一种组合拼装铝合金控流棒及其制作方法

技术领域

本发明涉及铝合金铸造技术领域，特别是涉及一种组合拼装铝合金控流棒及其制作方法。

背景技术

在铝合金铸造工业上，为控制铝液流量，安装有控流系统设备，主要由控流棒(也称之为控流塞棒、流控棒等)、下注管组成。控流棒插入到下注管内，控流棒可在下注管内上下移动，控流棒移动到最下端时，控流棒下端的端头堵塞下注管，与下注管配合用于净化后的铝液控流，保证铝合金铸造参数稳定，控流棒上端部设置有吊装孔，方便与控制机构连接控制其升降。

这使得控流棒在使用时需要与铝合金液体接触，使得制作控流棒的材料有以下使用要求：材料对铝合金液体具有不沾性，材料对铝合金抗侵蚀，材料在使用过程中不断裂。且控流棒的端头在来回上升下降过程中对其本身有一定磨损，因此材料还需要具有耐磨性，且对其强度也需要有一定要求。

常规控流棒均采用单一材料制作，热膨胀系数低，不易开裂，但在特殊铝合金铸造过程中，4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金、7系铝合金、铝锂合金等合金对现有技术的常规控流棒的材料侵蚀，磨损，造成常规控流棒表面脱层脱落，致使控流棒与下注管的密封接触面不起密封作用，控流失去效果。

因此，需要一种组合拼装铝合金控流棒及其制作方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种组合拼装铝合金控流棒及其制作方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种组合拼装铝合金控流棒，所述控流棒为棒状结构，由上至下依次为棒身、端头；所述端头的长度为30-50mm；所述棒身远离端头的一端设置有吊装孔；

端头由材料B浇注而成，棒身由材料A浇注而成；

所述材料B的热膨胀系数大于材料A的热膨胀系数；

所述材料A为高硅氧1.9，材料B为高硅氧2.3。

本发明中对控流棒的直径、总长度则不再进行进一步的限制，控流棒的直径、总长度，是与其配合使用的下注管相匹配的，本领域技术人员可根据实际的使用需求来设计其直径以及总长度。

优选的，所述高硅氧1.9包括以下成分：59.0wt％的SiO

优选的，所述高硅氧1.9的热膨胀系数为0.5×10

优选的，所述高硅氧1.9的粒度为不超过0.9mm。

具体的，高硅氧1.9还包括以下指标：高硅氧1.9的最高使用温度为982℃，高硅氧1.9的材料用量为1.99g/cm

表1高硅氧1.9的物理指标

优选的，所述高硅氧2.3包括以下成分：46.0wt％的SiO

优选的，所述高硅氧2.3的热膨胀系数为0.65×10

优选的，所述高硅氧2.3的粒度为不超过4.75mm。

具体的，高硅氧2.3还包括以下指标：高硅氧2.3的最高使用温度为1093℃，高硅氧2.3的材料用量为2.32g/cm

表2高硅氧2.3.的物理指标

本发明还包括一种组合拼装铝合金控流棒的制作方法，包括以下步骤：

S1浇注，选择与控流棒相匹配的模具，将高硅氧2.3与水混合得到泥料B，将高硅氧1.9与水混合得到泥料A；泥料A中，水的用量为泥料A总质量的3-9wt％；泥料B中，水的用量为泥料B总质量的3-9wt％；在模具中浇注泥料B，形成端头；随后浇注泥料A，形成棒身，得到浇注后的模具；

S2脱模，浇注后的模具在常温常压下静置一天后脱模，然后养护两天，得到控流棒坯体；

S3烧结，将步骤S2获得的坯体在750℃温度下烧结3h，得到控流棒成品。

具体的，还包括以下步骤：选择与控流棒相匹配的模具后，根据控流棒的成品设计图，计算出棒身以及端头的体积，根据高硅氧1.9的材料用量为1.99g/cm

高硅氧2.3、高硅氧1.9在与水混合时，水的用量能满足浇注成型即可，在浇注成型的基础上，水的用量越少越好。

本发明的作用原理：

本发明通过提高控流棒的材料的抗侵蚀性能，耐磨性能，来防止控流棒表面脱层脱落，并同时保证控流棒整体材料不易断裂。

虽然控流棒整体能够选择抗侵蚀性能良好的材料，但是其由于热膨胀系数大的材料在使用中易断裂或材料成本或加工成本高。选择低热膨胀系数的单一材料制作控流棒，虽然不易断裂，但是抗侵蚀耐磨性能稍差，上述选择均存在各种不足。为解决以上问题，本发明在控流棒的不同部位使用不同的材料，采用两种材料拼装组合，有效的避免了各自材料缺陷，利用各自材料优点，设计制作了一种新的控流棒。

