【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金外壳，特别涉及一种铝合金毛坯壳体制作装置及方法。
技术介绍
1、铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，因其具有比重小、导热性好、易于成型、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材、电力和电子工业、机械制造业以及石油化工等行业，其用量仅次于钢。
2、鱼雷外壳通常由铝合金制成，包括几个相互独立的铝合金舱段，一般外径为324mm、533mm，厚度5-10mm，长度200-6000mm，各舱段之间采用楔形环连接，头部和尾部壳体外表面为曲线型，中部为圆柱筒型，分别装有装药引爆系统、导引控制系统和动力推进系统等。鱼雷各舱段的基本结构是用环肋加强的薄壁壳体结构，典型的鱼雷壳体结构由筒体、肋骨、连接环、孔座等主要构件组成。
3、鱼雷外壳的加工方式是利用圆柱型硬铝合金，先通过机加工掏空方式制作毛坯，然后将铝合金毛坯进行热锻处理，该制作工艺材料利用率低；另一种筒状铝合金毛坯的加工方法是热滚锻，但工艺复杂，毛坯厚度较大，加工余量大，材料利用率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，克服现有技术的上述缺陷，从而提供一种铝合金毛坯壳体制作装置及方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案所提供的铝合金毛坯壳体制作装置，包括：真空感应炉组件、低压铸铝组件和热挤压组件；其中，
3、所述低压铸铝组件具有所需毛坯壳体形状的压铸模内腔；
4、所述真空感应炉组件，用于在真空或惰性气体环境下加热铝合金原
5、所述热挤压组件，用于加热并挤压低密度毛坯壳体，获得高密度毛坯壳体。
6、作为上述装置的一种改进，所述真空感应炉组件，包括：熔炼炉本体、抽真空机和惰性气体注入机；其中，熔炼炉本体具有内腔，顶端设置开口，并在炉壁设置有可开关地加料口；抽真空机与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述惰性气体注入机与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述低压铸铝组件，包括：压铸模下模、压铸模上模和压铸模进液管道；其中，所述压铸模下模底部与熔炼炉本体炉壁顶端密封连接；所述压铸模上模套在压铸模下模外，并且两者在相接处密封连接；压铸模上模套在压铸模下模之间形成所需毛坯壳体形状的压铸模内腔，压铸模上模在其顶部设置排气口；压铸模进液管道与压铸模内腔连通，底端延伸入熔炼炉本体内腔。
7、作为上述装置的一种改进，所述熔炼炉本体的炉壁上设置抽真空口、惰性气体进气口和泄压口，所述抽真空机通过阀门与抽真空口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述惰性气体注入机通过阀门与惰性气体进气口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述泄压口通过泄压阀门与外界连通；所述惰性气体包括：氩气；所述压铸模上模和压铸模下模在相接处通过第一密封圈密封连接，压铸模上模或/和压铸模下模在密封圈附近设置第一冷却水槽；所述压铸模下模底部与熔炼炉本体炉壁顶端通过第二密封圈密封连接，所述压铸模下模或/和熔炼炉本体炉壁在密封圈附近设置第二冷却水槽。
8、作为上述装置的一种改进，压铸模下模在竖直方向上设置有压铸模上模导向杆，所述压铸模上模在水平方向上设置有凸缘，所述凸缘设置有允许压铸模上模导向杆穿过的通孔。
9、作为上述装置的一种改进，所述热挤压组件，包括：模具型芯、模具形腔、压力机和加热感应圈；其中，模具形腔套在模具型芯外，两者之间形成所需毛坯壳体形状的挤压腔；压力机通过模具型芯挤压铝合金粗毛坯，加热感应圈用于为模具型芯、模具形腔和铝合金粗毛坯加热。
10、为实现本专利技术的另一目的，本专利技术还提供一种铝合金毛坯壳体制作方法，基于上述的铝合金毛坯壳体制作装置实现，所述方法包括：
11、步骤1：通过真空感应炉组件在真空或惰性气体环境下加热铝合金原料，得到铝合金熔液；并在惰性气体加压下，将铝合金熔液压入压铸模内腔；待铝合金熔液在压铸模内腔降温后，获得低密度毛坯壳体并脱模；
12、步骤2：通过热挤压组件加热并挤压低密度毛坯壳体，获得高密度毛坯壳体。
13、作为上述方法的一种改进，所述真空感应炉组件在惰性气体环境下加热铝合金原料。
14、作为上述方法的一种改进，所述步骤1具体包括：通过加料口向熔炼炉本体内腔加入铝合金原料，并关闭加料口，同时保持惰性气体注入机与熔炼炉本体内腔断开连通；使抽真空机与熔炼炉本体内腔连通，抽真空至熔炼炉本体内腔压力达到30pa以下；使抽真空机与熔炼炉本体内腔断开连通；使惰性气体注入机与熔炼炉本体内腔连通，通过惰性气体注入机向熔炼炉本体内腔注入惰性气体至常压后断开连通；在常压惰性气体环境下熔炼铝合金原料，获得铝合金熔液；使惰性气体注入机与熔炼炉本体内腔连通，并注入高压惰性气体，使熔炼炉本体内腔的压力大于一个大气压，铝合金熔液在高压作用下通过压铸模进液管道进入的压铸模内腔，压铸模内腔内气体通过排气口排入外界；待铝合金熔液冷却固化后形成低密度毛坯壳体，使惰性气体注入机与熔炼炉本体内腔断开连通，并释放熔炼炉本体内腔压力，取出低密度毛坯壳体。
