一種提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的裝置及發(fā)泡工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及泡沫鋁加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的工藝及專用增壓發(fā)泡模具。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫金屬是一種新型多用途材料，常用多孔金屬材料的材質(zhì)有青銅、鎳、鈦、鋁、不銹鋼，以及其他金屬和合金，在所有多孔金屬材料中受到特別重視的是泡沫鋁。現(xiàn)代工藝技術(shù)的發(fā)展，使得泡沫鋁的制備技術(shù)日趨完善，制造成本不斷降低。以泡沫鋁為代表的泡沫金屬是近年來發(fā)展較快的一種新型功能結(jié)構(gòu)材料，它具有優(yōu)良的機(jī)械阻尼、消聲降噪、吸能、電磁屏蔽等功能，而且質(zhì)輕、堅(jiān)固、耐熱、美觀，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防高科技等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今世界材料科學(xué)研宄的重要內(nèi)容之一。
[0003]泡沫鋁是一種在鋁基體中均勻分布著大量連通或不連通孔洞的新型輕質(zhì)多功能材料，它兼有連續(xù)金屬相和分散空氣相的特點(diǎn)。按孔結(jié)構(gòu)劃分，泡沫鋁通常可分為胞狀鋁(閉孔泡沫鋁)和多孔鋁(通孔泡沫鋁)兩類，前者孔隙率在80%以上，孔徑一般為中2mm-5mm，各孔互不相通；后者的孔隙率在60% -75%，孔徑一股為中0.8mm-2mm，各孔相互連通。泡沫鋁以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的性能，它不僅具有多孔材料所具有的輕質(zhì)特性，還具有金屬所具有的優(yōu)良的力學(xué)性能和熱、電等物理性能，如滲透、阻尼、能量吸收、高比表面積、電磁屏蔽等性能。現(xiàn)在，泡沫鋁的應(yīng)用主要有:防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、半導(dǎo)體氣體擴(kuò)散盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。也可用于冶金、化工、航空航天、船舶、電子、汽車制造和建筑業(yè)等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
[0004]制備泡沫鋁的方法有多種，根據(jù)制備過程中鋁的狀態(tài)可以分為三大類:液相法、固相法和電沉積法。液相法是通過液態(tài)鋁產(chǎn)生泡沫結(jié)構(gòu)，可在鋁液中直接發(fā)泡，也可用高分子泡沫或緊密堆積的造孔劑鑄造來得到多孔材料。固相法是用鋁粉末代替液態(tài)鋁同樣可制得多孔材料，因?yàn)榇蟛糠止滔喾ㄍㄟ^燒結(jié)使鋁顆?；ハ嗦?lián)結(jié)，鋁始終保持在固態(tài)，所以此法生產(chǎn)的泡沫鋁多數(shù)具有通孔結(jié)構(gòu)。電沉積法是以泡沫塑料為基底，經(jīng)導(dǎo)電化處理后，電沉積鋁制成，可通過浸涂導(dǎo)電膠或化學(xué)鍍膜等方法使泡沫塑料導(dǎo)電。用電沉積法生產(chǎn)的泡沫鋁具有孔徑小，孔隙均勻，孔隙率高等特點(diǎn)，其隔熱性能和阻尼特性優(yōu)于鑄造法生產(chǎn)的泡沫鋁。
[0005]其中，液相法中的熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的基本原理為:將發(fā)泡劑加入熔融的鋁或鋁合金當(dāng)中，發(fā)泡劑受熱在高溫下分解并釋放出氣體，氣體滯留于金屬熔體中，凝固后成為泡沫金屬。但傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法在發(fā)泡過程中，發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣孔上浮，熔體上部氣孔多，下部氣孔少，導(dǎo)致泡沫鋁發(fā)泡不均勻，合格率較低。為了改變這種氣孔上浮的方式，部分研宄人員采用加入粘稠劑的方式，來提高熔體粘稠度，控制氣泡上浮，但實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，由于粘稠劑不能添加過多，添加粘稠劑后的熔體在凝固前流動(dòng)性依然很大，導(dǎo)致氣泡仍然會(huì)上浮，造成熔體發(fā)泡上下不均勻，下面氣泡少密度大，上面氣泡多密度小，產(chǎn)品合格率差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種制造方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠的提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的工藝。