制備規則多孔金屬材料的方法和裝置與流程

本發明屬于板材成型技術領域，更具體地說，是涉及一種制備規則多孔金屬材料的方法和裝置。

背景技術：

中國發明專利申請cn104032157a，該技術方案公開了金屬單元胞體的結構構成和將金屬單元胞體陣列疊加連接的步驟(即單元胞體的空間堆切和疊加的方式)，同時提出了利用釬焊或膠粘的方式實現制備多空金屬材料的連接方式。但是，要實現該技術方案所述的制備方法來生產多孔金屬材料，必須要將數量極為龐大的單元胞體進行排列和堆砌，然后才能進行后續的釬焊或膠粘工序。然而，對于如何能夠高效、有序地進行排列和堆砌金屬單元胞體這方面的工序操作，該技術方案并沒有具體實現方案。

中國發明專利申請cn104625279a，雖然該技術方案能把數量龐大的金屬單元胞體有條不紊地逐步組裝形成整體的多孔金屬材料結構，但該技術方案的實現方法是按點到線，再由線到面，最后再由面到體的方式去排列和堆砌金屬單元胞體，生產效率低下，無法滿足批量生產使用多孔金屬材料的需求。

中國發明專利申請cn105328336a，其技術方案以激光焊接金屬單元胞體的方式來制備多孔金屬材料。利用該技術方案進行生產制備多孔金屬材料，需要對金屬單元胞體之間所形成的間隙進行一一激光焊接，生產制備效率明顯低下，無法滿足批量生產使用多孔金屬材料的需求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種制備規則多孔金屬材料的方法和裝置，以解決現有技術中存在的無法高效、有序地對形成多孔金屬材料的金屬單元胞體進行排列和堆砌而導致制備生產效率低下的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種制備規則多孔金屬材料的裝置，包括：振動盤，振動盤具有平整的堆砌面；固定板，固定板的一端固定連接在振動盤的堆砌面上，且固定板的板平面與堆砌面相垂直；第一推板，第一推板能夠移動地連接在振動盤上，第一推板的板平面與堆砌面相垂直，第一推板的一側與固定板相接，第一推板的板平面與固定板的板平面相垂直；第二推板，第二推板能夠移動地連接在振動盤上，第二推板的板平面與堆砌面相垂直，第二推板的一側與第一推板的板平面相接，第二推板的板平面與第一推板的板平面相垂直；第三推板，第三推板能夠移動地連接在振動盤上，第三推板的板平面與堆砌面相垂直，第三推板的一側與第二推板的板平面相接，第三推板的板平面與第二推板的板平面相垂直，且第三推板的板平面與固定板的一側相接；其中，固定板、第一推板、第二推板及第三推板之間形成的堆砌空間能夠逐漸縮小或者逐漸擴大。

進一步地，第一推板驅動連接有第一推動機構，第一推動機構的動力輸出方向與固定板的板平面及堆砌面均平行；第二推板驅動連接有第二推動機構，第二推動機構的動力輸出方向與第一推動機構的動力輸出方向相垂直。

進一步地，固定板的板平面上開有第一導向槽，第一推板的相應側邊上設置有延伸進第一導向槽的第一導向凸柱；第三推板的板平面上開有第二導向槽，固定板的相應側邊上設置有延伸進第二導向槽的第二導向凸柱。

進一步地，第一推板的板平面上開有第三導向槽，第二推板的相應側邊上設置有延伸進第三導向槽的第三導向凸柱。

進一步地，第二推板的板平面上開有第四導向槽，第三推板的對應側邊上設置有延伸進第四導向槽的第四導向凸柱。

根據本發明的另一方面，提供了一種制備規則多孔金屬材料的方法，應用前述的制備規則多孔金屬材料的裝置進行制備生產多孔金屬材料，該制備規則多孔金屬材料的方法包括以下步驟：

啟動振動盤使得制備規則多空金屬材料的裝置處于振動狀態；

向堆砌空間內放入預定量的金屬單元胞體以及預定量的釬料粉末；

在振動盤振動的過程中，同時移動第一推板、第二推板及第三推板以使堆砌空間逐漸縮小，并使金屬單元胞體形成穩定形狀的多孔金屬材料型板；

對多孔金屬材料型板加熱以使釬料粉末熔融以對相鄰的金屬單元胞體之間的間隙進行釬焊。

進一步地，當應用前述的制備規則多孔金屬材料的裝置進行生產制備多孔金屬材料時，在步驟同時移動第一推板、第二推板及第三推板以使堆砌空間逐漸縮小的過程中，同時啟動第一推動機構與第二推動機構以分別向第一推板與第二推板施加推動力。

