專利名稱：一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復合材料攪拌壓鑄裝置，尤其是涉及一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置。
背景技術：
陶瓷顆粒增強鋁基復合材料具有密度小、強度比高、比模量大以及力學和物理性能優(yōu)良的特點，同時回收性能和切削加工性能好，以及耐磨性能和耐高溫性能強，因此被廣泛應用于新興技術領域中。目前，制備鋁合金、銅合金、鎂合金、鋅合金等半固態(tài)金屬漿料或坯料通常采用機械攪拌裝置。該機械攪拌裝置具有結構簡單、造價低且操作方便等特點，但是由于陶瓷顆粒與金屬鋁等金屬的相容性較差，且金屬鋁性質活潑，在高溫下極易氧化，加之已有的機械攪拌裝置普遍存在機械攪拌桿與爐體之間動密封不良以及不能一次加工成型等問題，因此現(xiàn)有的機械攪拌裝置難以實現(xiàn)陶瓷顆粒與金屬鋁基體在液態(tài)或半固態(tài)下的充分融合，使得陶瓷顆粒在金屬基體中團聚以及復合材料中易形成氣孔等，同時制備出的復合材料需要二次加工成型使其更加致密化。而二次加工過程中，復合材料會面臨一系列新的物理、化學和力學等方面需要綜合考慮的問題，這些問題嚴重制約了陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的使用和發(fā)展。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其結構簡單、設計合理、操作方便且使用安全可靠，能有效使陶瓷顆粒在鋁等金屬中均勻分散，防止金屬熔體吸氣和氧化，同時消除了疏松和氣孔現(xiàn)象，適合連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，包括爐體支角和安裝在爐體支角上的密閉容器，所述密閉容器由外殼和設置在外殼上端的頂蓋組成，其特征在于還包括設置在外殼內部的高鋁陶瓷爐膛、設置在高鋁陶瓷爐膛底部的加壓模具以及由下至上依次設置在外殼外部的加壓螺桿手槍、漏料閥氣缸和抽真空接口，所述高鋁陶瓷爐膛上端設置有保溫蓋板，所述高鋁陶瓷爐膛內部設置有金屬坩堝，所述金屬坩堝上端與保溫蓋板底部相接觸，所述金屬坩堝下端與加壓模具之間設置有通孔一，所述通孔一上端設置有滑動片，所述滑動片與漏料閥氣缸連接，所述加壓模具上端與高鋁陶瓷爐膛固定連接，所述加壓模具下端與外殼底部固定連接，所述加壓模具還與加壓螺桿手槍連接；所述頂蓋上設置有穿過頂蓋的中心并與頂蓋相密封的攪拌桿，所述攪拌桿下端位于金屬坩堝內部，所述攪拌桿上端設置有用于驅動其實現(xiàn)上下移動的攪拌電機，所述攪拌電機安裝在電機升降架上。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述攪拌桿通過攪拌密封座與頂蓋相密封，所述攪拌密封座中心設置有與攪拌桿直徑相配合的通孔二，所述攪拌密封座包括上層部分和下層部分，所述上層部分和下層部分通過螺栓固定連接，所述下層部分上端且位于通孔二外側位置處設置有凹槽一，所述凹槽一上設置有帶副唇內包骨架密封圈，所述帶副唇內包骨架密封圈上部與設置在所述上層部分下端的凹槽二相配合，所述帶副唇內包骨架密封圈上端設置有密封墊。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼上還設置有用于測量金屬坩堝溫度的熱電偶，所述熱電偶安裝在熱電偶座上，所述熱電偶座通過套管與外殼密封連接，所述外殼上且位于熱電偶座下方設置有電源；所述熱電偶一端伸入外殼內部且與金屬坩堝側壁相接觸，所述熱電偶另一端連接溫度控制系統(tǒng)， 所述溫度控制系統(tǒng)還連接加熱電極片，所述加熱電極片還連接用于對金屬坩堝加熱的電爐絲，所述電爐絲埋設在高鋁陶瓷爐膛內壁上，所述加熱電極片安裝在電極密封座上。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述熱電偶座包括相嵌套的內圓筒和外圓筒，所述內圓筒端部與外圓筒內部之間設置有密封圈。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述電極密封座由設置在加熱電極片外部的密封絕緣套管和用于將密封絕緣套管固定在外殼上的連接法蘭三兩部分組成。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼和頂蓋上均設置有循環(huán)水冷層，所述外殼下端和頂蓋上均設置有進水口，所述外殼上部和頂蓋上均設置有出水口。