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的裝置，其特征在于，包括一個(gè)具有發(fā)泡容腔的模具箱，為便于開模，所述模具箱常設(shè)計(jì)成上大下小的圓臺(tái)或四棱臺(tái)敞口空腔結(jié)構(gòu)，所述模具箱配套有各種尺寸規(guī)格的加壓蓋板(可以根據(jù)發(fā)泡體多少選用相應(yīng)規(guī)格的蓋板，使加壓蓋板能對模具箱內(nèi)部形成還很好的密封)，所述加壓蓋板中心位置連接液壓活塞桿，所述加壓蓋板四周邊緣設(shè)置有密封圈，加壓蓋板上還設(shè)置有電加熱裝置和一個(gè)或多個(gè)排氣閥，排氣閥中的懸吊式活塞閥能夠保證排氣結(jié)束自動(dòng)閉合閥門，該模具箱的蓋板結(jié)構(gòu)可對尚未發(fā)泡的發(fā)泡體及時(shí)密封和加壓，便于控制減緩氣泡膨脹速度，為發(fā)泡體冷卻降溫提供時(shí)間，當(dāng)溫度降低到發(fā)泡體由液態(tài)流體接近半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)蓋板加熱裝置，使蓋板接觸的發(fā)泡體表面迅速二次熔化，收縮液壓活塞桿撤除壓力，取出加壓蓋板，讓發(fā)泡體自然膨脹，此時(shí)氣泡上浮力小于氣泡上行受到的半固態(tài)粘稠阻力，難以上行，從而保證了發(fā)泡的上下均勻一致；模具箱體要置于保溫室內(nèi)，保溫室內(nèi)壁設(shè)有電加熱裝置，保證室內(nèi)溫度恒定在規(guī)定區(qū)間，防止熔體過快凝固；在模具箱外壁上設(shè)有冷卻管道，在需要的時(shí)候可以對熔體進(jìn)行冷卻處理。
[0009]所述加壓蓋板采用耐熱材料、防腐材料制成，在所述模具箱上還設(shè)有溫度顯示器，能夠準(zhǔn)確顯示發(fā)泡容腔內(nèi)的溫度狀況，方便查看；所述冷卻管道可以采用蒸汽或水冷卻的方式進(jìn)行。
[0010]所述排氣閥包括一排氣腔體，在排氣腔體上部設(shè)有排氣孔，排氣腔體內(nèi)部設(shè)有懸吊式活塞浮球。
[0011]一種提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的工藝，步驟如下:
[0012]I)在熔化后的鋁或鋁合金中熔體中加入發(fā)泡劑，用200-600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速對熔體進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后將熔體引入模具箱的發(fā)泡容腔內(nèi)；
[0013]2)根據(jù)發(fā)泡體多少選用相應(yīng)規(guī)格的加壓蓋板，迅速利用液壓活塞桿推動(dòng)加壓蓋板蓋住模具箱里的熔體，對熔體進(jìn)行密封，加壓蓋板下預(yù)留的少量空間中氣體隨熔體發(fā)泡膨脹從排氣閥中擠出，排氣結(jié)束排氣閥中的懸吊式活塞浮球自動(dòng)閉合排氣孔，然后熔體受到加壓蓋板約束受壓暫停膨脹，在此過程中，利用模具箱外壁上的冷卻管道通氣迅速冷卻模具，降低熔體溫度；
[0014]3)當(dāng)熔體溫度降低到發(fā)泡體由液態(tài)流體接近半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)蓋板加熱裝置，使蓋板接觸的發(fā)泡體表面迅速二次熔化，收縮液壓活塞桿撤除壓力，取出加壓蓋板，讓熔體在半固態(tài)下自然發(fā)泡膨脹；或者用大的密封蓋二次蓋住模具箱上口，利用密封蓋上的排氣口抽氣減壓，進(jìn)行負(fù)壓發(fā)泡，這兩種情況下氣泡上浮力小于氣泡上行受到的半固態(tài)熔體的粘稠阻力，難以上行，從而保證半固態(tài)熔體發(fā)泡上下均勻一致；
[0015]4)在模具箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)泡的同時(shí)，隨時(shí)觀察發(fā)泡熔體的發(fā)泡溫度，在溫度下降時(shí)利用保溫箱內(nèi)的電加熱裝置進(jìn)行加熱，防止熔體完全凝固。
[0016]進(jìn)一步的，在步驟I)中還可以加入適量耐火材料，增加發(fā)泡鋁的耐火性能。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎，采用加壓冷卻使熔體降溫到半固態(tài)增稠后再自然發(fā)泡或減壓發(fā)泡，避免氣泡上浮，能夠保持發(fā)泡熔體密度的上下一致性，確保發(fā)泡均勻，提高產(chǎn)品合格率，克服了傳統(tǒng)熔體發(fā)泡法發(fā)泡不均勻的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明排氣閥結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]參見圖1、圖2:—種提高泡沫鋁發(fā)泡均勻度的裝置，包括一個(gè)具有發(fā)泡容腔的模具箱I，為便于開模，模具箱I常設(shè)計(jì)成上大下小的圓臺(tái)敞口空腔結(jié)構(gòu)，模具箱I配套有各種尺寸規(guī)格的加壓蓋板2 (可以根據(jù)發(fā)泡體多少選用相應(yīng)規(guī)格的加壓蓋板2，使加壓蓋板2能對模具箱I內(nèi)部形成還很好的密封)，加壓蓋板2中心位置連接液壓活塞桿3，加壓蓋板2四周邊緣設(shè)置有密封圈4，加壓蓋板2上還設(shè)置有電加熱裝置5和一個(gè)或多個(gè)排氣閥6，排氣閥6中的懸吊式活塞閥能夠保證排氣結(jié)束自動(dòng)閉合閥門，該模具箱I的蓋板結(jié)構(gòu)可對尚未發(fā)泡的發(fā)泡體及時(shí)密封和加壓，便于控制減緩氣泡膨脹速度，為發(fā)泡體冷卻降溫提供時(shí)間，當(dāng)溫度降低到發(fā)泡體由液態(tài)流體接近半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)加壓蓋板2的電加熱裝置5 (如采用電阻絲加熱)，使加壓蓋板2接觸的發(fā)泡體表面迅速二次熔化，收縮液壓活塞桿3撤除壓力，取出加壓蓋板2，讓發(fā)泡體自然膨脹，此時(shí)氣泡上浮力小于氣泡上行受到的半固態(tài)粘稠阻力，難以上行，從而保證了發(fā)泡的上下均勻一致；模具箱I體要置于保溫室7內(nèi)，保溫室8內(nèi)壁設(shè)有電加熱裝置，保證室內(nèi)溫度恒定在規(guī)定區(qū)間，防止熔體過快凝固；在模具箱I外壁上設(shè)有冷卻管道8，在需要的時(shí)候可以對熔體進(jìn)行冷卻處理。排氣閥6包括一排氣腔體61，在排氣腔體61上部設(shè)有排氣