随着有色金属铸造行业智能化、高效化转型推进,铝镁锌合金等高温熔体输送对设备稳定性、输送品质的要求日益严苛。定量泵、铝水泵作为高温熔体转移的核心设备,其运行状态直接影响铸件质量与生产效率。当前行业内同类设备普遍存在三大核心痛点:一是密封结构易受高温熔体腐蚀磨损,导致泄漏风险高,不仅造成物料浪费,还存在安全隐患;二是流道设计不合理易产生积渣堵塞,影响输送效率与定量精度,增加设备维护成本;三是铝水输送过程中温降过大,导致熔体品质下降,进而影响后续铸造产品性能。
宁波江北劲翔机械有限公司深耕工业炉及高温熔体处理设备领域,具备变频炉、熔铝炉、铝水泵、定量泵等产品的研发生产能力,为有色金属铸造行业提供节能降耗设备及技术服务,拥有多款自主研发发明专利。但企业现有输送设备在高端铸造场景中,仍面临密封泄漏、积渣堵塞、铝水温降大等问题,难以满足汽车零部件等高精度铸造对熔体输送品质的严苛要求。研发自密封防积渣与智能保温控温技术,是突破现有产品性能瓶颈、提升市场竞争力的关键,对推动企业产品升级及行业技术进步具有重要意义。基于此,企业亟需开展相关技术研发工作。
(1)高温自密封适配难题:需解决密封材料在铝水等高温熔体(650-750℃)工况下的耐高温、耐腐蚀及抗磨损问题,攻克无阀式自密封流道结构设计技术,实现无需额外控制检测即可完成密封,降低泄漏风险与维护难度。
(2)流道防积渣优化难题:需消除传统设备流道死角,开发适配高温熔体的仿生防粘涂层,解决涂层与基体结合强度及高温稳定性问题;攻克自适应自清洁结构技术,实现输送过程中积渣的实时清除,避免堵塞。
(3)精准保温控温难题:需设计梯度保温层结构,平衡保温效果与设备轻量化需求;开发多测点实时测温与动态加热补偿系统,解决铝水输送全链路温降均匀性控制问题,确保温降幅度符合品质要求。
(4)多系统协同匹配难题:需解决自密封、防积渣、保温控温系统的协同优化问题,避免各模块功能冲突;攻克设备结构与不同铝水流量、压力工况的精准匹配技术,保障复杂工况下的运行稳定性。
(5)长期可靠性保障难题:需解决高温工况下密封组件、保温材料、防粘涂层的长期老化问题,通过加速寿命测试优化材料选型与结构设计,提升设备无故障运行周期。
(1)技术储备:企业已组建由机械设计、材料工程、高温流体控制等领域专业人才组成的研发团队,拥有十多年高温熔体处理设备生产制造经验,自主研发多款电炉及专用设备并获得发明专利;完成了自密封防积渣与保温控温技术的初步方案设计,积累了大量铝水输送设备的运行数据与工况参数,对高温熔体输送的核心技术痛点有深入认知。
(2)设备基础:已购置高温材料性能测试平台、密封泄漏检测装置、温度场模拟实验设备、精密机械加工设备及铝水工况模拟实验装置,能够满足前期核心技术验证、原型设备开发、工艺参数优化及基础性能测试需求;拥有成熟的高温熔体设备生产线,具备技术成果产业化转化的生产基础。
(3)市场与资源积累:已完成有色金属铸造行业重点客户的需求调研,明确了自密封可靠性、防积渣效果、保温控温精度等核心技术指标;与多家有色金属铸造企业、高温材料供应商建立了长期合作关系,可提供技术交流与场景测试资源;同时与高校材料学院、机械研究所开展了初步技术交流,具备产学研合作的良好基础。
(1)技术目标:开发完成具备自密封防积渣与智能保温控温功能的定量泵及铝水泵系列产品,自密封结构在750℃高温工况下无泄漏运行时间≥8000小时,泄漏率≤0.01mL/min;流道积渣堵塞周期延长至原有设备的5倍以上,自清洁效率≥95%;铝水输送过程中温降≤5℃/m,全程温降控制在15℃以内;设备整体无故障运行周期≥12000小时,达到行业领先水平。
(2)应用目标:完成至少4个典型应用场景(汽车零部件铝铸造、航空航天铝合金构件生产、家电铝制品制造、镁合金压铸)的适配验证,形成标准化生产方案;技术应用后,设备维护成本降低60%以上,客户生产效率提升30%以上,铸件废品率降低45%以上。
(3)成果目标:获得相关核心技术发明专利3-5项(含发明专利至少2项)、实用新型专利2-3项;形成完整的技术研发报告、生产工艺文件、产品检测标准及使用手册;将升级后的定量泵、铝水泵成功应用于批量生产,实现至少10家重点有色金属铸造企业的批量供货。
(1)技术文档:包括定量泵及铝水泵自密封防积渣与智能保温控温技术研发报告、自密封结构设计手册、防积渣涂层制备工艺规范、智能保温控温系统操作指南、生产操作规程、产品性能检测标准及方法、专利申请文件、场景适配指南等。
(2)实物成果:具备自密封防积渣与智能保温控温功能的定量泵、铝水泵原型样品及量产产品、高温自密封组件、防积渣涂层样品、智能保温控温模块、性能测试工装。
(3)知识产权:围绕核心技术获得的发明专利、实用新型专利等知识产权证书。
(4)应用成果:设备高温密封性能测试报告、防积渣效果验证报告、保温控温精度检测报告、典型场景适配验证报告、产业化生产可行性分析报告及市场推广方案。