本发明专利技术公开了一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于，制备和成型一体化系统主要由工作电机、制备和成型一体化模具、电磁感应加热线圈、液压杆和液压驱动装置组成。由工作电机给待加工件提供转速、通过液压驱动装置驱动液压杆上升和下降来实现待加工件与模具之间的旋转摩擦挤压，使材料软化通过挤压口进入成型腔，再由电磁感应加热线圈使进入成型腔的材料保持粘塑性状态，在成型腔内形成组织性能良好的零件。形成组织性能良好的零件。
【技术实现步骤摘要】
一种金属基复合材料制备和成型一体化装置
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[0001]本专利技术涉及复合材料制备和成型领域，尤其涉及一种金属基复合材料制备和成型一体化装置。
技术介绍
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[0002]复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，由两种或两种以上的不同材料组合而成的机械工程材料。各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。
[0003]目前金属基复合材料制造工艺面临加工温度高、性能波动、成本高以及制造工艺中金属基复合材料中的金属与增强物的相容性等问题。在复合材料制备过程中，为了确保基体的浸润性和流动性，需要采用很高的加工温度，然而高温往往会对增强材料造成损害。绝大多数金属基复合材料的基体对增强材料浸润性差，有时根本不发生润湿现象。金属基材料的成型方法也有很多，如手糊成型工艺、RTM成型技术、模压成型及层压工艺等，虽然各个成型方法都有各自的优势，但是也存在着不能忽略的不足。目前如何克服金属基复合材料制造和成型工艺面临的问题，是实现金属基复合材料广泛应用的主要问题。
[0004]复合材料在制备和成型过程中都存在着各自的问题，但在复合材料制备的同时，完成复合材料成型，就能减少复合材料在后续成型过程对晶体结构的破坏和缺陷的引入。该方法打破了以往先制备复合材料后再进行成型加工的方法，避免了复合材料在后续成型中的缺陷，同时一体化理念也可以简化操作过程和降低操作成本，更容易实现复合材料的广泛应用。其中，中国专利CN110963676A提供了一种挤丝光固化与烧结成型的玻璃3D打印装置，其主要通过将原料均匀混合；用紫外LED灯进行半固化；通过气压控制高粘度原料的挤出速度，并用紫外LED灯进行二次固化；固化好的成型体继续进行干燥、脱脂和烧结，得到成型玻璃体。该方法虽实现了复合材料的制备和成型一体化，但是材料受限很大，且生产成本相对较高。
[0005]本专利技术是基于旋转摩擦挤压技术的成形特点，专利技术了一种金属基复合材料制备和成型一体化装置。该装置加工温度没有达到材料的熔化温度，避免了增强材料在高温环境受到损害；而加工过程是旋转的，对加工区域起搅拌作用，增强了材料的流动性；且结构简单、自动化程度高。
技术实现思路
[0006]本专利技术是基于旋转摩擦挤压技术的成形特点，由旋转的待加工件、通过上升和下降支撑平板来实现待加工件与模具之间的旋转摩擦挤压，使材料软化通过挤压口进入成型腔，再由电磁感应加热线圈使进入成型腔的材料保持粘塑性状态，从而实现金属基复合材
料制备和成型一体化目的。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于，它主要由制备和成型一体化系统和主控系统组成，所述制备和成型一体化系统主要由工作电机(11)、待加工件(10)、制备和成型一体化模具(2)、电磁感应加热线圈(3)、固定卡槽(4)、支撑平板(5)、液压杆(8)、液压驱动装置(7)和底座(6)组成；所述工作电机(11)固定在工作台架(1)上，与主控系统连接，用于主动控制待加工件的转速；所述待加工件(10)为装有增强体的基体套，通过夹头固定在工作电机(11)上；所述制备和成型一体化模具(2)通过夹具固定在支撑平板上，跟随支撑平板(5)上下移动，实现待加工件(10)与制备和成型一体化模具(2)的旋转摩擦挤压；所述电磁感应加热线圈(3)通过固定卡槽(4)与支架连接固定在支撑平板(5)上，并与主控系统连接，用于调整加热温度；所述的液压驱动装置(7)固定在底座(6)上，驱动液压杆(8)伸缩来带动支撑平板(5)上下移动，其与主控系统连接，用于控制支撑平板(5)的上升和下降速度。
[0009]所述的一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于：所述的待加工件(10)是由若干个长度相同，内径和外径都不同，且共用一个封闭端面的同中心轴盲孔圆柱组成的金属基体套，通过填粉和封口处理得到的金属棒。
[0010]所述的一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于：所述制备和成型一体化模具(2)为上下可分的开模，上部分的模具用于复合材料制备，主要由预热坡度和挤压口组成；而下部分的模具则用于复合材料成型，成型腔的形状根据所需零件不同而相应改变。
[0011]所述的一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于：电磁感应加热线圈(3)与固定卡槽(4)中间设有绝缘隔热层(9)，绝缘隔热层的目的在于降低加热线圈的散热速度，增加加热功率，和防止固定卡槽过热降低其使用寿命，整个加热线圈通过螺栓固定在卡槽上。
