一种自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自进料搅拌摩擦挤出装置，包括支撑筒，支撑筒中设置有模具，模具中设置有第一搅拌头，第一搅拌头的侧壁和底部均设置有螺旋凹槽，第一搅拌头的侧壁上的螺旋凹槽由上而下依次分为进料段和混合段，第一搅拌头的底端与模具的底端存在间隔，第一搅拌头上设置有挤出端口；还包括一端通入模具的型腔内且正对混合段的送料筒，送料筒内设置有与送料筒同轴的螺杆，送料筒上还设置有与送料筒内部相通的第一进料斗；支撑筒的侧壁顶部设置有第二进料斗，第二进料斗一端穿过支撑筒的侧壁和模具的侧壁伸入模具的内部且正对进料段的顶部。本发明专利技术自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头实现了自动进料和连续挤出。

A Self-feeding Friction Stirring Extrusion Method, Device and Self-feeding Stirring Head

【技术实现步骤摘要】
一种自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头
本专利技术涉及材料成型
，特别是涉及一种自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头。
技术介绍
科学技术的迅速发展对材料的性能提出了越来越高的要求，传统材料已经存在一定的局限性，如铝合金弹性模量低、热膨胀系数大、钛合金热导率低等。金属基复合材料因具有高的比强度、比刚度和高温性能，已经成为很多企业和科研单位的研究重点。制备工艺是影响复合材料性能及应用的一个关键因素。在以往的制备方法如搅拌铸造法中先将基体金属熔化，再向熔融状态的基体金属中加入增强相如CNTs、SiC颗粒等，这种方法的不足是容易造成增强相与基体金属的分离以及结晶缺陷。现有技术中的搅拌摩擦挤出工艺虽然能够实现材料的挤出成型，且整个过程中材料并未熔化，避免了高温冷却过程中常见的缺陷，但需事先在筒形件中装好预先混合好的金属粉末，没有实现连续挤出，限制了其在工业中规模化地应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头，以解决上述现有技术存在的问题，实现自进料和连续挤出。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)元素粉末或合金粉末的机械混合；(2)自进料并送料；(3)搅拌头驱动材料向挤出端口迁移；(4)材料被挤出成形。优选地，所述的元素粉末或合金粉末是指金属、金属陶瓷、陶瓷、塑料或其他可被挤出成形的材料；所述元素粉末或合金粉末的呈微粒、粉末或碎屑状，所述元素粉末或合金粉末也可以是其他具备压实挤出的细小结构体。优选地，所述自进料是指搅拌头在旋转中，元素粉末或合金粉末通过搅拌头自身的螺旋槽进入模具中；所述送料是指元素粉末或合金粉末通过螺杆等送料机构输送进入模具中。优选地，所述送料还可以通过挤压预制体将材料逐步压入模具中；预制体是指元素粉末或合金粉末通过制备工艺形成块状或棒状结构体。优选地，所述的挤出端口设置在所述搅拌头上。本专利技术还提供一种实现上述自进料搅拌摩擦挤出方法的自进料搅拌头，包括轴肩，还包括进料段、混合段和挤出端口，元素粉末或合金粉末能够通过所述进料段进入所述混合段。优选地，所述进料段和所述混合段均设有螺旋槽，所述进料段的螺旋槽与所述混合段的螺旋槽相连通。本专利技术还提供一种实现上述自进料搅拌摩擦挤出方法的自进料搅拌摩擦挤出装置，包括支撑筒，所述支撑筒中设置有模具，所述模具中设置有第一搅拌头，所述第一搅拌头为上述的自进料搅拌头，所述第一搅拌头的侧壁和底部均设置有螺旋凹槽，所述第一搅拌头的侧壁上的螺旋凹槽由上而下依次分为进料段和混合段，所述第一搅拌头的底端与所述模具的底端存在间隔，所述第一搅拌头上设置有挤出端口；还包括一端通入所述模具的型腔内且正对所述混合段的送料筒，所述送料筒内设置有与所述送料筒同轴的螺杆，所述送料筒上还设置有与所述送料筒内部相通的第一进料斗；所述支撑筒的侧壁顶部设置有第二进料斗，所述第二进料斗一端穿过所述支撑筒的侧壁和所述模具的侧壁伸入所述模具的内部且正对所述进料段的顶部。优选地，所述进料段与所述模具的内壁贴合，所述混合段与所述模具的内壁存在间隙；所述支撑筒的侧壁和所述送料筒的侧壁中均设置有冷却通道，所述冷却通道均连接有冷却嘴。优选地，所述第一搅拌头的底端的螺旋凹槽为搅拌段，所述搅拌段为多通道螺旋凹槽或单通道螺旋凹槽。优选地，所述第一搅拌头的底端均匀设置有若干个叶片凸起，相邻两个所述叶片凸起之间为叶片凹槽。优选地，所述第一搅拌头的底端设置有向内凹陷的呈锥形或阶梯状的搅拌段，还包括顶部设置有与所述搅拌段的形状相匹配的搅拌针的第二搅拌头，所述第二搅拌头穿过所述支撑筒和所述模具的底部且位于所述第一搅拌头的下方；所述搅拌段和所述搅拌针上均设置有曲线凹槽。优选地，所述送料筒还可以为两个，一个所述送料筒中设置有所述螺杆，另一个所述送料筒中设置有推杆，所述推杆靠近所述模具的一端设置有推板，所述推板与所述送料筒的内壁紧密贴合。本专利技术自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头实现了自动进料和连续挤出。通过本专利技术自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头实现了原料的连续添加、混合并挤出成型。本专利技术自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头简单、容易实施，适于工业化大规模生产应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术自进料搅拌摩擦挤出装置实施例一的结构示意图；图2为本专利技术实施例一自进料搅拌摩擦挤出装置中一种第一搅拌头的结构示意图；图3为本专利技术实施例一自进料搅拌摩擦挤出装置中另一种第一搅拌头的结构示意图；图4为本专利技术实施例一自进料搅拌摩擦挤出装置中再一种第一搅拌头的结构示意图；图5为本专利技术自进料搅拌摩擦挤出装置实施例二的结构示意图；图6为本专利技术实施例二的自进料搅拌摩擦挤出装置中第一搅拌头的结构示意图；图7为本专利技术实施例二的自进料搅拌摩擦挤出装置中第二搅拌头的结构示意图；图8为本专利技术自进料搅拌摩擦挤出装置实施例三的结构示意图；图9为本专利技术实施例三的自进料搅拌摩擦挤出装置中第一搅拌头的结构示意图；图10为本专利技术实施例三的自进料搅拌摩擦挤出装置中第二搅拌头的结构示意图；图11为本专利技术自进料搅拌摩擦挤出装置实施例四的部分结构示意图；图12为本专利技术自进料搅拌摩擦挤出装置实施例五的部分结构示意图；其中，1-第一搅拌头、2-模具、3-支撑筒、4-第一冷却通道、5-第一合金粉末、6-第一进料斗、7-衬套、8-螺杆、9-送料筒、10-第二冷却嘴、11-第二冷却通道、12-搅拌段、1201-锥形搅拌段、1202-阶梯状搅拌段、13-挤出端口、14-型腔、15-混合段、16-进料段、17-第一冷却嘴、18-第二进料斗、19-第二合金粉末、20-三通道螺旋凹槽、21-单通道螺旋凹槽、22-叶片凸起、23-叶片凹槽、24-第二搅拌头、25-曲线凹槽、26-锥形搅拌针、27-搅拌针曲线凹槽、28-轴肩、29-轴肩曲线凹槽、30-阶梯状搅拌段曲线凹槽、31-阶梯状搅拌针、32-阶梯状搅拌针曲线凹槽、33-锥形端部、34-推杆、35-预制体。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种自进料搅拌摩擦挤出方法、装置及自进料搅拌头，以解决现有技术存在的问题，实现自进料和连续挤出。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一如图1-4所示，其中图1本实施例自进料搅拌摩擦挤出装置的结构示意图；图2为本实施例自进料搅拌摩擦挤出装置中一种第一搅拌头1的结构示意图；图3为本实施例自进料搅拌摩擦挤出装置中另一种第一搅拌头1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)元素粉末或合金粉末的机械混合；(2)自进料并送料；(3)搅拌头驱动材料向挤出端口迁移；(4)材料被挤出成形。