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述高鋁陶瓷爐膛與外殼之間設置有碳氈保溫層。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述頂蓋上設置有觀察窗。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼外部還連接有壓力表，所述壓力表位于抽真空接口上方。上述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述加壓模具上端通過連接法蘭一與高鋁陶瓷爐膛固定連接，所述加壓模具下端通過連接法蘭二與外殼底部固定連接。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、結構簡單、設計合理且操作方便，該機械攪拌復合壓鑄裝置是集液態(tài)和半固態(tài)壓鑄成型于一體的裝置。2、本實用新型實現(xiàn)了機械攪拌桿與頂蓋之間的動密封，采用抽真空或惰性氣體保護，能有效地防止金屬熔體在攪拌復合過程發(fā)生氧化和吸氣。3、由于攪拌桿采用多層葉片結構，因此可根據(jù)攪拌過程中金屬熔體所處的狀態(tài)和復合材料中陶瓷顆粒的體積分數(shù)，選用不同層級的攪拌葉片，進而實現(xiàn)陶瓷顆粒在鋁等金屬基體中均勻分散。4、由于攪拌桿外接的攪拌電機置于電機升降架上，因此在攪拌過程中，可遙控攪拌電機上下移動，從而使攪拌桿在旋轉的同時上下運動，增大熔體的混亂度，有利于陶瓷顆粒在熔體中均勻分布。[0020]5、本實用新型通過漏料閥氣缸控制滑動片，使熔融的復合漿料流入預先放置在封閉容器底部的加壓模具中，然后通過加壓螺桿手槍加壓，壓鑄成所需的零件，無需二次加工成型，避免了多次操作對材料組織與性能的影響。6、本實用新型金屬坩堝的加熱采用埋式電阻絲結構，使用安全可靠。7、本實用新型消除了疏松和氣孔現(xiàn)象，適合連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。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。

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本實用新型攪拌密封座的結構示意圖。圖4為本實用新型熱電偶座的結構示意圖。圖5為本實用新型電極密封座的結構示意圖。附圖標記說明1-電機升降架；2-攪拌電機； 3-觀察窗；[0031]4-頂蓋；5-攪拌桿； 6-進水口 ；[0032]7-出水口 ；8-保溫蓋板； 9-壓力表；[0033]10--碳氈保溫層；11-爐蓋開啟螺母； 12-金屬坩堝；[0034]13--熱電偶座；14-抽真空接口； 15-電爐絲 [0035]16--電源；17-漏料閥氣缸 18-滑動片；[0036]19--加壓螺桿手槍；20-連接法蘭一 21-連接法蘭二[0037]22--加壓模具；23-爐體支角；24-攪拌密封座[0038]25--帶副唇內包骨架密封圈；26-螺栓；27-通孑L二 ；[0039]28--密封墊；29-密封圈；30-加熱電極片[0040]31--密封絕緣套管；32-連接法蘭三 33-夕卜殼；[0041]34--高鋁陶瓷爐膛；35-循環(huán)水冷層 36-熱電偶；[0042]37--外圓筒；38-內圓筒；
具體實施方式如圖1和2所示的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，包括爐體支角23和安裝在爐體支角23上的密閉容器，所述密閉容器由外殼33和設置在外殼33 上端的頂蓋4組成，還包括設置在外殼33內部的高鋁陶瓷爐膛34、設置在高鋁陶瓷爐膛34 底部的加壓模具22以及由下至上依次設置在外殼33外部的加壓螺桿手槍19、漏料閥氣缸 17和抽真空接口 14，所述高鋁陶瓷爐膛34上端設置有保溫蓋板8，所述高鋁陶瓷爐膛34內部設置有金屬坩堝12，所述金屬坩堝12上端與保溫蓋板8底部相接觸，所述金屬坩堝12下端與加壓模具22之間設置有通孔一，所述通孔一上端設置有滑動片18，所述滑動片18與漏料閥氣缸17連接，所述加壓模具22上端與高鋁陶瓷爐膛34固定連接，所述加壓模具22下端與外殼33底部固定連接，所述加壓模具22還與加壓螺桿手槍19連接；所述頂蓋4上設置有穿過頂蓋4的中心并與頂蓋4相密封的攪拌桿5，所述攪拌桿5下端位于金屬坩堝12內部，所述攪拌桿5上端設置有用于驅動其實現(xiàn)上下移動的攪拌電機2，所述攪拌電機2安裝在電機升降架1上。