[0012]所述的一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于：电磁感应加热线圈(3)采用铜线制成的多匝螺线管，铜线的匝数根据加热区域长度确定。电磁感应加热线圈(3)用于加热模具成型腔，目的是使复合材料从挤压口到成型腔内保持着粘塑性状态。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本装置由主控系统控制各工艺参数，结构简单，便于工人动手操作。模具为上下可分的开模，只需更换模具成型部分就能制出结构不同的零件，降低了模具的制作成本。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的一种金属基复合材料制备和成型一体化装置的结构示意图。
[0015]图2为制备和成型一体化模具的结构示意图。
[0016]图3为金属基体套的俯视图及剖视图。
[0017]其中，1
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工作台架，2
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制备和成型一体化模具，3
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电磁感应加热线圈，4
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固定卡槽，5
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支撑平板，6
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底座，7
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液压驱动装置，8
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液压杆，9
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绝缘隔热层，10
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待加工件，11
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工作电机,12
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主控系统，13
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预热坡度，14
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挤压口，15
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成型腔。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。
[0019]一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于，它主要由制备和成型一体化系统和主控系统组成，所述制备和成型一体化系统主要由工作电机(11)、待加工件(10)、制备和成型一体化模具(2)、电磁感应加热线圈(3)、固定卡槽(4)、支撑平板(5)、液压杆(8)、液压驱动装置(7)和底座(6)组成；所述工作电机(11)固定在工作台架(1)上，与主控系统连接，用于主动控制待加工件的转速；所述待加工件(10)为装有增强体的基体套，通过夹头固定在工作电机(11)上；所述制备和成型一体化模具(2)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属基复合材料制备和成型一体化装置，其特征在于，它主要由制备和成型一体化系统和主控系统组成，所述制备和成型一体化系统主要由工作电机(11)、待加工件(10)、制备和成型一体化模具(2)、电磁感应加热线圈(3)、固定卡槽(4)、支撑平板(5)、液压杆(8)、液压驱动装置(7)和底座(6)组成；所述工作电机(11)固定在工作台架(1)上，与主控系统连接，用于主动控制待加工件的转速；所述待加工件(10)为装有增强体的金属基体套，通过夹头固定在工作电机(11)上；所述制备和成型一体化模具(2)通过夹具固定在支撑平板上，随支撑平板(5)上下移动，实现待加工件(10)与制备和成型一体化模具(2)之间的旋转摩擦挤压；所述电磁感应加热线圈(3)通过固定卡槽(4)与支架连接固定在支撑平板(5)上，并与主控系统连接，用于调整加热温度；所述的液压驱动装置(7)固定在底座(6)...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦文，余剑飞，欧艳，肖逸锋，刘恋，吴靓，张乾坤，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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