本发明采用热膨胀系数低的材料高硅氧1.9(抗裂性能好，抗侵蚀稍差)，用于控流棒的棒身；控流棒与下注管接触部位，即控流棒的端头采用抗侵蚀良好的材料高硅氧2.3(热膨胀系数大，抗侵蚀性能好，强度高耐磨)。

由于控流棒的棒身的侵蚀不影响控流棒与下注管的接触面的密封，热膨胀系数小不易开裂；控流棒的端头采用抗侵蚀材料，虽然热膨胀系数大，但是由于端头与密封面的高度相比长度极短(密封面的高度不超过100mm)，因此绝对膨胀量较低，整体产生热应力极小，所以整体的控流棒不易开裂。

本发明的高硅氧1.9，热膨胀系数低，为0.5×10

本发明使用的为高硅氧1.9、高硅氧2.3，两者均耐火混凝土浇注料，保持初凝和终凝时间相差不超过一个小时(浇注料初凝与终凝时间的限制，主要是为了在操作过程中把控浇注料配置的时间，避免在配置后没有浇注就凝固。本领域技术人员可更具改时间限制来调整浇注料的配置时间，在此不再进一步的详细描述)，同步固化可以降低固化过程产生应力。

本发明的制作方法中，是在模具内先浇注高硅氧2.3，接着浇注高硅氧1.9，然后使得两种材料在凝固过程中充分固化为一体。

本发明中，高硅氧2.3高度一般控制在30～50mm高度即可(即控流棒的端头的长度)。控制高硅氧2.3材料高度，可以防止受热膨胀量过大造成应力大而开裂。另一方面控制高度可以使得控流棒与下注管接触的地方抗侵蚀、耐磨而不脱落。经过烧结，两种材料可以很好地通过热处理结合在一起而不断裂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的控流棒，采用两种材料浇注而成，制作方法简单，成本低；制作得到的控流棒抗侵蚀性能好，耐磨性能好，控流棒表面不易脱层脱落，且控流棒整体不易断裂。

附图说明

图1为本发明中的控流棒的结构示意图；

图2为本发明的控流棒与下注管之间的使用状态示意图。

图中：1、控流棒；2、棒身；3、端头；4、吊装孔；5、下注管；6、密封面。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1、图2所示，一种组合拼装铝合金控流棒，所述控流棒1为棒状结构，由上至下依次为棒身2、端头3；所述端头3的长度为30-50mm；所述棒身1远离端头3的一端设置有吊装孔4；

端头由材料B浇注而成，棒身由材料A浇注而成；所述材料A为高硅氧1.9，材料B为高硅氧2.3。

在实际的使用中，控流棒1插入到下注管5内，端头3与下注管5的内侧壁抵接形成密封面6，将整个下注管5封堵。

所述高硅氧1.9包括以下成分：59.0wt％的SiO

高硅氧2.3包括以下成分：46.0wt％的SiO

一种组合拼装铝合金控流棒的制作方法，包括以下步骤：

S1浇注，选择与控流棒相匹配的模具，根据控流棒的成品设计图，计算出棒身以及端头的体积，根据高硅氧1.9的材料用量为1.99g/cm

将高硅氧2.3与水混合得到泥料B，将高硅氧1.9与水混合得到泥料A；泥料A中，水的用量为泥料A总质量的6wt％；泥料B中，水的用量为泥料B总质量的6wt％；在模具中浇注泥料B，形成端头；随后浇注泥料A，形成棒身，得到浇注后的模具；

S2脱模，浇注后的模具在常温常压下静置一天后脱模，然后养护两天，得到控流棒坯体；

S3烧结，将步骤S2获得的坯体在750℃温度下烧结3h，得到控流棒成品。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。