如圖3所示，所述攪拌桿5通過攪拌密封座M與頂蓋4相密封，所述攪拌密封座 24中心設置有與攪拌桿5直徑相配合的通孔二 27，所述攪拌密封座M包括上層部分和下層部分，所述上層部分和下層部分通過螺栓沈固定連接，所述下層部分上端且位于通孔二 27外側位置處設置有凹槽一，所述凹槽一上設置有帶副唇內包骨架密封圈25，所述帶副唇內包骨架密封圈25上部與設置在所述上層部分下端的凹槽二相配合，所述帶副唇內包骨架密封圈25上端設置有密封墊觀。如圖1和4所示，所述外殼33上還設置有用于測量金屬坩堝12溫度的熱電偶36， 所述熱電偶36安裝在熱電偶座13上，所述熱電偶座13通過套管與外殼33密封連接，所述外殼33上且位于熱電偶座13下方設置有電源16 ；所述熱電偶36 —端伸入外殼33內部且與金屬坩堝12側壁相接觸，所述熱電偶36另一端連接溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)還連接加熱電極片30，所述加熱電極片30還連接用于對金屬坩堝12加熱的電爐絲15，所述電爐絲15埋設在高鋁陶瓷爐膛34內壁上，所述加熱電極片30安裝在電極密封座上。如圖4所示，所述熱電偶座13包括相嵌套的內圓筒38和外圓筒37，所述內圓筒 38端部與外圓筒37內部之間設置有密封圈四。如圖5所示，所述電極密封座由設置在加熱電極片30外部的密封絕緣套管31和用于將密封絕緣套管31固定在外殼33上的連接法蘭三32兩部分組成。如圖1和2所示，所述外殼33和頂蓋4上均設置有循環(huán)水冷層35，所述外殼33下端和頂蓋4上均設置有進水口 6，所述外殼33上部和頂蓋4上均設置有出水口 7。如圖1所示，所述高鋁陶瓷爐膛34與外殼33之間設置有碳氈保溫層10。如圖1和2所示，所述頂蓋4上設置有觀察窗3。如圖1所示，所述外殼33外部還連接有壓力表9，所述壓力表9位于抽真空接口 14上方。如圖1所示，所述加壓模具22上端通過連接法蘭一 20與高鋁陶瓷爐膛34固定連接，所述加壓模具22下端通過連接法蘭二 21與外殼33底部固定連接。本實用新型中，外殼33與頂蓋4通過爐蓋開啟螺母11固定連接，便于開啟使用， 加壓螺桿手槍19用于對加壓模具22手動調節(jié)施壓；金屬坩堝12采用耐熱鋼制成。攪拌桿 5采用多層葉片結構，這樣可根據(jù)攪拌過程中金屬熔體所處的狀態(tài)和復合材料中陶瓷顆粒的體積分數(shù)，選用不同層級的攪拌葉片，進而實現(xiàn)陶瓷顆粒在金屬基體中均勻分散。本實用新型的工作過程為首先松動爐蓋開啟螺母11，將頂蓋4從外殼33上移開，并取出保溫蓋板8后，將配置好的金屬鋁和陶瓷顆?；旌衔镆黄鹬糜诮饘氽釄?2中，然后將攪拌桿5穿過頂蓋4后移回原位，通過攪拌密封座M將攪拌桿5與頂蓋4密封，在抽真空接口 14外接真空泵將高鋁陶瓷爐膛34抽至真空狀態(tài)，這時開啟攪拌電機2，接通電源 16對高鋁陶瓷爐膛34加熱攪拌復合至復合漿料。攪拌過程中，可遙控電機2，使攪拌桿5 在旋轉的同時上下運動，進而增大熔體的混亂度，有利于顆粒在熔體中均勻分布。攪拌結束后，切斷電源16，擰動漏料閥氣缸17使滑動片18移動，則復合漿料在重力作用下流入加壓模具22中，通過加壓螺桿手槍19對復合漿料施加壓力壓鑄成型，冷卻后形成陶瓷顆粒增強鋁基復合材料鑄件。
7[0055]上述機械攪拌復合壓鑄過程中，由進水口 6和出水口 7循環(huán)水冷高鋁陶瓷爐膛34， 熱電偶36實時測量金屬坩堝12的溫度，且可通過觀察窗3及時觀察金屬融化狀態(tài)。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(jù)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化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，包括爐體支角和安裝在爐體支角上的密閉容器，所述密閉容器由外殼(3 和設置在外殼(3 上端的頂蓋(4)組成，其特征在于還包括設置在外殼(3 內部的高鋁陶瓷爐膛(34)、設置在高鋁陶瓷爐膛(34)底部的加壓模具0 以及由下至上依次設置在外殼(3 外部的加壓螺桿手槍(19)、漏料閥氣缸(17)和抽真空接口(14)，所述高鋁陶瓷爐膛(34)上端設置有保溫蓋板(8)，所述高鋁陶瓷爐膛(34)內部設置有金屬坩堝(12)，所述金屬坩堝(12)上端與保溫蓋板(8)底部相接觸，所述金屬坩堝(1 下端與加壓模具0 之間設置有通孔一，所述通孔一上端設置有滑動片(18)，所述滑動片(18)與漏料閥氣缸(17)連接，所述加壓模具 (22)上端與高鋁陶瓷爐膛(34)固定連接，所述加壓模具02)下端與外殼(3 底部固定連接，所述加壓模具0 還與加壓螺桿手槍(19)連接；所述頂蓋(4)上設置有穿過頂蓋(4) 的中心并與頂蓋(4)相密封的攪拌桿(5)，所述攪拌桿(5)下端位于金屬坩堝(12)內部，所述攪拌桿( 上端設置有用于驅動其實現(xiàn)上下移動的攪拌電機O)，所述攪拌電機( 安裝在電機升降架(1)上。