15、作为上述方法的一种改进，所述步骤2具体包括：在模具型芯和模具形腔与低密度毛坯壳体的接触面上涂抹高温石墨润滑脂，所述高温的范围为-20-1000℃；将低密度毛坯壳体放入模具型芯和模具形腔形成挤压腔；利用感应加热方式，以预设加热温度预热模具型芯、模具形腔和低密度毛坯壳，待低密度毛坯壳达到预设加热温度后，启动压力机通过模具型芯以设定热挤压压力挤压低密度毛坯壳，并维持预设时间，以获得高密度毛坯壳体，所述预设时间为3-15分钟。
16、作为上述方法的一种改进，所述预设加热温度为350-600℃；所述设定热挤压压力为50-300mpa。
17、相较于现有技术，本专利技术的优点在于，本专利技术通过真空低压铸铝结合感应加热热挤压成型方式制造铝合金毛坯外壳，比如仿形鱼雷外壳毛坯，可以有效降低后续机械加工量，降低材料成本。热挤压可以消除晶粒之间的剪切应力和剪切变形，对消除孔隙提高强度具有明显的效果。
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1.一种铝合金毛坯壳体制作装置，包括：真空感应炉组件、低压铸铝组件和热挤压组件；其中，
2.根据权利要求1所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，所述熔炼炉本体的炉壁上设置抽真空口、惰性气体进气口和泄压口，所述抽真空机通过阀门与抽真空口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述惰性气体注入机通过阀门与惰性气体进气口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述泄压口通过泄压阀门与外界连通；所述惰性气体包括：氩气；
4.根据权利要求2所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，压铸模下模在竖直方向上设置有压铸模上模导向杆，所述压铸模上模在水平方向上设置有凸缘，所述凸缘设置有允许压铸模上模导向杆穿过的通孔。
5.根据权利要求1所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，所述热挤压组件，包括：模具型芯、模具形腔、压力机和加热感应圈；其中，模具形腔套在模具型芯外，两者之间形成所需毛坯壳体形状的挤压腔；压力机通过模具型芯挤压铝合金粗毛坯，加热感应圈用于为模具型芯、模具形腔和铝合金粗毛
6.一种铝合金毛坯壳体制作方法，基于权利要求1-5任一所述的铝合金毛坯壳体制作装置实现，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的铝合金毛坯壳体制作方法，其特征在于，所述真空感应炉组件在惰性气体环境下加热铝合金原料。
8.根据权利要求7所述的铝合金毛坯壳体制作方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
9.根据权利要求6所述的铝合金毛坯壳体制作方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
10.根据权利要求9所述的铝合金毛坯壳体制作方法，其特征在于，所述预设加热温度为350-600℃；所述设定热挤压压力为50-300MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金毛坯壳体制作装置，包括：真空感应炉组件、低压铸铝组件和热挤压组件；其中，
2.根据权利要求1所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，所述熔炼炉本体的炉壁上设置抽真空口、惰性气体进气口和泄压口，所述抽真空机通过阀门与抽真空口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述惰性气体注入机通过阀门与惰性气体进气口连接，从而与熔炼炉本体内腔可选择地连通；所述泄压口通过泄压阀门与外界连通；所述惰性气体包括：氩气；
4.根据权利要求2所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，压铸模下模在竖直方向上设置有压铸模上模导向杆，所述压铸模上模在水平方向上设置有凸缘，所述凸缘设置有允许压铸模上模导向杆穿过的通孔。
5.根据权利要求1所述的铝合金毛坯壳体制作装置，其特征在于，所述热挤压...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝程鹏，邹黎，袁礼剑，翟迎迎，蔡晨宁，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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