本发明专利技术涉及一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置及方法，包括：辊压筒、离心筒、第一驱动机构、合金熔炼输送机构、辊压组件以及加热组件，辊压筒的内壁面设置有预制体；离心筒同心且转动设置在辊压筒内，离心筒的筒壁上设置有多个筛孔；第一驱动机构用于驱动离心筒转动；合金熔炼输送机构用于给离心筒的内部进行供料；辊压组件设置在辊压筒的内壁与离心筒的外壁之间，其和离心筒同步转动；加热组件用于给辊压筒上的预制体进行加热。本装置提高了复合材料薄壁筒件的表面成形质量。高了复合材料薄壁筒件的表面成形质量。高了复合材料薄壁筒件的表面成形质量。
【技术实现步骤摘要】
一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置及方法
[0001]本专利技术涉及连续碳纤维增强金属基复合材料薄壁筒(弹体)的成形
，具体涉及一种离心辊压浸渗碳纤维增强铝基(CF/Al)复合材料薄壁筒(弹体)的成形装置及方法。
技术介绍
[0002]随着先进导弹武器朝着轻量化、高速化、隐形化和大口径化方向发展，对先进材料、工艺水平和成形设备提出更高要求。先进导弹的性能主要体现在装药量、精准度和可靠性等方面，其中导弹“弹体”为薄壁结构，是先进导弹的重要部件，主要用于构成导弹外形、连接和安装弹上各分系统且能承受各种载荷。
[0003]目前，铝合金和树脂基复合材料已被成功应用于弹体的设计与制造，但铝合金密度大，强度低；玻璃纤维增强树脂基复合材料高温工况下的强度低以及耐高温性能差，需要设置独立隔热层结构，对于外径尺寸一定的弹体而言，将导致装药量下降，影响整机性能。此外，树脂基复合材料存在工序较多，生产能力较低，高温环境稳定性较难保证和易老化等缺点。
[0004]由于，CF/Al复合材料具有耐高温、密度小、比强度和比刚度高、抗疲劳和耐腐蚀性好、抵御冲击能力强等优势，将其用于先进导弹，尤其是导弹弹体的制造可以有效克服铝合金强度低和树脂基复合材料容易老化和吸潮、高温环境强度难以保证等问题。
[0005]然而，CF/Al复合材料薄壁筒(弹体)的性能、应用和成本等在很大程度上取决于材料的成形设备和制备方法，虽然现有的离心铸造可以制备金属、短切纤维增强金属基复合材料的制备，离心铸造是一种通过将液态金属注入高速旋转的铸型内，利用离心力使金属液充满铸型并形成铸件的制造方法，故其是通过离心作用使得料液与合金接触，然而通过离心力飞溅到合金上后会使得料液分布不均匀，从而导致在料液渗入合金后成形的成型的薄壁筒件的表面质量差。
[0006]因此，需要提供一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置及方法以解决上述问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置及方法，通过对料液进行离心使得料液溅射至预热的预制体上，然后通过对滚压组件对预制体上的料液进行铺展辊压，以解决现有的薄壁筒件成形的表面质量问题。
[0008]本专利技术的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置及方法采用如下技术方案：包括：
[0009]辊压筒，其内壁面设置有预制体；
[0010]离心筒，同心且转动设置在辊压筒内，离心筒的筒壁上设置有多个筛孔；
[0011]第一驱动机构，其用于驱动离心筒转动；
[0012]合金熔炼输送机构，其用于给离心筒的内部进行供料；
[0013]辊压组件，设置在辊压筒的内壁与离心筒的外壁之间，其和离心筒同步转动，用于在离心筒内的料液由筛孔筛离时，将筛离的料液铺展并辊压至预制体上；
[0014]以及加热组件，其用于给辊压筒上的预制体进行加热。
[0015]优选的，加热组件包括：绕辊压筒外周设置的电感加热线圈，电感加热线圈与电感加热控制器电连接。
[0016]优选的，离心筒的两端面各设有一个转轴，转轴通过第一轴承与辊压筒转动连接，且其中一个转轴穿出辊压筒后与第一驱动机构的输出端传动连接，另一个转轴为第一空心轴，第一空心轴穿出辊压筒后与合金熔炼输送机构的出料口连通。
[0017]优选的，还包括安装箱，安装箱的内壁设置有保温隔热材料；辊压筒通过端面连接的第二空心轴转动设置在安装箱内，且其中一个第二空心轴与第一空心轴的外圈之间通过第二轴承连接，且另一个第二空心轴的延伸端穿出安装箱后连接有第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动辊压筒转动。
[0018]优选的，还包括抽真空组件，抽真空组件用于给安装箱抽真空。
[0019]优选的，合金熔炼输送机构包括熔炼炉，熔炼炉的出料口连接有刚性的出料管，出料管穿进安装箱后，经第一空心轴延伸到离心筒内，熔炼炉通过软管还连接有氩气瓶。
[0020]优选的，辊压组件包括至少的倍数个辊压滚轴，多组辊压滚轴绕离心筒中心均布设置，每组辊压滚轴通过辊压滚轴支架连接在离心筒的端面上，且每组辊压滚轴其中一半辊压滚轴的直径大于另一半辊压滚轴的直径，直径小的辊压滚轴用于对筛离的料液进行铺展和预辊压，直径大的辊压滚轴用于对铺展和预辊压后的料液再次进行辊压。
