一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉

摘要

本发明涉及熔炼炉技术领域，尤其涉及一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，包括：坩埚，对物料进行容纳；主体，对坩埚进行容纳；盖体，设置于主体顶部，对主体的容纳空间进行密封；还包括搅拌单元，具有对坩埚内物料进行搅拌的第一状态，以及与盖体连接而远离坩埚的第二状态；动力单元，通过带动搅拌单元进行直线运动而实现第一状态和第二状态间的切换，且为搅拌单元提供转动动力。本发明中设置了一种始终位于由盖体和主体所限制的密封空间内的搅拌单元，通过两种状态的转换可分别实现搅拌动作的执行和收纳状态，通过搅拌单元的改进，可有效降低引入空气的几率，从而避免空气与镁反应形成夹杂，而随搅拌桨旋入熔体内部。

权利要求

1.一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，包括：坩埚，对物料进行容纳；

主体，对所述坩埚进行容纳；

盖体，设置于所述主体顶部，对所述主体的容纳空间进行密封；

还包括搅拌单元，具有对所述坩埚内物料进行搅拌的第一状态，以及与所述盖体连接而远离所述坩埚的第二状态；

动力单元，通过带动所述搅拌单元进行直线运动而实现所述第一状态和第二状态间的切换，且在第一状态下局部伸入所述主体内为所述搅拌单元提供转动动力；

所述搅拌单元包括：

搅拌桨，通过转动实现对所述物料的搅拌；

安装头，设置于所述搅拌桨顶部，在所述第一状态下与所述动力单元连接，实现动力的传递；在所述第二状态下与所述盖体顶部连接，且局部突出于所述盖体外表面；

所述安装头包括杆体以及弹性片；

所述杆体端部围绕轴线均匀分布有至少两槽体；

所述弹性片与所述槽体一一对应设置，且为弯曲状，一端与所述槽体侧壁固定连接，另一端在自然状态下延伸至所述槽体外侧；

在所述第二状态下，所述弹性片位于所述槽体外侧的部分与所述盖体顶部相抵，且所述杆体与位于所述盖体上的通孔内壁贴合，实现所述搅拌单元在高度方向上的固定。

2.根据权利要求1所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述槽体设置有两个。

3.根据权利要求1或2所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述杆体端部设置有棱柱形的安装槽，所述动力单元端部设置有与所述安装槽适配的凸起；

其中，所述槽体与所述安装槽之间设置有第一通孔，所述凸起上设置有第二通孔，所述弹性片上设置有第三通孔，所述搅拌单元和动力单元通过贯穿所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的连接件实现固定，所述连接件的两端均容纳在所述槽体内，且连接后所述弹性片也全部容纳在所述槽体内。

4.根据权利要求3所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔的内径与所述连接件外径相等设置。

5.根据权利要求4所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述第三通孔为一字孔，且长度方向沿所述杆体轴线方向设置，宽度等于所述第一通孔直径。

6.根据权利要求1所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述动力单元包括连接杆，与所述杆体连接实现动力传输；

所述盖体上的通孔与所述连接杆和杆体等直径设置，且内壁嵌设有密封圈。

7.根据权利要求6所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述杆体与所述连接杆对接的端部外围均成平滑的收缩状。

8.根据权利要求1所述的用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，其特征在于，所述安装头上设置有限位凸沿，所述限位凸沿至少局部为磁性结构，所述盖体内壁与所述磁性结构对应设置有异性磁极。

说明书

一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉

技术领域

[0001] 本发明涉及熔炼炉技术领域，尤其涉及一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉。

背景技术

[0002] 镁合金是工程应用中最轻的金属材料，在航空航天、汽车工业具有广阔的发展前景。以增强镁合金强度为研究方向的镁基复合材料的制备受到众多研究者青睐。但镁合金
易燃、易氧化，在制备过程中容易引入较多的氧化缺陷，对于颗粒增强镁基复合材料而言，
为使增强体在镁合金基体中弥散均匀，搅拌过程必不可免，这为镁基复合材料的制备工艺
带来很大困难。目前，用于制备颗粒增强镁基复合材料的设备为传统的高温熔炼炉，搅拌过
程采用与炉体分离式的搅拌机，此步骤极易引入空气与镁反应形成夹杂随搅拌桨旋入熔体
内部。

