一种用于镁合金快速凝固的急冷辊制造技术

本发明专利技术公开了一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，属于镁合金制备技术领域。本发明专利技术提供的可用于镁合金快速凝固的急冷辊，与传统用于快速凝固的铜辊、钼辊相比，选用价格相对低廉的工业纯铁制备，熔点高，不与镁及其合金元素反应，加工性能好，可以大规模应用在工业生产中，使成本大大降低。

A quench roll for rapid solidification of magnesium alloy

【技术实现步骤摘要】
一种用于镁合金快速凝固的急冷辊
本专利技术涉及镁合金制备
，具体涉及一种用于镁合金快速凝固的急冷辊。
技术介绍
由于能源枯竭和环保压力的加剧，全球对轻量化提出了迫切的要求。镁合金以其优良的导热性、可回收性、抗电磁干扰性及优良的阻尼性能等特点，并且镁的资源十分丰富，被誉为“绿色工程材料”、21世纪的“时代金属”，在汽车工业、轨道交通、航空航天、机器人、家用电器、休闲娱乐等领域有着广阔的应用前景。但是由于其力学性能较差，屈服强度较小，使其应用一直受到限制，没有像钢铁和铝合金一样大规模开展起来。快速凝固是提高镁合金力学性能最有效的一种方式，通过固溶强化和细晶强化原理可以大幅度提高镁合金的屈服强度，使其甚至超过一般的钢铁和铝合金材料。传统用于镁合金快淬的辊轮多采用导热性能良好的铜辊和钼辊，但是由于铜和钼价格较贵，如果用来制备可用于大规模生产的、工作面较宽的辊轮，成本较高，不利于在工业生产中大规模的应用。并且铜的熔点偏低，镁铜之间存在化学反应，铜辊用于镁合金快淬容易引入杂质Cu，从而影响镁合金综合性能。因此，要寻找一种价格低廉、可用于镁合金快速凝固的材料制备急冷辊，并且要有简单的结构设计，方便制造加工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，以解决现有快速凝固制备镁合金所存在的急冷辊成本高、无法实现大规模的快速生产的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，急冷辊的辊轮为铁辊轮。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述急冷辊包括：辊轮轴、装配在辊轮轴上的铁辊轮以及分别位于铁辊轮两侧且装配在辊轮轴上的进水套筒和排水套筒，辊轮轴、铁辊轮、进水套筒和排水套筒均为中空结构，辊轮轴的内部分别与铁辊轮、进水套筒和排水套筒的内部连通。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述铁辊轮内部通过挡水隔板分为冷却腔和回流腔，挡水隔板上设有连通冷却腔和回流腔的通水孔；辊轮轴内沿其轴向设有通过轴心挡水层隔开的进水流道和出水流道，进水流道设有与进水套筒内部连通的进水轴孔以及与冷却腔连通的出水轴孔，出水流道设有与回流腔连通的回流轴孔以及与排水套筒内部连通的排水轴孔；进水套筒设有进水口，排水套筒设有排水口。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述进水轴孔、出水轴孔、回流轴孔和排水轴孔分别为至少两个，且分别沿辊轮轴圆周均匀分布。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述出水轴孔具有多组且非等距地分布在辊轮轴上，并且在靠近轴心挡水层的方向上，相邻两组出水轴孔之间的距离逐渐减小。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述铁辊轮的内壁上设有沿其径向延伸的多个散热翅片并且散热翅片远离铁辊轮内壁的一端与辊轮轴隔开，散热翅片靠近铁辊轮内壁的一端设有翅片孔，使得多个散热翅片之间形成的腔隙连通。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述散热翅片与铁辊轮之间的腔隙以及相邻两个散热翅片之间的腔隙与出水轴孔相对应。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述铁辊轮、进水套筒和排水套筒与辊轮轴之间分别设有动密封。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述铁辊轮由工业纯铁制备而成。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以铁辊轮代替价格昂贵的铜辊和钼辊用于制备快速凝固的镁合金，极大地节约了设备投入成本，制备大规模生产的、工作面较宽的大尺寸辊轮也不会产生巨大的设备投入成本，能够在工业生产中大规模应用。本专利技术以铁辊轮代替铜辊还有一个优势在于：铜的熔点(1083.4℃)相对镁的熔点(650℃)高出不多，铜镁之间容易发生反应，当铜辊用于镁合金快速凝固时容易引入杂质Cu，而影响镁合金的综合性能；本申请采用铁辊轮用于镁合金快速凝固，其熔点(1538℃)相对镁较高，很重要的是，镁与铁之间不发生化学反应，且强度高于铜，加工性能好，导热性能(约72W/(m·K))只比黄铜(约92W/(m·K))略小，能够在满足良好导热性能的前提下，节约成本且提高镁合金的纯度，减少杂质引入。为了进一步提高本专利技术急冷辊的冷却效果，本专利技术还提供了一种与铁辊轮配套的水冷系统，通过在辊轮轴上设置进水轴孔、出水轴孔、回流轴孔和排水轴孔来控制冷却水在铁辊轮内部的水流走向，从而达到更好的冷却效果。通过对铁辊轮以及辊轮轴内部的结构设计，本专利技术的急冷辊冷却效果好，且结构设计简单，方便制造加工，成本低，可根据需要设计辊轮宽度，可制备大尺寸急冷辊，提高镁合金快淬的生产效率。本专利技术在铁辊轮内部设置挡水隔板，将铁辊轮内部划分为冷却腔和回流腔，同时也通过轴心挡水层将辊轮轴分为进水流道和出水流道。由于轴心挡水层的存在，强制冷却水通过进水轴孔流入铁辊轮内部的冷却腔以用于热交换，而不是直接从辊轮轴流出。为了使辊轮冷却程度均匀，本专利技术设置在辊轮轴上的出水轴孔非等距设置，越靠近轴心挡水层，出水轴孔之间的距离越短，这是因为最初流入辊轮的水带着热量往辊轮通水孔方向流动，后续轴心出水孔设计的越来越密，是为了加大进水量，以降低流过来的水的温度，从而对辊轮起到更好的冷却效果，使温度更加均匀，开孔数目可根据辊轮宽度而设计。为了达到更好的冷却效果，冷却水要从铁辊内壁流过，所以本专利技术将挡水隔板上的通水孔靠近铁辊轮的内壁设置。附图说明图1为本专利技术实施例的急冷辊的结构示意图，图中所示箭头为冷却介质流动方向；图2为本专利技术实施例的急冷辊沿A-A的剖视图。图中：100-急冷辊；10-铁辊轮；101-挡水隔板；102-冷却腔；103-回流腔；104-通水孔；20-辊轮轴；201-进水流道；202-出水流道；203-进水轴孔；204-回流轴孔；205-排水轴孔；206-出水轴孔；207-轴心挡水层；30-进水套筒；301-进水口；40-排水套筒；401-排水口；50-动密封。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例请参照图1，用于镁合金快速凝固的急冷辊100，急冷辊100的辊轮为铁辊轮10。铁辊轮10由工业纯铁制备而成。如图1所示，本专利技术实施例的急冷辊100包括：辊轮轴20、装配在辊轮轴20上的铁辊轮10以及分别位于铁辊轮10两侧且装配在辊轮轴20上的进水套筒30和排水套筒40。辊轮轴20、铁辊轮10、进水套筒30和排水套筒40均为中空结构。辊轮轴20的内部分别与铁辊轮10、进水套筒30和排水套筒40的内部连通。请参照图1，铁辊轮10内部通过挡水隔板101分为冷却腔102和回流腔103。挡水隔板101沿垂直于铁辊轮10的轴向的方向设置，将铁辊轮10内部沿轴向分割为两个腔体：冷却腔102和回流腔103。挡水隔板101与铁辊轮10的截面形状相匹配，其边缘与铁辊轮10的内壁连接。优选地，挡水隔板101为圆形隔板，挡水隔板101和铁辊轮10一体成型。冷却腔102所占的体积明显大于回流腔103，这样有利于集中更多的冷却介质在冷却腔102中，提高冷却效果，而且在挡水隔板101的作用下，使得冷却介质必须充满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，其特征在于，所述急冷辊的辊轮为铁辊轮(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，其特征在于，所述急冷辊的辊轮为铁辊轮(10)。


