一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，包括底座、密閉容器、攪拌桿和超聲波探頭，密閉容器包括外殼和頂蓋，外殼安裝在底座上，外殼內設有爐膛，爐膛內側設有電爐絲，爐膛內設有金屬坩堝，頂蓋頂部固定有導向殼，導向殼內設有安裝座，導向殼上穿設有絲杠，絲杠下端與安裝座螺紋連接，超聲波探頭上端安裝在安裝座上，安裝座上還安裝有攪拌電機，攪拌桿上端與攪拌電機輸出軸固連，攪拌桿和超聲波探頭的下部均位于金屬坩堝內，外殼底部安裝有漏料缸筒，漏料缸筒上端與金屬坩堝連通，外殼側部安裝有滑動片。本實用新型能使陶瓷顆粒在金屬基體中均勻分散，實現了兩者在微米級乃至納米級的均勻混合，防止金屬基體吸氣氧化。
【專利說明】
一種陶瓷顆粒増強金屬基復合材料制備裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種復合材料制備裝置，尤其是涉及一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置。
【背景技術】
[0002]陶瓷顆粒增強金屬基復合材料具有密度小、比強度高、比模量大等特點，且力學性能和物理性能優良，回收性能、切削加工性能、耐磨性能和耐高溫性能均較好，因此被廣泛應用于新興技術領域。
[0003]目前，制備銅合金、鋁合金、鋅合金、鎂合金等半固態金屬漿料或坯料通常采用機械攪拌裝置。由于陶瓷顆粒和金屬基體間相容性較差，單一的機械攪拌法制備的陶瓷顆粒增強金屬基復合材料通常存在混合不均勻的現象，陶瓷顆粒易產生毫米級團聚現象，而且易形成縮松或氣孔，從而使復合材料的物理、化學及力學性能會受到很大影響，嚴重制約了陶瓷增強金屬基復合材料的應用與發展。
[0004]超聲波作用于金屬熔體時，熔體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，產生大量小氣泡，這種效應稱為空化。利用超聲波震蕩產生的空化效應可以使機械攪拌制備的復合材料中的相鄰團聚體之間產生有力撞擊，從而實現對復合材料微米級乃至納米級的均勻混合，使陶瓷顆粒在金屬基體中分散均勻。
[0005]為此，設計一種基于機械攪拌和超聲波震蕩復合效應的陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置是十分必要的。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其結構簡單、設計合理、操作方便且使用安全可靠，通過機械攪拌和超聲波震蕩的協同效應，能有效使陶瓷顆粒在金屬基體中均勻分散，實現了陶瓷顆粒與金屬基熔體在微米級乃至納米級的均勻混合，同時防止金屬基體吸氣氧化，消除縮松和氣孔現象，有利于連續作業。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:包括底座、密閉容器、攪拌桿和超聲波探頭，所述密閉容器包括外殼和頂蓋，所述頂蓋設置在外殼的上方且與外殼固定連接，所述外殼固定安裝在底座上，所述外殼內設置有爐膛，所述爐膛的內側設置有電爐絲，所述爐膛內設置有金屬坩禍，所述頂蓋的頂部固定有導向殼，所述導向殼內設置有安裝座，所述導向殼上穿設有絲杠，所述絲杠的下端與安裝座螺紋連接且絲杠帶動安裝座能夠沿著導向殼的內壁上下滑動，所述超聲波探頭的上端安裝在安裝座上，所述安裝座上還安裝有攪拌電機，所述攪拌桿的上端與攪拌電機的輸出軸固定連接，所述攪拌桿的下部和超聲波探頭的下部均位于金屬坩禍內，所述外殼的底部安裝有漏料缸筒，所述漏料缸筒的上端與金屬坩禍連通，所述外殼的側部安裝有用于啟閉漏料缸筒的滑動片。
[0008]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼上安裝有用于帶動頂蓋上下移動的外殼移動驅動機構，所述外殼移動驅動機構包括千斤頂和升降連桿，所述千斤頂的活塞桿與升降連桿的一端連接，所述升降連桿的另一端與頂蓋連接，所述千斤頂安裝在外殼的左側壁上。
[0009]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述頂蓋的頂部通過螺釘和第一銷釘固定有密封座，所述密封座位于安裝座內，所述攪拌桿和超聲波探頭均穿過密封座和頂蓋，所述攪拌桿與密封座之間設置有第一密封墊，所述超聲波探頭與密封座之間設置有第二密封墊，所述攪拌桿與頂蓋之間設置有第一唇型密封圈，所述超聲波探頭與頂蓋之間設置有第二唇型密封圈。