[0003] 鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种用于镁基复合材料制备的熔炼
搅拌一体式高温熔炼炉。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，可有效解决背景技术中的问题。

[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0006] 一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，包括：

[0007] 坩埚，对物料进行容纳；

[0008] 主体，对所述坩埚进行容纳；

[0009] 盖体，设置于所述主体顶部，对所述主体的容纳空间进行密封；

[0010] 还包括搅拌单元，具有对所述坩埚内物料进行搅拌的第一状态，以及与所述盖体连接而远离所述坩埚的第二状态；

[0011] 动力单元，通过带动所述搅拌单元进行直线运动而实现所述第一状态和第二状态间的切换，且在第一状态下局部伸入所述主体内为所述搅拌单元提供转动动力。

[0012] 进一步地，所述搅拌单元包括：

[0013] 搅拌桨，通过转动实现对所述物料的搅拌；

[0014] 安装头，设置于所述搅拌桨顶部，在所述第一状态下与所述动力单元连接，实现动力的传递；在所述第二状态下与所述盖体顶部连接，且局部突出于所述盖体外表面。

[0015] 进一步地，所述安装头包括杆体以及弹性片；

[0016] 所述杆体端部围绕轴线均匀分布有至少两槽体；

[0017] 所述弹性片与所述槽体一一对应设置，且为弯曲状，一端与所述槽体侧壁固定连接，另一端在自然状态下延伸至所述槽体外侧；

[0018] 在所述第二状态下，所述弹性片位于所述槽体外侧的部分与所述盖体顶部相抵，且所述杆体与位于所述盖体上的通孔内壁贴合，实现所述搅拌单元在高度方向上的固定。

[0019] 进一步地，所述槽体设置有两个。

[0020] 进一步地，所述杆体端部设置有棱柱形的安装槽，所述动力单元端部设置有与所述安装槽适配的凸起；

[0021] 其中，所述槽体与所述安装槽之间设置有第一通孔，所述凸起上设置有第二通孔，所述弹性片上设置有第三通孔，所述搅拌单元和动力单元通过贯穿所述第一通孔、第二通
孔和第三通孔的连接件实现固定，所述连接件的两端均容纳在所述槽体内，且连接后所述
弹性片也全部容纳在所述槽体内。

[0022] 进一步地，所述第一通孔和第二通孔的内径与所述连接件外径相等设置。

[0023] 进一步地，所述第三通孔为一字孔，且长度方向沿所述杆体轴线方向设置，宽度等于所述第一通孔直径。

[0024] 进一步地，所述动力单元包括连接杆，与所述杆体连接实现动力传输；

[0025] 所述盖体上的通孔与所述连接杆和杆体等直径设置，且内壁嵌设有密封圈。

[0026] 进一步地，所述杆体与所述连接杆对接的端部外围均成平滑的收缩状。

[0027] 进一步地，所述安装头上设置有限位凸沿，所述限位凸沿至少局部为磁性结构，所述盖体内壁与所述磁性结构对应设置有异性磁极。

[0028] 通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

[0029] 本发明中设置了一种始终位于由盖体和主体所限制的密封空间内的搅拌单元，通过两种状态的转换可分别实现搅拌动作的执行和收纳状态，通过搅拌单元的改进，可有效
降低引入空气的几率，从而避免空气与镁反应形成夹杂而随搅拌桨旋入熔体内部；通过本
发明的技术方案，解决了分离式搅拌机引入更多氧化缺陷的问题，解决了搅拌过程中炉口
与炉底温差较大问题，节省了保护气流量，为制备高性能颗粒增强镁基复合材料的制备工
艺提供了高效解决方案。

附图说明

[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0031] 图1为用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉中搅拌单元处于第一状态下的示意图；

[0032] 图2为用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉中搅拌单元处于第二状态下的示意图；

