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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(shè)計與改進(jìn)
- 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(jìn)特種鑄造技術(shù)。它把液態(tài)金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結(jié)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(xì)化、成分均勻的材料和坯件，具有巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。本設(shè)計通過對設(shè)備的保溫系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提高了沉積質(zhì)量和效率，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
- 詳細(xì)介紹：
- 設(shè)備的改進(jìn)與創(chuàng)新主要內(nèi)容有： 1、對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計的分體式，石墨加熱器提高了加熱效率，簡化了操作；設(shè)計的可升降調(diào)節(jié)的保溫坩堝可以實現(xiàn)石墨接嘴與導(dǎo)流機構(gòu)的精確連接；設(shè)計的保溫坩堝與導(dǎo)液管的連接裝置可避免接嘴因堵塞而導(dǎo)致坩堝報廢。 2. 對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)明的金屬霧化導(dǎo)液管裝置安裝方式可解決陶瓷導(dǎo)液管由于脆性大容易損壞的問題；發(fā)明的金屬霧化器導(dǎo)流機構(gòu)的安裝方式提高工作效率；設(shè)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(jìn)行冷卻。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計發(fā)明目的： 設(shè)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(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)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(guān)鍵的兩部分。傳統(tǒng)的保溫系統(tǒng)在應(yīng)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(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果。 創(chuàng)新點： 1. 對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，其設(shè)計內(nèi)容有：分體式石墨加熱器、可升降調(diào)節(jié)的保溫坩堝、保溫坩堝與導(dǎo)液管的連接裝置。 2. 對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，其發(fā)明內(nèi)容有：金屬霧化導(dǎo)液管裝置安裝方式、金屬霧化器導(dǎo)流機構(gòu)的安裝方式、冷卻式霧化器。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 改進(jìn)后的作品與傳統(tǒng)的霧化沉積保溫裝置相比，結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加穩(wěn)定，安裝方便快捷，顯著提高了生產(chǎn)效率和霧化沉積坯料的質(zhì)量。所做的6項技術(shù)改進(jìn)全部申請了實用新型專利并被國家知識產(chǎn)權(quán)局受理，其中1項已授權(quán)。 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(dǎo)液管的連接裝置 （201020672075.1） 一種金屬霧化導(dǎo)液管裝置（201020672076.6） 金屬霧化器的導(dǎo)流機構(gòu)（201020672078.5） 一種冷卻式霧化器（201020672077.0）
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 所做的6項技術(shù)改進(jìn)全部申請了實用新型專利并被國家知識產(chǎn)權(quán)局受理。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物和模型
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明與作品特點： 1、對霧化沉積的保溫系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計的分體式石墨加熱器提高了加熱效率，簡化了操作；設(shè)計的可升降調(diào)節(jié)的保溫坩堝可以實現(xiàn)石墨接嘴與導(dǎo)流機構(gòu)的精確連接；設(shè)計的保溫坩堝與導(dǎo)液管的連接裝置可避免接嘴因堵塞而導(dǎo)致坩堝報廢。 2、對霧化沉積的霧化器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)明的金屬霧化導(dǎo)液管裝置安裝方式可解決陶瓷導(dǎo)液管由于脆性大容易損壞的問題；發(fā)明的金屬霧化器導(dǎo)流機構(gòu)的安裝方式提高工作效率；設(shè)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(jìn)行冷卻。 適應(yīng)范圍及推廣前景： 主要應(yīng)用于噴射沉積與粉末冶金中的金屬霧化技術(shù)。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 霧化沉積技術(shù)可應(yīng)用于鋁合金、銅合金、鈦合金、鎂合金等多種材料。在發(fā)達(dá)國家，該技術(shù)已用于制造高性能零部件，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)與社會效益，有望形成一個立足于高新技術(shù)的強大支柱產(chǎn)業(yè)。隨著該技術(shù)的進(jìn)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(shù)，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(shù)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(jìn)特種鑄造技術(shù)。它把液態(tài)金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結(jié)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(xì)化、成分均勻、結(jié)構(gòu)完整并接近零件實際形狀的材料和坯件，具有巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。 霧化沉積最早的概念和原理是由英國Swansea大學(xué)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(yīng)用于鍛造坯的生產(chǎn)，發(fā)展了著名的Osprey工藝。1988年，美國加州大學(xué)Irvine分校的Lavernia等開發(fā)出制備金屬基復(fù)合材料的“霧化共沉積技術(shù)”。隨后Lawley等率先提出了“反應(yīng)霧化成形技術(shù)”，該技術(shù)將霧化成形工藝和化學(xué)反應(yīng)法制備復(fù)合材料技術(shù)有機地結(jié)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(nèi)外學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的高度重視，許多國家投入大量人力、物力進(jìn)行金屬噴射產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，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(shù)研究始于20世紀(jì)80年代中后期，主要的研究單位有中國科學(xué)院金屬研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、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(nèi)建成了霧化室體積3.2m×1m×2m的大型噴射成形設(shè)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(jìn)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(nèi)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(shù)制造高鉻鋼-鋼復(fù)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(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。寶鋼從2003年下半年起，開始了噴射成形中試設(shè)備自主集成相關(guān)技術(shù)的可行性研究。通過反復(fù)設(shè)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(shè)備的核心部件。該噴嘴主要性能指標(biāo)達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品水平，所制備的材料綜合性能不低于進(jìn)口粉末冶金同成分材料，這標(biāo)志著寶鋼噴射成形技術(shù)研發(fā)趨于成熟。
