基本信息
- 項目名稱：
- 金屬霧化沉積裝置用保溫系統(tǒng)及霧化器的設計與改進
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 霧化沉積成形又稱噴射沉積，是利用快速凝固方法獲得金屬坯件的一種先進特種鑄造技術。它把液態(tài)金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結合起來，以較少工序直接從液態(tài)金屬（合金）制取整體致密、組織細化、成分均勻的材料和坯件，具有巨大的技術經濟效益和廣闊的應用前景。本設計通過對設備的保溫系統(tǒng)進行改進，提高了沉積質量和效率，降低了生產成本，產生了明顯的經濟效益。
- 詳細介紹：
- 設備的改進與創(chuàng)新主要內容有： 1、對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進行了改進，設計的分體式，石墨加熱器提高了加熱效率，簡化了操作；設計的可升降調節(jié)的保溫坩堝可以實現(xiàn)石墨接嘴與導流機構的精確連接；設計的保溫坩堝與導液管的連接裝置可避免接嘴因堵塞而導致坩堝報廢。 2. 對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進行改進，發(fā)明的金屬霧化導液管裝置安裝方式可解決陶瓷導液管由于脆性大容易損壞的問題；發(fā)明的金屬霧化器導流機構的安裝方式提高工作效率；設計的冷卻式霧化器有效地利用了低壓力氣體作為冷卻氣體對霧化器進行冷卻。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計發(fā)明目的： 設計與發(fā)明一套金屬霧化沉積裝置用保溫系統(tǒng)及霧化器，提高霧化沉積效率，改善霧化產品的質量，降低生產成本。 基本思路： 在霧化沉積裝置中，保溫系統(tǒng)和霧化器是最關鍵的兩部分。傳統(tǒng)的保溫系統(tǒng)在應用時出現(xiàn)很多不足，通過對保溫系統(tǒng)和霧化器的創(chuàng)新改進達到了預期效果。 創(chuàng)新點： 1. 對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進行改進，其設計內容有：分體式石墨加熱器、可升降調節(jié)的保溫坩堝、保溫坩堝與導液管的連接裝置。 2. 對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進行改進，其發(fā)明內容有：金屬霧化導液管裝置安裝方式、金屬霧化器導流機構的安裝方式、冷卻式霧化器。
科學性、先進性
- 改進后的作品與傳統(tǒng)的霧化沉積保溫裝置相比，結構更加合理，性能更加穩(wěn)定，安裝方便快捷，顯著提高了生產效率和霧化沉積坯料的質量。所做的6項技術改進全部申請了實用新型專利并被國家知識產權局受理，其中1項已授權。 申請的6項實用新型專利分別為： 一種分體式石墨加熱器（201020672081.7） 一種可升降式保溫坩堝裝置（201020672071.3） 一種噴射成形保溫坩堝與導液管的連接裝置 （201020672075.1） 一種金屬霧化導液管裝置（201020672076.6） 金屬霧化器的導流機構（201020672078.5） 一種冷卻式霧化器（201020672077.0）
獲獎情況及鑒定結果
- 所做的6項技術改進全部申請了實用新型專利并被國家知識產權局受理。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 專利轉讓
作品可展示的形式
- 實物和模型
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明與作品特點： 1、對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進行了改進，設計的分體式石墨加熱器提高了加熱效率，簡化了操作；設計的可升降調節(jié)的保溫坩堝可以實現(xiàn)石墨接嘴與導流機構的精確連接；設計的保溫坩堝與導液管的連接裝置可避免接嘴因堵塞而導致坩堝報廢。 2、對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進行改進，發(fā)明的金屬霧化導液管裝置安裝方式可解決陶瓷導液管由于脆性大容易損壞的問題；發(fā)明的金屬霧化器導流機構的安裝方式提高工作效率；設計的冷卻式霧化器有效地利用了低壓力氣體作為冷卻氣體對霧化器進行冷卻。 適應范圍及推廣前景： 主要應用于噴射沉積與粉末冶金中的金屬霧化技術。 市場分析和經濟效益預測： 霧化沉積技術可應用于鋁合金、銅合金、鈦合金、鎂合金等多種材料。在發(fā)達國家，該技術已用于制造高性能零部件，取得了可觀的經濟與社會效益，有望形成一個立足于高新技術的強大支柱產業(yè)。隨著該技術的進一步研究與開發(fā)，它將成為一種主要的金屬材料成形技術，挑戰(zhàn)鑄造、鑄錠冶金以及其他傳統(tǒng)工藝，并與它們競爭技術市場。
同類課題研究水平概述
- 霧化沉積又稱噴射沉積，是利用快速凝固方法獲得金屬坯件的一種先進特種鑄造技術。它把液態(tài)金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結合起來，在一步冶金中完成，以較少工序直接從液態(tài)金屬制取整體致密、組織細化、成分均勻、結構完整并接近零件實際形狀的材料和坯件，具有巨大的技術經濟效益和廣闊的應用前景。 霧化沉積最早的概念和原理是由英國Swansea大學的A.R.E.Singer教授于1968年提出來的。1974年R.Brooks等成功地將噴射沉積原理應用于鍛造坯的生產，發(fā)展了著名的Osprey工藝。1988年，美國加州大學Irvine分校的Lavernia等開發(fā)出制備金屬基復合材料的“霧化共沉積技術”。隨后Lawley等率先提出了“反應霧化成形技術”，該技術將霧化成形工藝和化學反應法制備復合材料技術有機地結合在一起。 由于金屬霧化沉積具有高致密度、低含氧量、合金性能優(yōu)良、工藝流程短、成本低、沉積效率高、近終形成形等明顯優(yōu)點，近年來受到了國內外學術界及工業(yè)界的高度重視，許多國家投入大量人力、物力進行金屬噴射產品的研發(fā)與生產，被人們形象地譽為“冶金工業(yè)的未來之星”。 我國的噴射沉積技術研究始于20世紀80年代中后期，主要的研究單位有中國科學院金屬研究所、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、北京有色金屬研究總院、北京航空材料研究院和上海鋼鐵研究所等，大多數(shù)單位沿用Osprey工藝模式。 1999年國內建成了霧化室體積3.2m×1m×2m的大型噴射成形設備，熔煉爐一次可熔煉200kg，成形管材d400mm×1000mm以上，板材500mm×1000mm×30mm，棒材d400mm×1000mm。北京有色金屬研究總院石力開教授在制備鋁合金方面進行了大量的研制和開發(fā)，其主要的研究項目為Al-Si合金車用缸內襯套和7000系超高強度鋁合金。 上海寶鋼章靖國教授等研究了用噴射成形技術制造高鉻鋼-鋼復合軋輥。2003年研制的新型噴射成形超高碳鋼材料的強度和塑性指標達到了國際領先水平。寶鋼從2003年下半年起，開始了噴射成形中試設備自主集成相關技術的可行性研究。通過反復設計、仿真計算及工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，于2004年3月研制出了霧化噴嘴這一噴射成形設備的核心部件。該噴嘴主要性能指標達到進口同類產品水平，所制備的材料綜合性能不低于進口粉末冶金同成分材料，這標志著寶鋼噴射成形技術研發(fā)趨于成熟。
