小型喷射轧制成形机的设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：为了降低传统铸造-轧制工艺的能耗，singer 等人发明了将熔融金属喷射沉积到旋转辊上并直接轧制成带材的一体化工艺，即喷射轧制工艺，此后其学生 brooks 等人发展了该技术，成立了 osprey 公司，并于 1974 年将喷射沉积技术应用于锻造毛坯的生产，发明了著名的 osprey 工艺，设计制造了多种 osprey 成套设备，取得了多项专利，使喷射成形技术获得了迅速发展。而后，喷射成形技术受到钢铁、汽车、航空、航天等领域的广泛关注，成为研究热点，并得到进一步的发展，进入20世纪80年代后期，喷射成形技术已从单纯科学研究走向商业化生产阶段，在世界上已有30多家机构从事喷射成形商业化生产和开发研究工作，重要的研究机构有英国的 osprey 公司、swansea大学、sheffield 大学、瑞典 sandvik 公司、日本 sumitomo 重工业公司、德国mannesmann-demag 公司、美国 mit 及 drexel 大学、美国海军以及 ge 公司等。目前喷射成形技术制备的材料运用于多方面领域。美国还将喷射成形铝合金用于鱼雷壳、mk46的燃料箱、装甲板、导弹和航天飞机等零部件上。此外，德国、英国和前苏联均有该技术在军事装备上应用的报道。

目的和意义：为了提高材料性能（如：提高材料的强度、改善疲劳性能、抗腐蚀性能）和降低成本。喷射成形技术作为一种先进的金属成形工艺在世界范围内得到认可，已成为21世纪冶金领域三大前沿技术(熔融还原、近终形加工和半固态加工技术)之一。可以预见，随着人们对其机制和工艺的不断深入研究，对其设备不断完善，该技术与合金熔炼技术和后续致密化工艺结合，必将成为高性能材料的重要生产方式之一世界工业发达国家的喷射成形技术已进入商业化应用阶段，取得了显著的技术效果和可观的经济效益，成为高新技术的支柱产业。

2. 研究内容和预期目标

喷射轧制成型过程可分为两个截然不同但密切相关的阶段：喷射成形工艺阶段和轧制阶段：1.喷射成形工艺也称雾化喷射沉积成形工艺，该工艺是由金属熔体雾化以及雾化液滴沉积在基板上形成不同形状工件的两个基本过程组成。喷射成形装置主要由熔化室、雾化室和沉积器构成。2.轧制阶段，辊面上的沉积材料被拖到两个辊之间的间隙中，在那里沉积的材料被固结成完全致密板带材。轧制成型主要由轧辊、传动系统组成。

小型喷射轧制成形机的设计研究内容包括：

3. 研究的方法与步骤

1）查阅相关文献，搜集有关的资料。初步了解管坯喷射成形沉积技术的发展及应用。

2）对系统的结构、工作原理、特点有进一步的了解：在喷射成形工艺阶段中，熔化室的作用是熔炼金属，对于活泼金属可以在真空或保护气氛下进行熔炼。熔化室中的熔融金属，经过导液管而进入雾化室内。雾化室的上端是喷嘴，高压惰性气体如氮气或氩气送入喷嘴，经过环状排列的小孔或环缝向外高速喷射，使从导流管流出的金属熔液细流雾化成细小液滴，并形成雾化锥。雾化室的下部是沉积器，从喷嘴飞出的细小液滴经过动量传递过程，被高速气流加速而飞向沉积器。在飞行过程中，细小液滴通过能量传递失去热量而降温，使液滴抵达沉积器时半固态。然后辊面上的沉积材料被拖到两个辊之间的间隙中，经过两个轧辊的挤压，达到我们所需的板带材。

4. 参考文献

[1]高翔,曲静霞,张大雷,等.大型螺旋固化成型机及其性能[j].农业机械学报,2009,27(2):83-84.

[2]王森.杆挤压式生物质成型机的优化与设计[d].河南:河南农业大学,2008.

[3]刘圣勇,杨国峰,杨群发,等.挤压式生物质成型机优化设计与试验[j]. 农业机械学报.2010,41(7):96-100.

5. 计划与进度安排

2022.2.24-2022.3.10 收集资料，并完成英文文献翻译

2022.3.11-2022.3.29 撰写开题报告，完成开题工作

2022.3.30-2022.4.10 方案论证，确定工作原理以及结构分析