進一步地，在對多孔金屬材料型板加熱的過程中，加熱溫度高于釬料粉末的材料熔點溫度值，且加熱溫度低于金屬單元胞體的材料熔點溫度值，其中，金屬單元胞體的材料熔點溫度值高于釬料粉末的材料熔點溫度值。

進一步地，該制備規則多孔金屬材料的方法還包括步驟：制備金屬單元胞體，每個金屬單元胞體為立方體形狀，且立方體形狀的金屬單元胞體的每個側邊均設置為倒角過渡或圓角過渡。

利用該裝置對預定量的金屬單元胞體進行振動堆砌，能夠將所需制備規則多孔金屬材料的金屬單元胞體一次性放入后即可振動堆砌，然后通過固定板、第一推板、第二推板以及第三推板的移動對金屬單元胞體進行推壓成型，從而能夠高效、有序地對金屬單元胞體進行堆砌，提高了制備生產規則多孔金屬材料的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的制備規則多孔金屬材料的裝置的立體結構示意圖；

圖2為本發明實施例的向制備規則多空金屬材料的裝置中放入金屬單元胞體和釬料粉末的結構示意圖；

圖3為本發明實施例的同時移動第一推板、第二推板及第三推板的結構示意圖；

圖4為本發明的實施例的制備規則多孔金屬材料的方法的第一種實施方式的流程框圖；

圖5為本發明的實施例的制備規則多孔金屬材料的方法的第二種實施方式的流程框圖。

其中，圖中各附圖標記：

1、振動盤；2、固定板；

3、第一推板；4、第二推板；

5、第三推板；6、金屬單元胞體；

7、釬料粉末。

具體實施方式

為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至該另一個元件上。

需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

如圖1至圖3所示，本實施例的制備規則多孔金屬材料的裝置包括振動盤1、固定板2、第一推板3、第二推板4和第三推板5，振動盤1具有平整的堆砌面，固定板2的一端固定連接在振動盤1的堆砌面上，且固定板2的板平面與堆砌面相垂直，第一推板3能夠移動地連接在振動盤1上，第一推板3的板平面與堆砌面相垂直，第一推板3的一側與固定板2相接，第一推板3的板平面與固定板2的板平面相垂直，第二推板4能夠移動地連接在振動盤1上，第二推板4的板平面與堆砌面相垂直，第二推板4的一側與第一推板3的板平面相接，第二推板4的板平面與第一推板3的板平面相垂直，第三推板5能夠移動地連接在振動盤1上，第三推板5的板平面與堆砌面相垂直，第三推板5的一側與第二推板4的板平面相接，第三推板5的板平面與第二推板4的板平面相垂直，且第三推板5的板平面與固定板2的一側相接，其中，固定板2、第一推板3、第二推板4及第三推板5之間形成的堆砌空間能夠逐漸縮小或者逐漸擴大。

利用該裝置對預定量的金屬單元胞體6進行振動堆砌，能夠將所需制備規則多孔金屬材料的金屬單元胞體6一次性放入后即可振動堆砌，然后通過固定板2、第一推板3、第二推板4以及第三推板5的移動對金屬單元胞體6進行推壓成型，從而能夠高效、有序地對金屬單元胞體6進行堆砌，提高了制備生產規則多孔金屬材料的效率。

在本實施例中，第一推板3驅動連接有第一推動機構(未圖示)，第一推動機構的動力輸出方向與固定板2的板平面及堆砌面均平行；第二推板4驅動連接有第二推動機構(未圖示)，第二推動機構的動力輸出方向與第一推動機構的動力輸出方向相垂直。具體地，第一推動機構和第二推動機構可以采用驅動氣缸或者驅動油缸，當然還可以采用驅動電機配合運動轉換組件來試駕推動動力(運動轉換組件能夠將驅動電機的旋轉運動轉換為推動推板移動的直線運動)。當同時啟動第一推動機構和第二驅動機構時，第一推板3和第二推板4就會在推動力的作用下進行移動，此時，第三推板5則在第二推板4的移動推動下沿著固定板2的側邊移動。如圖3所示，圖中虛線所示為第一推動機構和第二驅動機構啟動之前，第一推板3、第二推板4和第三推板5所處的位置，當第一推動機構和第二推動機構啟動并施加動力，第一推板3、第二推板4和第三推板5三者同時移動(即：第一推板3與固定板2緊貼的同時，第一推板3沿圖中直角坐標系的y軸負方向移動，第二推板4與第一推板3緊貼的同時，第二推板4沿y軸的負方向以及x軸的正方向同時移動，第三推板5與第二推板4以及與固定板2緊貼的同時，第三推板5沿x軸的正方向移動)，使得堆砌空間逐漸縮小，對金屬單元胞體進行推壓成型。