【技术特征摘要】
1.一种自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)元素粉末或合金粉末的机械混合；(2)自进料并送料；(3)搅拌头驱动材料向挤出端口迁移；(4)材料被挤出成形。2.根据权利要求1所述的自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于：所述的元素粉末或合金粉末是指金属、金属陶瓷、陶瓷或塑料；所述元素粉末或合金粉末的呈微粒、粉末或碎屑状。3.根据权利要求1或2所述的自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于：所述自进料是指搅拌头在旋转中，元素粉末或合金粉末通过搅拌头自身的螺旋槽进入模具中；所述送料是指元素粉末或合金粉末通过螺杆或送料机构输送进入模具中。4.根据权利要求3所述的自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于：所述送料还可以通过挤压预制体将材料逐步压入模具中；预制体是指元素粉末或合金粉末通过制备工艺形成块状或棒状结构体。5.根据权利要求1所述的自进料搅拌摩擦挤出方法，其特征在于：所述的挤出端口设置在所述搅拌头上。6.一种实现权利要求1-5任意一项所述的自进料搅拌摩擦挤出方法的自进料搅拌头，包括轴肩，其特征在于，还包括进料段、混合段和挤出端口，元素粉末或合金粉末能够通过所述进料段进入所述混合段。7.根据权利要求6所述的自进料搅拌头，其特征在于：所述进料段和所述混合段均设有螺旋槽，所述进料段的螺旋槽与所述混合段的螺旋槽相连通。8.一种实现权利要求1-5任意一项所述的自进料搅拌摩擦挤出方法的自进料搅拌摩擦挤出装置，其特征在于：包括支撑筒，所述支撑筒中设置有模具，所述模具中设置有第一搅拌头，所述第一搅拌头为权利要求6或7所述的自进料搅拌头，所述第一搅拌头的侧壁和底部均设置有螺旋凹槽，所述第一搅拌头的侧壁上的螺旋凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯黎明，胡锦扬，刘强，邢丽，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36