【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料加工，特别是涉及一种泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置及制备方法。
技术介绍
1、泡沫金属是一种以金属为基体的新型超轻多孔材料，其内部是一种类似蜂窝状的网格结构，具有诸多性能优势，作为结构材料时具有密度低、强度高等优点，作为功能材料时具有隔音、减震，散热、电磁屏蔽等优点，广泛应用于建筑装饰、航空航天、武器装备、轨道交通等领域。
2、虽然泡沫金属具有许多优良性能以及多领域的应用潜力，但强度不高、连接困难，限制了其进一步的应用。泡沫金属填充复合结构是一种特殊的复合材料，通过特殊的工艺方法实现固体覆层与泡沫芯层之间的界面结合，主要包括泡沫金属填充管和泡沫金属夹芯板，具有更为优越的综合性能和可连接性，具有密度低、比刚度高、比强度高等特点，既能发挥泡沫金属优良的功能特性，又能改善泡沫金属强度低、连接困难等缺陷，作为能量吸收耗散结构被广泛应用于汽车船舶、轨道交通等领域。
3、然而，目前泡沫金属填充管主要是通过“分体化”物理连接，即固体覆层与泡沫芯层之间通过粘接、螺栓连接等方式实现物理连接，以泡沫铝填充管为例，即分别制备泡沫铝和管材，从大块的泡沫铝上采用机加工方法切割成一定规格的形状，然后填充到预先准备好的相应尺寸的空心管中。然而，该制备技术受填充工艺和泡沫金属填充尺寸的影响，再加上圆管截面封闭特征，所制备的泡沫金属填充管的长度和直径受到限制，目前成形效率难以提升，并且加工成本较高，并且机械套装结合界面性能较差，泡孔形状不连续且无法进行调控。
4、泡沫金属填充无缝管的连续成形存在界面结合
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置及制备方法，能够克服重力作用，实现泡孔形状由纤维状到近球形的精确控制，并且能使预制管状坯体与基体金属管材之间实现完全冶金结合。
2、一种泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其包括：机架、上料机构、夹持机构、处理机构、冷却机构和集料机构；
3、上料机构、夹持机构、处理机构、冷却机构和集料机构均设置在机架上；
4、上料机构和夹持机构相对平行设置；上料机构将预制发泡坯料传输至夹持机构；夹持机构将预制发泡坯料输送至处理机构；
5、处理机构包括加热单元和磁场单元；加热单元的一端设置有第一弧形缺口区域，第一弧形缺口区域与加热单元之间设置有第一防护壳体；加热单元对预制发泡坯料进行加热；
6、磁场单元的一端设置有第二弧形缺口区域，第二弧形缺口区域与磁场单元之间设置有第二防护壳体；第一防护壳体和第二防护壳体同轴心；将第二弧形缺口区域和第一弧形缺口区域共同作为发泡区域；预制发泡坯料在发泡区域内被加热单元加热以及被磁场单元施加磁场；将经过加热单元和磁场单元进行处理后的预制发泡坯料定义为初始管材；
7、夹持机构带动预制发泡坯料运动至第一弧形缺口区域，并在加热单元对预制发泡坯料进行加热时带动预制发泡坯料在第一弧形缺口区域内进行转动；
8、夹持机构松开初始管材并返回至初始位置；初始管材被下一个进入加热单元的预制发泡坯料推动至冷却机构；
9、冷却机构包括冷却腔体、固定支架和若干个冷却喷嘴，冷却腔体通过固定支架安装在机架上，冷却腔体与第一防护壳体同轴心，各冷却喷嘴的出液口均设置在冷却腔体的内部，各冷却喷嘴以圆周阵列的方式均匀分布在冷却腔体的表面，各冷却喷嘴喷洒冷却液至冷却腔体内部，以对处于冷却腔体内部的初始管材进行降温；
10、降温后的初始管材被下一个初始管材推动至集料机构；
11、集料机构对降温后的初始管材进行收集和后处理，得到最终的管材。
12、可选地，上料机构包括v型滑槽、支撑块、固定板、料仓、挡板、顶升导向块、出料气缸和气缸安装板；
13、v型滑槽固定设置在机架上且与夹持机构相对平行设置，支撑块固定设置在机架上，料仓设置在支撑块上且与机架呈设定角度，固定板将料仓与机架进行固定；
14、料仓用于装载预制发泡坯料，料仓的四个边分别为第一边、第二边、第三边和第四边；第一边为料仓的低端边，第三边为料仓的高端边，挡板固定在料仓的第二边、第三边和第四边；
15、气缸安装板固定设置在机架的上端部的下表面上，出料气缸固定设置在气缸安装板上；
16、顶升导向块穿过机架的上端部与料仓的第一边滑动连接，出料气缸带动顶升导向块进行上下运动，当顶升导向块向下运动至第一设定位置时，料仓内的预制发泡坯料滑动至v型滑槽内，当顶升导向块向上运动至第二设定位置时，料仓关闭；
17、进入v型滑槽的预制发泡坯料被夹持机构夹持。
18、可选地，料仓与机架的设定角度为30-60°。
19、可选地，夹持机构包括夹持模块、转动模块和移动模块；
20、夹持模块设置在转动模块上，转动模块设置在移动模块上；