[0033] 图3为搅拌单元的结构示意图；

[0034] 图4为搅拌单元与盖体连接后的示意图；

[0035] 图5为图4中A处的局部放大图；

[0036] 图6为搅拌单元的截面图；

[0037] 图7为图6中B处的局部放大图；

[0038] 图8为安装头的结构示意图；

[0039] 图9为杆体的结构示意图；

[0040] 图10为图8中C处的局部放大图；

[0041] 图11为弹性片安装处的局部放大图；

[0042] 图12为搅拌单元和动力单元连接处的局部放大图；

[0043] 附图标记：1、坩埚；2、主体；3、盖体；4、搅拌单元；41、搅拌桨；42、安装头；42a、杆体；42b、弹性片；42c、槽体；42d、安装槽；43、限位凸沿；5、动力单元。

具体实施方式

[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0045] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实
施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所
列项目的任意的和所有的组合。

[0046] 如图1和2所示，一种用于镁基复合材料制备的熔炼搅拌一体式高温熔炼炉，包括：坩埚1，对物料进行容纳；主体2，对坩埚1进行容纳；盖体3，设置于主体2顶部，对主体2的容
纳空间进行密封；还包括搅拌单元4，具有对坩埚1内物料进行搅拌的第一状态，以及与盖体
3连接而远离坩埚1的第二状态；动力单元5，通过带动搅拌单元4进行直线运动而实现第一
状态和第二状态间的切换，且在第一状态下局部伸入主体2内为搅拌单元4提供转动动力。

[0047] 本发明中，设置了一种始终位于由盖体3和主体2所限制的密封空间内的搅拌单元4，通过两种状态的转换可分别实现搅拌动作的执行和收纳状态，而动力单元5作为切换动
作的执行结构，仅仅参与到动作切换和搅拌动作的执行中，可获得闲置状态而参与到其他
搅拌工作中。通过搅拌单元4的改进，可有效降低引入空气的几率，从而避免空气与镁反应
形成夹杂而随搅拌桨41旋入熔体内部。

[0048] 其中，搅拌单元4包括：搅拌桨41，通过转动实现对物料的搅拌；安装头42，设置于搅拌桨41顶部，在第一状态下与动力单元5连接，实现动力的传递；在第二状态下与盖体3顶
部连接，且局部突出于盖体3外表面。

[0049] 如图3 5所示，搅拌桨41通过转动可实现物料的充分搅拌，其结构形式可采用现有~
技术中的任何一种结构形式，此处不在本发明中进行限制。在本优选方案中，安装头42的使
用尤为重要，在第二状态下令其突出于盖体3外表面，可使得其与动力单元5的连接极为方
便，有效降低操作难度。

[0050] 如图6 12所示，安装头42包括杆体42a以及弹性片42b；杆体42a端部围绕轴线均匀~
分布有至少两槽体42c；弹性片42b与槽体42c一一对应设置，且为弯曲状，一端与槽体42c侧
壁固定连接，另一端在自然状态下延伸至槽体42c外侧；在第二状态下，弹性片42b位于槽体
42c外侧的部分与盖体3顶部相抵，且杆体42a与位于盖体3上的通孔内壁贴合，实现搅拌单
元4在高度方向上的固定。

[0051] 通过本优选方案中的安装头42结构，使得在第二状态下，搅拌单元4可通过盖体3顶部对弹性片42b的支撑而实现稳定的定位；具体地，在杆体42a自下而上贯穿盖体3上通孔
的过程中，弹性片42b受到通孔侧壁的挤压而回缩至槽体42c内，从而可保证上述过程顺利
实现，而当需要自上而下进入盖体3与主体2间容纳空间的过程中，需要通过外力改变弹性
片42b的形状而回缩至槽体42c内，从而使得盖体3对弹性片42b的阻挡解除。出于加工的目
的考虑，槽体42c设置有两个。

[0052] 作为上述实施例的优选，杆体42a端部设置有棱柱形的安装槽42d，动力单元5端部设置有与安装槽42d适配的凸起；其中，槽体42c与安装槽42d之间设置有第一通孔，凸起上
设置有第二通孔，弹性片42b上设置有第三通孔，搅拌单元4和动力单元5通过贯穿第一通
孔、第二通孔和第三通孔的连接件实现固定，连接件的两端均容纳在槽体42c内，且连接后
弹性片42b也全部容纳在槽体42c内。

[0053] 本优选方案中，提供了一种既可以对弹性片42b的形变动力进行优化，又可以对搅拌单元4和动力单元5的连接方式进行优化的方式。具体地，在对搅拌单元4和动力单元5进
行连接的过程中，采用以下步骤：

