一种双金属包长碳纤维复合材料压力充芯连铸设备与工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102581236A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102581236A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210100221.7(22)申请日2012.04.06(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人吴春京刘增辉孟效轲崔新鹏霍亮(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.B22D11/00(2006.01)B22D19/14(2006.01)B22D19/16(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图11页(54)发明名称一种双金属包长碳纤维复合材料压力充芯连铸设备与工艺(57)摘要一种双金属包长碳纤维复合材料压力充芯连铸设备与工艺，连铸设备由内层金属塞棒和碳纤维导向管、内层金属测温仪、内层金属加压盖、外层金属测温仪、充芯管、外层金属管测温仪、复合界面加压装置、隔热隔水板、二次冷却装置、牵引辊、精整辊、内层金属液加压管、内层金属控温炉、外层金属液加压管、外层金属加压盖、外层金属液控温炉、外层金属液控温结晶器、复合界面加压装置、加热元件、控温元件组成。内层金属在内层金属控温炉中熔化和保温，通过充芯管填充到已凝固的外层金属管内孔和其中有一束长碳纤维之中，与内层金属和碳纤维熔合和凝固成复合材料。充芯连铸的速度由牵引辊控制，外层金属管铸坯从外层金属控温结晶器中受压顶出。CN1025836ACN102581236A权利要求书1/1页1.一种双金属包长碳纤维层状复合材料压力充芯连铸成型设备，其特征在于连铸成型设备由内层金属塞棒和碳纤维导向管（2）、内层金属测温仪（3）、内层金属加压盖（4）、外层金属测温仪（6）、充芯管（8）、外层金属管测温仪（11）、复合界面加压出口测温仪（12）、隔热隔水板（13）、二次冷却装置（14）、牵引辊（15）、精整辊（16）、内层金属液加压管（18）、内层金属控温炉（19）、内层金属加热元件（20）、外层金属液加压管（21）、外层金属加压盖（22）、外层金属液控温炉（23）、外层金属加热元件（24）、外层金属液控温结晶器（25）、结晶器控温元件（26）、复合界面加压装置（27）、界面控温元件（28）组成；内层金属塞棒和内层金属导向管（2）、充芯管（8）、外层金属液控温结晶器（25）和复合界面加压装置（27）沿引锭方向装配于同一轴线上；内层金属塞棒和碳纤维导向管（2）下端紧密与充芯管（8）上端相连，内层金属控温炉（19）下端紧密与充芯管（8）上端相连接；充芯管（8）下端伸入外层金属液中，由充芯管（8）隔离内层金属液与外层金属液；内层金属塞棒和碳纤维导向管（2）在连铸前阻止内层金属液和充芯管之间的连通，连铸过程中对碳纤维起导向作用；外层金属控温炉（23）下端紧密与外层金属控温结晶器（25）上端连接；内层金属控温炉（19）、外层金属控温炉（23）通过内层金属加热元件（20）、外层金属加热元件（24）保温和加热，通过内层金属测温仪（3）和外层金属测温仪（6）测温；外层金属控温结晶器（25）下端与复合界面加压装置（27）上端紧密相连；外层金属管测温仪（11）设置在复合界面加压装置（27）与外层金属控温结晶器（25）之间；复合界面加压出口测温仪（12）设置在复合界面加压装置（27）与隔热隔水板之间（13）；二次冷却装置（14）设置在隔热隔水板（13）和牵引辊（15）之间，精整辊（16）设置在牵引辊（15）下端。2.如权利要求1所述的一种双金属包长碳纤维层状复合材料压力充芯连铸成型设备的连铸工艺，其特征在于外层金属在外层金属控温炉（23）中熔化和保温，并注入由外层金属控温结晶器（25）和充芯管（8）外壁构成的内结晶器中凝固成外层金属管，内层金属在内层金属控温炉（19）中熔化和保温，通过充芯管（8）内孔填充到已凝固的外层金属管内孔和其中有一束长碳纤维之中，在复合界面加压装置（27）中内层金属与外层金属管内壁、内层金属和碳纤维熔合和凝固成复合材料；连铸外层金属管的凝固温度由外层金属控温结晶器控制，外层金属管内壁和内层金属、内层金属和碳纤维的加压复合温度由界面控温元件（28）控制；充芯连铸的速度由牵引辊（15）控制，由牵引辊（15）的拉力使复合界面加压装置（27）中的外层金属管减径，其产生的压力作用在外层金属管、内层金属和碳纤维的复合界面上，内层金属在复合界面上是在压应力作用下凝固的，有利于提高其复合质量；通过外层金属液加压管（21）通入大于0.05MPa的氮气，可使外层上的外层金属管被拉下退让时，外层金属管铸坯从外层金属控温结晶器（25）中被顶出，而不是被拉出。3.如权利要求2所述的一种双金属包长碳纤维复合材料压力充芯连铸工艺