[0010]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼上安裝有漏料氣缸，所述漏料氣缸的活塞桿與滑動片連接。
[0011 ]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼上安裝有對金屬坩禍抽真空的抽真空接口和用于測量金屬坩禍內壓力的壓力表。
[0012]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼為空心結構，所述外殼的下部設置有進水口，所述外殼的上部設置有出水口。
[0013]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼上安裝有熱電偶座，所述熱電偶座上安裝有用于測量爐膛內溫度的熱電偶。
[0014]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼上安裝有電極密封座，所述電爐絲的兩端均連接有電極片，所述電極片的中部設置有密封絕緣套筒，所述電極片安裝在電極密封座上。
[0015]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼與爐膛之間設置有碳氈保溫層，所述外殼的上端設置有保溫蓋板，所述保溫蓋板與金屬坩禍緊密接觸。
[0016]上述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼通過第一螺栓和第二銷釘固定安裝在底座上，所述頂蓋通過第二螺栓與外殼固定連接。
[0017]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0018]1、本實用新型結構簡單、設計合理且使用安全可靠。
[0019]2、本實用新型通過機械攪拌和超聲波震蕩的協同效應，機械攪拌可以實現宏觀上陶瓷顆粒在金屬基熔體中的分散，超聲波震蕩可以解決陶瓷顆粒的團聚問題，能有效使陶瓷顆粒在金屬基體中均勻分散，既能實現陶瓷顆粒的宏觀混合，又實現了陶瓷顆粒與金屬基恪體在微米級乃至納米級的均勾混合。
[0020]3、本實用新型在外殼上安裝有對金屬坩禍抽真空的抽真空接口，可以防止金屬基體吸氣氧化，消除縮松和氣孔現象，有利于連續作業。
[0021]4、本實用新型在使用時，通過轉動絲杠可以實現攪拌桿和超聲波探頭的上下移動，通過操作千斤頂使得頂蓋升起，通過操作漏料氣缸使得滑動片移動，操作方便，使用安全可靠。
[0022]下面通過附圖和實施例，對本實用新型做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0024]圖2為本實用新型密封座和頂蓋的位置關系示意圖。
[0025]圖3為本實用新型外殼、電爐絲、電極片和密封絕緣套筒的位置關系示意圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]I—絲杠；2—導向殼；3—安裝座；
[0028]4—密封座；5—頂蓋；6—第二螺栓；
[0029]7 一出水口；8—壓力表；9 一碳氈保溫層；
[0030]10一抽真空接口 ；11 一超聲波探頭；12—外殼；
[0031]13 一滑動片；14 一漏料氣缸；15—第一螺檢；
[0032]16—底座；17—漏料缸筒；18 一第二銷釘；
[0033]19—進水口；20—爐膛；21—電極密封座；
[0034]22—千斤頂；23—熱電偶座；24—電爐絲；
[0035]25—金屬坩禍；26—攪拌桿；27—升降連桿；
[0036]28 一保溫蓋板；29—攬摔電機；30—螺釘；
[0037]31-1—第一密封墊；31-2—第二密封墊；32—第一銷釘；
[0038]33-1—第一唇型密封圈；33-2—第二唇型密封圈；34—電極片；
[0039]35 一熱電偶；36—密封絕緣套筒。
【具體實施方式】