[0054] S1：将凸起插入安装槽42d内，确保配合完全；

[0055] S2：将连接件插入第一通孔、第二通孔和第三通孔中，并通过锁紧实现搅拌单元4和动力单元5的连接，此步骤中所采用的连接件可以为常规的螺栓或螺杆结构，端部通过螺
母锁紧即可。

[0056] 在上述步骤S2中，当连接件插入各可通孔后，搅拌单元4与动力单元5之间就已经完成预连接，随后通过螺母的锁紧，弹性片42b逐渐的回缩至槽体42c内，从而使得盖体3对
弹性片42b的阻挡解除，使得动力单元5可带动杆体42a进入容纳空间内，从而可执行搅拌动
作，且安装槽42d和凸起的配合可有效的实现动力的传输。

[0057] 在本优选方案中，还存在一个较为重要的技术效果，即，弹性片42b可作为弹性结构保证螺母对连接件锁紧的有效性，起到弹性垫片的作用，避免在搅拌过程中因振动等而
造成连接失效。

[0058] 作为上述实施例的优选，第一通孔和第二通孔的内径与连接件外径相等设置，从而可在连接件插入后，即可实现搅拌单元4和动力单元5间较为稳定的连接，避免在螺母锁
紧过程中的相对位置窜动。

[0059] 在实施过程中，为了允许弹性片42b在受到挤压时能够形变回缩，第三通孔的截面面积需要大于第一通孔和第二通孔的截面面积，而为了保证其形变过程中的形状稳定性，
第三通孔为一字孔，且长度方向沿杆体42a轴线方向设置，宽度等于第一通孔直径，一字孔
的两侧壁与连接件之间的贴合关系可保证弹性片42b在形变过程中的形状稳定性。

[0060] 出于密封性的考虑，动力单元5包括连接杆，与杆体42a连接实现动力传输；盖体3上的通孔与连接杆和杆体42a等直径设置，且内壁嵌设有密封圈。通过密封圈的设置，使得
杆体42a和连接杆在通孔中窜动的过程中，均可实现有效的密封，避免空气的流入，通过此
种方式也使得搅拌单元4在第二状态时可作为通孔的密封结构。

[0061] 为了延长密封圈的使用寿命，杆体42a与连接杆对接的端部外围均成平滑的收缩状，从而避免在移动过程中对密封圈造成损伤。

[0062] 作为搅拌单元4保持第二状态的另一种实施方式，安装头42上设置有限位凸沿43，限位凸沿43至少局部为磁性结构，盖体3内壁与磁性结构对应设置有异性磁极。

[0063] 具体地，在通过动力单元5向上拉动搅拌单元4至限位凸沿43与异形磁极接触时，搅拌单元4即可实现与异性磁极的吸合，此时将动力单元5移除仍然能够使得搅拌单元4稳
定的保持在第二状态下。

[0064] 其中，限位凸沿43上的磁性结构可以为内嵌结构或者外置结构，当为内嵌结构时，外部可覆盖密封圈结构，从而在与异形磁极吸合时，密封圈可受到挤压而实现密封，从而保
证第二状态下容纳空间的密封性。

[0065] 通过本发明的技术方案，解决了分离式搅拌机引入更多氧化缺陷的问题，解决了搅拌过程中炉口与炉底温差较大问题，节省了保护气流量，为制备高性能颗粒增强镁基复
合材料的制备工艺提供了高效解决方案。

[0066] 当需要进行搅拌时，在盖体3外部对搅拌单元4和动力单元5进行连接，连接后通过动力单元5将搅拌单元4推入容纳空间内，随后通过动力单元5向搅拌单元4提供动力输出，
使得搅拌桨41进行转动搅拌，其中，根据现有技术，动力单元5的电机位于盖体3外部，而通
过电机带动转动的连接杆则可插入容纳空间内；当搅拌完成后，通过动力组件5拉动搅拌单
元4向上运动，直至安装头42局部到达盖体3外部后，停止运动，解除搅拌单元4和动力组件5
的连接即可，此时搅拌单元4可实现盖体3上通孔的密封，而动力组件5则可用于其他搅拌过
程。

[0067] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原
理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进
都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界
定。