優選地，為了能夠確保第一推板3、第二推板4以及第三推板5在移動過程中發生偏移或者側翻，因此，固定板2的板平面上開有第一導向槽(未圖示)，第一推板3的相應側邊上設置有延伸進第一導向槽的第一導向凸柱(未圖示)；第三推板5的板平面上開有第二導向槽(未圖示)，固定板2的相應側邊上設置有延伸進第二導向槽的第二導向凸柱(未圖示)，第一推板3的板平面上開有第三導向槽(未圖示)，第二推板4的相應側邊上設置有延伸進第三導向槽的第三導向凸柱(未圖示)，第二推板4的板平面上開有第四導向槽，第三推板5的對應側邊上設置有延伸進第四導向槽的第四導向凸柱。相鄰兩個推板之間通過各個導向槽與導向凸柱之間的配合，既能夠實現各個推板的移動導向，同時也能夠對相鄰兩個推板之間相互借力扶正而避免側翻。

根據本技術方案的另一方面，如圖4所示，提供了第一種制備規則多孔金屬材料的方法流程，該方法應用上述的制備規則多孔金屬材料的裝置進行制備生產多孔金屬材料。在該制備規則多孔金屬材料的方法中，包括以下步驟：

步驟20：啟動振動盤1使得制備規則多空金屬材料的裝置處于振動狀態；

步驟s30：向堆砌空間內放入預定量的金屬單元胞體以及預定量的釬料粉末；

步驟s40：在振動盤1振動的過程中，同時移動第一推板3、第二推板4及第三推板5以使堆砌空間逐漸縮小，此時則需要同時啟動第一推動機構與第二推動機構以分別向第一推板3與第二推板4施加推動力，并使金屬單元胞體6形成穩定形狀(此時可以利用固定板2、第一推板3、第二推板4以及第三推板5將金屬單元胞體6整體夾持固定住，并將四者脫離振動盤1)的多孔金屬材料型板；

步驟s50：對多孔金屬材料型板加熱以使釬料粉末熔融以對相鄰的金屬單元胞體之間的間隙進行釬焊，在加熱的過程中需要控制加熱溫度始終處于正常的加熱范圍以實現釬焊操作，即加熱溫度高于釬料粉末的材料熔點溫度值，且加熱溫度低于金屬單元胞體的材料熔點溫度值，其中，金屬單元胞體的材料熔點溫度值高于釬料粉末的材料熔點溫度值。

在加熱完成之后，工作人員將推壓成型的多孔金屬材料型板取出，從而實施步驟s60的冷卻工藝操作，如此獲得加工完成的規則多孔金屬材料的板材。

優選地，該制備規則多孔金屬材料的方法還包括步驟：制備金屬單元胞體，每個金屬單元胞體為立方體形狀，且立方體形狀的金屬單元胞體的每個側邊均設置為倒角過渡或圓角過渡。一般地，以沖壓、3d打印、發泡、倒模鑄造等各種工藝方式生產所獲得的金屬單元胞體6，其邊緣均存在一定程度的倒角或倒圓角(或者，加工完成各個金屬單元胞體6的大致輪廓以后，針對各個金屬單元胞體6的各個邊緣進行倒角或倒圓角的加工打磨)，因此，即使各個金屬單元胞體6整齊地、緊密地排列在一起，它們的倒角或倒圓角之間也會存在一定程度的縫隙，釬料粉末7則分布在這些縫隙之中。這樣，在釬焊時，受熱熔化成液態的釬料會借助毛細管作用沿金屬單元胞體6的縫隙流動鋪展、溶解滲透。

如圖5所示，提供了第二種制備規則多孔金屬材料的方法流程，與第一種制備規則多孔金屬材料的方法流程相比較，實際上第二種制備規則多孔金屬材料的方法流程將第一種制備規則多孔金屬材料的方法流程的步驟s20與步驟s30互換，也就是說，先啟動振動盤1實現振動后再將預定量的金屬單元胞體6和預定量的釬料粉末7放入，或者是先將預定量的金屬單元胞體6和預定量的釬料粉末7放入然后再啟動振動盤1，兩種實施操作的順序均可。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。