[0040]如圖1所示，本實用新型包括底座16、密閉容器、攪拌桿26和超聲波探頭11，所述密閉容器包括外殼12和頂蓋5，所述頂蓋5設置在外殼12的上方且與外殼12固定連接，所述外殼12固定安裝在底座16上，所述外殼12內設置有爐膛20，所述爐膛20的內側設置有電爐絲24，所述爐膛20內設置有金屬坩禍25，所述頂蓋5的頂部固定有導向殼2，所述導向殼2內設置有安裝座3，所述導向殼2上穿設有絲杠I，所述絲杠I的下端與安裝座3螺紋連接且絲杠I帶動安裝座3能夠沿著導向殼2的內壁上下滑動，所述超聲波探頭11的上端安裝在安裝座3上，所述安裝座3上還安裝有攪拌電機29，所述攪拌桿26的上端與攪拌電機29的輸出軸固定連接，所述攪拌桿26的下部和超聲波探頭11的下部均位于金屬坩禍25內，所述外殼12的底部安裝有漏料缸筒17，所述漏料缸筒17的上端與金屬坩禍25連通，所述外殼12的側部安裝有用于啟閉漏料缸筒17的滑動片13。
[0041]如圖1所示，所述外殼12上安裝有用于帶動頂蓋5上下移動的外殼移動驅動機構，所述外殼移動驅動機構包括千斤頂22和升降連桿27，所述千斤頂22的活塞桿與升降連桿27的一端連接，所述升降連桿27的另一端與頂蓋5連接，所述千斤頂22安裝在外殼12的左側壁上。使用時，操作千斤頂22，可實現頂蓋5上下移動。
[0042]如圖1和圖2所示，所述頂蓋5的頂部通過螺釘30和第一銷釘32固定有密封座4，所述密封座4位于安裝座3內，所述攪拌桿26和超聲波探頭11均穿過密封座4和頂蓋5，所述攪拌桿26與密封座4之間設置有第一密封墊31-1，所述超聲波探頭11與密封座4之間設置有第二密封墊31-2，所述攪拌桿26與頂蓋5之間設置有第一唇型密封圈33-1，所述超聲波探頭11與頂蓋5之間設置有第二唇型密封圈33-2。
[0043]如圖1所示，所述外殼12上安裝有漏料氣缸14，所述漏料氣缸14的活塞桿與滑動片13連接。使用時，操作漏料氣缸14，可使滑動片13移動，以實現漏料缸筒17啟閉。
[0044]如圖1所示，所述外殼12上安裝有對金屬坩禍25抽真空的抽真空接口10和用于測量金屬i甘禍25內壓力的壓力表8。
[0045]如圖1所示，所述外殼12為空心結構，所述外殼12的下部設置有進水口19，所述外殼12的上部設置有出水口 7。
[0046]如圖1所示，所述外殼12上安裝有熱電偶座23，所述熱電偶座23上安裝有用于測量爐膛20內溫度的熱電偶35，熱電偶35可實時測量爐膛20內的溫度。
[0047]如圖1和圖3所示，所述外殼12上安裝有電極密封座21，所述電爐絲24的兩端均連接有電極片34，所述電極片34的中部設置有密封絕緣套筒36，所述電極片34安裝在電極密封座21上。
[0048]如圖1所示，所述外殼12與爐膛20之間設置有碳氈保溫層9，所述外殼12的上端設置有保溫蓋板28，所述保溫蓋板28與金屬坩禍25緊密接觸。
[0049]如圖1所示，所述外殼12通過第一螺栓15和第二銷釘18固定安裝在底座16上，所述頂蓋5通過第二螺栓6與外殼12固定連接。
[0050]本實用新型的工作原理為:首先通過轉動絲杠I使得安裝座3上升，則安裝座3帶動攪拌桿26和超聲波探頭11均升起;然后松開第二螺栓6，通過操作千斤頂22使得升降連桿27上升，使頂蓋5升起，轉動頂蓋5使其從外殼12上移開，并取出保溫蓋板28后，將配置好的金屬和陶瓷顆粒的混合物一起置于金屬坩禍25內；再蓋上保溫蓋板28，將頂蓋5復位，并用第二螺栓6緊固。在抽真空接口 10處外接真空栗將金屬坩禍25抽至真空狀態，這時接通電源，設定爐膛20的加熱溫度、加熱時間和保溫時間，使電爐絲24通電，對爐膛20和金屬坩禍25加熱，熱電偶35實時測量爐膛20的溫度，進而控制電爐絲24通電與否。待金屬熔化后，轉動絲杠I使攪拌桿26和超聲波探頭11均下降至漿料中，接通攪拌電機29和超聲波探頭11的電源，在攪拌桿26的攪拌作用和超聲波探頭11的震蕩效應的綜合作用下，使陶瓷顆粒在金屬基體中分散均勻。攪拌、震蕩一定時間后，切斷電爐絲24、攪拌電機29和超聲波探頭11的電源，在漏料缸筒17的正下方放置成型模具，操作漏料氣缸14使滑動片13移動，則復合漿料在重力作用下通過漏料缸筒17流出，進入模具中，實現鑄造成型，獲得優質的陶瓷顆粒增強金屬基復合材料的鑄件。
