彥華;邱克強;袁曉光
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明涉及在噴射成形過程中提高霧化質量的裝置及其霧化方法，具體指一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置及其霧化方法。

背景技術

噴射成形是一種極其富有發展前景的近終形快速凝固技術，其中霧化是整個噴射成形的關鍵技術，影響著沉積坯件中顯微組織的質量。目前雖然諸多提高霧化質量的新方法被提出，但通常是從改進霧化器結構角度提高霧化質量，尚未見從改變金屬液性質等角度提高霧化質量的報道。且現有噴射成形中采用的霧化技術均是用高速惰性氣體對金屬液流的拖拽力作為其唯一霧化動力。靜電霧化可通過荷電能夠降低液體表面張力及霧化阻力，并且霧滴帶有同性電荷，在電場力作用下可獲得尺寸均勻、細小的霧滴。若能將靜電作用施加于噴射成形過程中，則霧化動力增為氣流拖曳力、靜電斥力兩個，與此同時，新增的靜電作用可改變金屬液表面張力，綜合起來施加靜電作用后均將使霧化質量得到提高，而這也將是首個從改變金屬液性質角度提高霧化質量的一種新的噴射成形霧化技術。

發明內容

發明目的：

本發明提供一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置及其霧化方法，目的在于改變僅從改進霧化器結構方面提高霧化質量的現狀，加大金屬液的破碎程度，提高霧化質量，同時將金屬的熔煉和霧化融為一體縮短工藝流程，降低金屬液的熱量損失，從而進一步獲得晶粒細小組織致密的沉積坯。

技術方案：

一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置，其特征在于：該裝置包括高壓直流電源、電極棒、坩堝、熔煉保溫爐、石墨塞、霧化器、金屬沉積器、絕緣墊和電刷；熔煉保溫爐內設有坩堝，坩堝與霧化器之間由導流管連接，坩堝與導流管之間設有石墨塞；金屬沉積器位于霧化器噴嘴出口的下方霧化室內，霧化室下方設有絕緣墊，霧化器噴嘴和金屬沉積器之間是霧化液滴飛行區，金屬在熔煉保溫爐的坩堝里直接熔煉成溶液，霧化氣體為氮氣，坩堝中的金屬熔液通過電極棒與高壓直流電源負極連接，高壓直流電源正極與電刷連接，使霧化液滴飛行區形成電容，對該區域的金屬液進行感應荷電。

在熔煉保溫爐上方還設有吊車，吊車包括車臂、絕緣繩、吊環；吊車可轉動，車臂是可伸縮的。

整個霧化裝置的絕緣為：坩堝設置在爐膽中與熔煉保溫爐絕緣；電極棒與熔煉保溫爐的爐蓋接觸處設置有絕緣套筒，石墨塞上方為與吊環吊接的金屬桿，金屬桿與爐蓋接觸處也設置有絕緣套筒；在導流管和霧化器連接處進行絕緣，吊車上用絕緣繩連接吊環，熔煉保溫爐一處接地。

高壓直流電源的負極通過電極棒與金屬液接觸，使金屬液帶負電，高壓直流電源的正極與電刷接觸，使電刷帶正電。

金屬沉積器下方也設有絕緣墊，絕緣墊的下方為平板電極；平板電極與由液流形成的扇形液膜構成一個電容器。

金屬沉積器是可旋轉的，高壓直流電源正極通過電刷與轉子連接。

一種如上所述金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置的霧化方法，其特征在于：將金屬固體放入坩堝，坩堝在熔煉保溫爐里加熱熔煉后用吊車將石墨塞提起直接進行噴射成形；熔煉金屬時，不加高壓直流電源，在熔煉結束時，將加熱電源斷開后，再接通直流高壓；然后用吊車將石墨塞提起，射流在噴嘴出口與金屬沉積器之間的電場中感應荷電，同時與高速運動的霧化氣體撞擊破裂形成霧滴，荷電液滴在膨脹力的作用下進一步破碎，發生二次霧化而破碎成細小液滴，最終達到改善霧化質量的目的。

優點及效果：

本發明提出了一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置及其霧化方法，具有如下優點：

傳統改善霧化質量的方法均是從改進霧化器結構方面，而本發明所述技術方案是首個從改變金屬液性質角度提高霧化質量的一種新的噴射成形霧化技術。該技術擁有比傳統工藝的霧化液滴更細小、均勻的優點，引入靜電作用后增加了霧化效果的可控性。

附圖說明：

圖1為傳統噴射成形工藝設備示意圖；

圖2為本發明所述噴射成形靜電霧化裝置示意圖；

圖3為本發明所述噴射成形靜電霧化裝置的等效電路圖。

具體實施方式：

本發明提供一種金屬液中加靜電的噴射成形霧化裝置及其霧化方法，目的在于改變僅從改進霧化器結構方面提高霧化質量的現狀，引入靜電作用后可以降低金屬液體表面張力，并且將霧化動力增加為氣流拖拽力、靜電斥力兩個，這樣與以往的噴射成形霧化過程相比在相同條件下，可加大金屬液的破碎程度，提高霧化質量，同時將金屬的熔煉和霧化融為一體縮短工藝流程，降低金屬液的熱量損失，從而進一步獲得晶粒細小組織致密的沉積坯。