21、夹持模块包括卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构；卡盘体连接活动卡爪和卡爪驱动机构，卡爪驱动机构驱动活动卡爪夹紧预制发泡坯料或松开预制发泡坯料；
22、移动模块包括丝杆、滑台、支撑座、滑块、垫块、轴承、电机和导轨；
23、支撑座、导轨和垫块均设置在机架上，丝杆通过轴承与支撑座转动连接，电机设置在垫块上，电机的输出轴与丝杆连接；
24、滑块与导轨滑动连接，滑台与丝杆螺纹连接，电机带动丝杆转动，丝杆转动带动滑台运动，滑台的端部与滑块连接，滑块用于承载滑台并限定滑台沿导轨方向运动；
25、转动模块设置在滑台上，卡爪驱动机构设置在转动模块上。
26、可选地，集料机构包括集料仓和散热风扇；
27、集料仓设置在机架上，冷却腔体的一端穿过集料仓进入集料仓内部；集料仓对降温后的初始管材进行收集；
28、散热风扇设置在集料仓罩上，散热风扇去除降温后的初始管材的余温并进行干燥。
29、可选地，磁场单元和加热单元为分体上下结构。
30、本专利技术还提供了一种利用上述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置制备泡沫金属填充无缝复合管的方法，其包括以下步骤：
31、步骤s1，预制发泡坯料：将发泡剂、金属粉末和添加剂按照设定比例均匀混合后，通过预制模具压制成致密管状坯体，然后将致密管状坯体与基体金属管材进行异温微塑性成形复合，得到预制发泡坯料；
32、步骤s2，连续步进上料：利用顶升导向块将预制发泡坯料依次送进v型滑槽内；
33、步骤s3，固定夹持输送：启动夹持机构，通过活动卡爪将预制发泡坯料夹持在卡盘体内，驱动移动模块，带动卡盘体将预制发泡坯料送进处理机构，驱动转动模块，从而使预制发泡坯料在发泡区域中进行转动；
34、步骤s4，磁控热处理发泡：开启磁场单元和加热单元，预制发泡坯料在旋转运动过程中同时进行磁控热处理发泡，达到目标发泡温度后，发泡剂受热分解产生气泡，同时受到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，其包括：机架、上料机构、夹持机构、处理机构、冷却机构和集料机构；
2.根据权利要求1所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，上料机构包括V型滑槽、支撑块、固定板、料仓、挡板、顶升导向块、出料气缸和气缸安装板；
3.根据权利要求2所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，料仓与机架的设定角度为30-60°。
4.根据权利要求2所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，夹持机构包括夹持模块、转动模块和移动模块；
5.根据权利要求4所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，集料机构包括集料仓和散热风扇；
6.根据权利要求1所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，磁场单元和加热单元为分体上下结构。
7.一种利用权利要求5所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置制备泡沫金属填充无缝复合管的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备泡沫金属填充无缝复合管的
9.根据权利要求8所述的制备泡沫金属填充无缝复合管的方法，其特征在于，发泡剂为TiH2。
...【技术特征摘要】
1.一种泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，其包括：机架、上料机构、夹持机构、处理机构、冷却机构和集料机构；
2.根据权利要求1所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，上料机构包括v型滑槽、支撑块、固定板、料仓、挡板、顶升导向块、出料气缸和气缸安装板；
3.根据权利要求2所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，料仓与机架的设定角度为30-60°。
4.根据权利要求2所述的泡沫金属填充无缝复合管热处理发泡装置，其特征在于，夹持机构包括夹持模块、转动模块和移动模块；
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，李世玉，季策，朱树祥，张健壮，牛辉，陈鹏，黄庆学，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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