[發明專利]一種固-液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置及方法

在審

• 申請號: 202211706910.2
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115927812A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張國偉;張有貴;陳寧寧;任曉燕;徐宏
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/74;C22F1/02;C22F1/08
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 張敏;崔雪花

本發明公開了一種固?液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置及方法，屬于雙金屬冷卻處理技術領域；冷卻裝置包括底部敞口的儲氣爐體；儲氣爐體通過連接件固定連接在水槽的上方；儲氣爐體的底部活動連接有承載板；承載板通過驅動組件可在儲氣爐體底部與水槽內之間上下移動；儲氣爐體連接有進氣管；將澆鑄后的鋼銅雙金屬材料置于承載板上，使鋼銅雙金屬材料位于儲氣爐體內，向儲氣爐體內通入氮氣，之后通過驅動組件將承載板移動至水槽內，使鋼銅雙金屬材料全部沒入水中進行水淬處理；本發明解決了傳統采用油冷的冷卻方式，因其冷速較快導致雙金屬結合界面易開裂的問題，獲得了雙金屬結合面良好的力學性能。

技術領域

本發明屬于雙金屬冷卻處理技術領域，具體為一種固-液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置及方法。

背景技術

隨著工業生產的快速發展，對金屬及其性能的要求正在朝著多元化方向發展，如雙金屬器件。雙金屬復合材料集合了兩種金屬的優良特性，能克服單一金屬性能不能滿足惡劣工況條件的缺陷，銅鋼雙金屬鑄件即為此類復合材料。此類復合材料將兩者的優勢結合起來，具有強度高，高抗拉，高耐磨等綜合力學性能。傳統的熱處理方法將整個工件放入油槽中進行冷卻，由于油冷冷卻速率過快，容易導致雙金屬工件的結合處開裂，使得雙金屬無法結合，對工件的使用性能造成影響。

現有專利CN?110039031?A一種澆注雙金屬管坯的裝置的澆注方法，所有雙金屬復合管的澆鑄過程在真空狀態下進行，先放置大直徑芯棒，澆鑄外層金屬，再更換小直徑芯棒，澆鑄內層金屬，中間根據外層凝固溫度內層澆鑄溫度和更換時間來實現雙金屬冶金結合，并保證內外層金屬的厚度均勻。水冷循環與液態金屬凝固方向一致，保證液態金屬快速冷卻。該技術方法采用水冷循環的方式對液態金屬凝固，雖然較油冷冷卻更為柔和，但還是會對雙金屬結合處的強度造成影響，使結合處易開裂。

現有專利CN?107570673?A一種水冷澆注錠模，水冷筒為柱形結構，所述水冷筒外側面設置了進水管、出水管，所述進水管、出水管分別與外部進水、出水系統相連，水冷筒內外壁之間為進出水路流經管路；所述水冷筒內的下方設有L型彎管結構的進水管，進水管L型彎管上端設置向上的出水開口；開口的位置對著鑄錠模具的底部，所述水冷筒頂端及鑄錠模具上部均為法蘭盤的結構，兩者結構、尺寸相同，并通過緊固件進行連接。該技術使用水冷澆注錠模，提高了冷卻效率，但是對于雙金屬材料的結合處的強度會造成影響。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提出一種固-液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置及方法，解決了現有雙金屬冷卻方式冷速較快，導致雙金屬結合界面易開裂的問題。

為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的。

一種固-液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置，包括底部敞口的儲氣爐體；所述儲氣爐體通過連接件固定連接在水槽的上方；儲氣爐體的底部活動連接有承載板；所述承載板通過驅動組件可在儲氣爐體底部與水槽內之間上下移動；所述儲氣爐體連接有進氣管。

優選的，所述儲氣爐體的爐壁為夾層結構，夾層結構的內壁均勻設置有多個充氣孔；進氣管與夾層結構的外壁相連接。

更優的，所述夾層結構的外壁連接有多根進氣管。

優選的，所述承載板為方形板，承載板的面積大于儲氣爐體的底面積且不大于水槽的入口面積；所述承載板設置有透水孔。

優選的，所述水槽設置有進水口和出水口。

優選的，所述驅動組件包括螺桿和驅動電機，承載板的四個角分別與一螺桿螺紋連接，所述驅動電機與螺桿相連接。

優選的，儲氣爐體通過多根鋼管與水槽相連接。

使用所述一種固-液成形的鋼銅雙金屬材料冷卻裝置的冷卻方法，包括以下步驟：

1）將澆鑄后的鋼銅雙金屬材料置于承載板上，使鋼銅雙金屬材料位于儲氣爐體內，向儲氣爐體內通入氮氣，通氣時間為2.5-3min；