2.根据权利要求1所述的用于镁合金快速凝固的急冷辊，其特征在于，所述急冷辊包括：辊轮轴(20)、装配在所述辊轮轴(20)上的铁辊轮(10)以及分别位于所述铁辊轮(10)两侧且装配在所述辊轮轴(20)上的进水套筒(30)和排水套筒(40)，所述辊轮轴(20)、所述铁辊轮(10)、所述进水套筒(30)和所述排水套筒(40)均为中空结构，所述辊轮轴(20)的内部分别与所述铁辊轮(10)、进水套筒(30)和排水套筒(40)的内部连通。


3.根据权利要求2所述的用于镁合金快速凝固的急冷辊，其特征在于，所述铁辊轮(10)内部通过挡水隔板(101)分为冷却腔(102)和回流腔(103)，所述挡水隔板(101)上设有连通所述冷却腔(102)和所述回流腔(103)的通水孔(104)；
所述辊轮轴(20)内沿其轴向设有通过轴心挡水层(207)隔开的进水流道(201)和出水流道(202)，所述进水流道(201)设有与所述进水套筒(30)内部连通的进水轴孔(203)以及与所述冷却腔(102)连通的出水轴孔(206)，所述出水流道(202)设有与所述回流腔(103)连通的回流轴孔(204)以及与所述排水套筒(40)内部连通的排水轴孔(205)；
所述进水套筒(30)设有进水口(301)，所述排水套筒(40)设有排水口(401)。


4.根据权利要求3所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云贵，闫旭东，
申请(专利权)人：四川科匠轻金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51