[0051]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變換，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:包括底座(16)、密閉容器、攪拌桿(26)和超聲波探頭(11)，所述密閉容器包括外殼(12)和頂蓋(5)，所述頂蓋(5)設置在外殼(12)的上方且與外殼(12)固定連接，所述外殼(12)固定安裝在底座(16)上，所述外殼(12)內設置有爐膛(20)，所述爐膛(20)的內側設置有電爐絲(24)，所述爐膛(20)內設置有金屬坩禍(25)，所述頂蓋(5)的頂部固定有導向殼(2)，所述導向殼(2)內設置有安裝座(3)，所述導向殼(2)上穿設有絲杠(I)，所述絲杠(I)的下端與安裝座(3)螺紋連接且絲杠(I)帶動安裝座(3)能夠沿著導向殼(2)的內壁上下滑動，所述超聲波探頭(11)的上端安裝在安裝座(3)上，所述安裝座(3)上還安裝有攪拌電機(29)，所述攪拌桿(26)的上端與攪拌電機(29)的輸出軸固定連接，所述攪拌桿(26)的下部和超聲波探頭(11)的下部均位于金屬坩禍(25)內，所述外殼(12)的底部安裝有漏料缸筒(17)，所述漏料缸筒(I7)的上端與金屬坩禍(25)連通，所述外殼(12)的側部安裝有用于啟閉漏料缸筒(17)的滑動片(13)。2.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)上安裝有用于帶動頂蓋(5)上下移動的外殼移動驅動機構，所述外殼移動驅動機構包括千斤頂(22)和升降連桿(27)，所述千斤頂(22)的活塞桿與升降連桿(27)的一端連接，所述升降連桿(27)的另一端與頂蓋(5)連接，所述千斤頂(22)安裝在外殼(12)的左側壁上。3.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述頂蓋(5)的頂部通過螺釘(30)和第一銷釘(32)固定有密封座(4)，所述密封座(4)位于安裝座(3)內，所述攪拌桿(26)和超聲波探頭(11)均穿過密封座(4)和頂蓋(5)，所述攪拌桿(26)與密封座(4)之間設置有第一密封墊(31-1)，所述超聲波探頭(11)與密封座(4)之間設置有第二密封墊(31-2)，所述攪拌桿(26)與頂蓋(5)之間設置有第一唇型密封圈(33-1)，所述超聲波探頭(11)與頂蓋(5)之間設置有第二唇型密封圈(33-2)。4.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)上安裝有漏料氣缸(14)，所述漏料氣缸(14)的活塞桿與滑動片(13)連接。5.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)上安裝有對金屬坩禍(25)抽真空的抽真空接口(10)和用于測量金屬坩禍(25)內壓力的壓力表(8)。6.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)為空心結構，所述外殼(12)的下部設置有進水口(19)，所述外殼(12)的上部設置有出水口(7)。7.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)上安裝有熱電偶座(23)，所述熱電偶座(23)上安裝有用于測量爐膛(20)內溫度的熱電偶(35)。8.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)上安裝有電極密封座(21)，所述電爐絲(24)的兩端均連接有電極片(34)，所述電極片(34)的中部設置有密封絕緣套筒(36)，所述電極片(34)安裝在電極密封座(21)上。9.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)與爐膛(20)之間設置有碳氈保溫層(9)，所述外殼(12)的上端設置有保溫蓋板(28)，所述保溫蓋板(28)與金屬坩禍(25)緊密接觸。10.按照權利要求3所述的一種陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備裝置，其特征在于:所述外殼(12)通過第一螺栓(15)和第二銷釘(18)固定安裝在底座(16)上，所述頂蓋(5)通過第二螺栓(6)與外殼(12)固定連接。
【文檔編號】C22C1/10GK205676526SQ201620633077
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日 公開號201620633077.7, CN 201620633077, CN 205676526 U, CN 205676526U, CN-U-205676526, CN201620633077, CN201620633077.7, CN205676526 U, CN205676526U
【發明人】杜雙明, 孔令明
【申請人】西安科技大學