2.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述攪拌桿( 通過攪拌密封座04)與頂蓋(4)相密封，所述攪拌密封座04) 中心設置有與攪拌桿( 直徑相配合的通孔二(27)，所述攪拌密封座04)包括上層部分和下層部分，所述上層部分和下層部分通過螺栓06)固定連接，所述下層部分上端且位于通孔二 (XT)外側位置處設置有凹槽一，所述凹槽一上設置有帶副唇內包骨架密封圈(25)，所述帶副唇內包骨架密封圈0 上部與設置在所述上層部分下端的凹槽二相配合，所述帶副唇內包骨架密封圈0 上端設置有密封墊08)。
3.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼(33)上還設置有用于測量金屬坩堝(12)溫度的熱電偶(36)，所述熱電偶(36)安裝在熱電偶座(13)上，所述熱電偶座(13)通過套管與外殼(33)密封連接，所述外殼(33)上且位于熱電偶座(13)下方設置有電源(16)；所述熱電偶(36) —端伸入外殼(33)內部且與金屬坩堝(12)側壁相接觸，所述熱電偶(36)另一端連接溫度控制系統(tǒng)， 所述溫度控制系統(tǒng)還連接加熱電極片(30)，所述加熱電極片(30)還連接用于對金屬坩堝 (12)加熱的電爐絲(15)，所述電爐絲(15)埋設在高鋁陶瓷爐膛(34)內壁上，所述加熱電極片(30)安裝在電極密封座上。
4.按照權利要求3所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述熱電偶座(1 包括相嵌套的內圓筒(38)和外圓筒(37)，所述內圓筒(38) 端部與外圓筒(37)內部之間設置有密封圈09)。
5.按照權利要求3所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述電極密封座由設置在加熱電極片(30)外部的密封絕緣套管(31)和用于將密封絕緣套管(31)固定在外殼(3 上的連接法蘭三(3 兩部分組成。
6.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼(3 和頂蓋(4)上均設置有循環(huán)水冷層(35)，所述外殼(3 下端和頂蓋(4)上均設置有進水口(6)，所述外殼(3 上部和頂蓋(4)上均設置有出水口(7)。
7.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述高鋁陶瓷爐膛(34)與外殼(33)之間設置有碳氈保溫層(10)。
8.按照權利要求1或2所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述頂蓋(4)上設置有觀察窗(3)。
9.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，其特征在于所述外殼(33)外部還連接有壓力表(9)，所述壓力表(9)位于抽真空接口(14) 上方。
10.按照權利要求1所述的一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置， 其特征在于所述加壓模具0 上端通過連接法蘭一 00)與高鋁陶瓷爐膛(34)固定連接，所述加壓模具0 下端通過連接法蘭二與外殼(3 底部固定連接。
專利摘要本實用新型公開了一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料機械攪拌復合壓鑄裝置，包括爐體支角和安裝在爐體支角上的密閉容器，密閉容器由外殼和設置在外殼上端的頂蓋組成，還包括設置在外殼內部的高鋁陶瓷爐膛、設置在高鋁陶瓷爐膛底部的加壓模具以及設置在外殼外部的加壓螺桿手槍、漏料閥氣缸和抽真空接口，高鋁陶瓷爐膛上端設有保溫蓋板，高鋁陶瓷爐膛內部設有金屬坩堝，金屬坩堝下端與加壓模具之間設有通孔一，通孔一上端設有滑動片；頂蓋上設有穿過頂蓋的中心并與頂蓋相密封的攪拌桿，攪拌桿上端設有攪拌電機。本實用新型結構簡單且使用安全可靠，能有效使陶瓷顆粒在鋁等金屬中均勻分散，防止金屬熔體吸氣和氧化，同時消除了疏松和氣孔現(xiàn)象。
文檔編號C22C1/10GK201960107SQ20112001369
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月17日
發(fā)明者華小虎, 杜雙明, 胡丞, 趙維濤 申請人:西安科技大學