[0021]优选的，辊压滚轴支架包括支撑板，支撑板背离转轴的一端开设有两个辊压滚轴的安装孔，辊压滚轴的端部和安装孔转动连接，沿支撑板的长度方向在支撑板上开设有长圆槽，长圆槽内穿设有紧固螺钉，紧固螺钉穿过支撑板的长圆槽后和离心筒的端面固定；其中，每个支撑板上的两个辊压滚轴的直径不同。
[0022]优选的，第一驱动机构和第二驱动机构的结构相同，第一驱动机构包括电机，电机的输出端通过带传动组件和离心筒的转轴、辊压筒的第二空心轴传动连接。
[0023]一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形方法，包括：
[0024]安装预制体，并投放熔炼材料，检查安装箱及熔炼炉的气密性；
[0025]为熔炼炉充入保护气，并进行材料的熔炼；
[0026]对安装箱抽真空，并对安装箱的内离心筒、辊压筒、预制体和辊压组件进行预热；
[0027]当熔炼炉温度到达750～820℃、安装箱内预热温度为680～720℃时，控制辊压筒和离心筒工作，并向离心筒进行供料；
[0028]对离心后撞击到预制体表面的料液进行辊压，滚压时间为5～8min；
[0029]辊压结束后，提高离心筒转速，关闭加热组件；
[0030]直至箱内预热温度降低至400℃时，降低辊压筒和离心筒的转速，并保持降低后的转速15～20min，关闭所有设备，取出CF/Al复合材料薄壁筒件。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]1、通过对进入离心筒的料液进行高速离心，使得料液从离心筒上的筛孔飞溅至预制体上，实现料液对预制体的初步侵渗，然后，在离心筒高速转动的同时，辊压组件同步转
动，从而通过辊压组件实现对合金料液进行铺展和辊压，在铺展和辊压过程中使得合金料液均匀侵入预制体，并通过加热组件对预制体加热，保证料液侵入预制体时料液的温度和预制体的温度，不存在很大的温度差，从而在合金料液均匀分散和充分渗入预制体的同时，保证料液充分融入预制体，从而提高复合材料薄壁筒件的表面成形质量。
[0033]2、由于在复合材料薄壁筒件成形过程中，空气卷入，即空气中的氧气会使材料内部形成缩松缩孔，从而合金液浸渗不充分，最终影响材料的力学性能，故本专利技术通过设置安装箱，并在制备复合材料薄壁筒时对安装箱抽真空，避免合金液的氧化和气体卷入问题，进而合金料液渗入预制体的浸渗质量，进一步保证复合材料薄壁筒表面的成型质量。
[0034]3、通过拧松紧固螺钉，然后移动支撑板，从而实现支撑板端部的辊压滚轴和辊压筒内壁的预制体之间的距离调节，进而紧固螺钉穿过长圆槽与离心筒端盖上的螺纹孔连接实现支撑板的限位，进而即可实现不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，包括：辊压筒，其内壁面设置有预制体；离心筒，同心且转动设置在辊压筒内，所述离心筒的筒壁上设置有多个筛孔；第一驱动机构，用于驱动离心筒转动；合金熔炼输送机构，其用于给离心筒的内部进行供料；辊压组件，设置在辊压筒的内壁与离心筒的外壁之间，其和所述离心筒同步转动，用于在离心筒内的料液由筛孔筛离时，将筛离的料液铺展并辊压至预制体上；以及加热组件，用于给辊压筒上的预制体进行加热。2.根据权利要求1所述的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，所述加热组件包括：绕辊压筒外周设置的电感加热线圈，所述电感加热线圈与电感加热控制器电连接。3.根据权利要求1所述的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，所述离心筒的两端面各设有一个转轴，所述转轴通过第一轴承与辊压筒转动连接，且其中一个转轴穿出辊压筒后与第一驱动机构的输出端传动连接，另一个转轴为第一空心轴，所述第一空心轴穿出辊压筒后与合金熔炼输送机构的出料口连通。4.根据权利要求3所述的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，还包括安装箱，所述安装箱的内壁设置有保温隔热材料；所述辊压筒通过端面连接的第二空心轴转动设置在安装箱内，且其中一个第二空心轴与第一空心轴的外圈之间通过第二轴承连接，且另一个第二空心轴的延伸端穿出所述安装箱后连接有第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动辊压筒转动。5.根据权利要求4所述的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，还包括抽真空组件，所述抽真空组件用于给所述安装箱抽真空。6.根据权利要求4所述的一种离心辊压浸渗CF/Al复合材料薄壁筒的成形装置，其特征在于，合金熔炼输送机构包括熔炼炉，所述熔炼炉的出料口连接有刚性的出料管，所述出料管穿进安装箱后，经第一空心轴延伸到离心筒内，所述熔炼炉通过软管还...
【专利技术属性】
技术研发人员：周计明，白云峰，赵晨彤，贠康，齐乐华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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