制备开孔泡沫铝的成套设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及制备开孔泡沫铝的成套设备，其特征在于该成套设备包括混粉机、模具回形传送装置、压力装置、顶出装置、机械手装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉、冷却水池和操作平台；所述操作平台包括上、中、下三层台面，三层台面呈阶梯状依次分布，以压力装置的左右边界为界将操作平台从左至右依次分成左区、中区和右区，上层台面设有混粉机，且位于左区内；所述压力装置位于下层台面的中区内，顶出装置位于下层台面的右区内；所述模具回形传送装置由模具装料区、压制成形区和顶出制件区构成，模具装料区位于混粉机的下方，压制成形区位于中区，且对应在压力装置的压制板下方，顶出制件区正对顶出装置，且位于右区。
【专利说明】
制备开孔泡沬铝的成套设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及开孔合金制造技术领域，具体涉及制备开孔泡沫铝的成套设备。
【背景技术】
[0002]开孔泡沫金属是近年来发展迅速的一种新型轻质材料，特殊的孔结构使得其具有轻质、比表面积大、比刚度和比强度大、吸声和阻燃性能好等特性。目前，在交通运输、建筑装饰、生物医学等领域得到了广泛的应用。由于开孔泡沫金属具有如此多的优异性能及广泛用途，近年来成为材料领域关注的一大热点。
[0003]目前针对开孔泡沫铝的制备方法主要有粉末冶金法、熔模铸造法和渗流铸造法。申请号为201510368978.8的发明专利公开了一种用于减振吸能的碳纳米管增强泡沫铝复合材料的制备方法，该方法是以尿素(CO(NH2)2)为造孔剂的粉末冶金法制备开孔泡沫招，其不足之处在于该方法工艺流程复杂，生产成本高，尿素分解产生的氨气有毒，影响人体健康，造成环境污染且该方法不能适用于大量机械化、连续化生产。申请号为201310507918.0的发明专利公开了一种泡沫铝合金的渗流铸造工艺，该工艺采用食盐作为造孔剂，利用渗流铸造法制备开孔泡沫铝，渗流铸造法的因素较多，工艺过程不容易协调控制，就其中的造孔剂预热温度、金属液浇注温度和渗铸压力三个因素来说，并非温度越高压力越大越好，需要三者良好的配合才能制备出结构均匀的泡沫金属，加大了生产制备难度；同时该方法没有专门连续化生产的成套设备，导致操作分散，生产过程不连续，生产效率低，不适合进行工业化生产。申请号为201410457751.6的发明专利公开了一种可降解开孔多孔镁及镁合金生物材料及其制备方法，该方法利用烧结氯化钠得到预制体从而制备开孔泡沫镁及镁合金生物材料的方法，该制备方法除了申请号为201310507918.0专利中提到的渗流铸造工艺的不足外，采用碱洗的方法来滤出氯化钠，会导致孔壁严重腐蚀，破坏了镁多孔结构的完整性，加入醇作为缓冲液只能减缓对镁基体的腐蚀。以上方法虽然能够制备出开孔泡沫金属，但该方法仅停留在实验室阶段，不能实现产业化生产。专利号为ZL201310038972.5的中国专利公开了一种生产泡沫铝的成套设备，该设备是利用熔体发泡法生产闭孔泡沫金属的成套设备，得不到孔隙均匀的开孔泡沫金属。
[0004]我国开孔泡沫铝的产业化生产正处于起步阶段，机械化、连续化开孔泡沫铝生产设备的缺乏使得目前的生产基本处于人工操作或半人工操作状态，导致了大尺寸开孔泡沫铝孔结构、比表面积、比强度和比刚度的控制难度较大，不能保证产品性能的一致性，限制了产品的推广和应用。而且，利用粉末冶金法生产开孔泡沫铝的各种设备之间也没有连续性，工艺操作分散，生产过程不连续，生产效率低下，导致产品生产成本高。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型需要解决的技术问题是:提供一种制备开孔泡沫铝的成套设备。该成套设备能制备出质轻、孔隙均匀、孔径大小可控、综合性能良好的开孔泡沫金属，且该成套设备具有立体化、机械化和连续化的特点，且节能高效、操作简单、安全性高、布局紧凑、占地面积小等优点，适于工业生产应用。该方法采用食盐粒子做造孔剂，同时采用清水替代碱液来溶解食盐颗粒，可制备出形状复杂的异形开孔泡沫金属，方法流程简单、成本低廉、健康环保。
[0006]本实用新型解决该技术问题采用的技术方案是:
[0007]—种制备开孔泡沫铝的成套设备，其特征在于该成套设备包括混粉机、模具回形传送装置、压力装置、顶出装置、机械手装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉、冷却水池和操作平台；所述操作平台包括上、中、下三层台面，三层台面呈阶梯状依次分布，以压力装置的左右边界为界将操作平台从左至右依次分成左区、中区和右区，上层台面设有混粉机，且位于左区内；所述压力装置位于下层台面的中区内，顶出装置位于下层台面的右区内；所述模具回形传送装置由模具装料区、压制成形区和顶出制件区构成，模具装料区位于混粉机的下方，压制成形区位于中区，且对应在压力装置的压制板下方，顶出制件区正对顶出装置，且位于右区；顶出装置的右侧设有机械手装置，以机械手装置所在位置为圆心，机械手装置到顶出装置的距离为半径做圆，顶出装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉和冷却水池沿逆时针方向均匀布置在该圆周上。
[0008]—种制备开孔泡沫金属的方法，使用上述的成套设备，包括以下步骤:
[0009]I)选料，选择球形、立方体形或不规则形，且直径为l-5mm的食盐颗粒为造孔剂，选择原料为直径为100-300μπι的纯铝、铝合金、纯镁或镁合金粉末；
[0010]2)均匀混粉，将原料在混粉机中以150-200r/min的速度研磨20-30min;按照食盐颗粒与原料的质量比为0.05-0.10称取食盐颗粒，以250-30(^/1^11的速度混合20-401^11后，将速度增加到350-450r/min，混合20-30min后得到混合均匀的粉末；
[0011]3)装料，将步骤2)混合均匀的粉末通过鼓风机吹入模具中，振荡，使粉末在模具中分布完全均匀；
[0012]4)压制，将装好粉末的模具传送至压制成形区，在冷压压力500_600MPa下保压2-4min得到压制件;或热压压力300_400MPa下保压l_3min得到压制件；
[0013]5)溶解造孔剂，将步骤4)的压制件置于造孔剂溶解池中，造孔剂溶解池的水温调至30-50°C，超声振荡至造孔剂完全溶解，取出压制件静置；
[0014]6)干燥压制件，将步骤5)所得的压制件放入鼓风干燥箱中干燥后取出；
[0015]7)烧结压制件，将干燥后的压制件放进保温炉中，以5-10°C/min的升温速度升温至500-550 0C，保温0.5-lh ；若步骤I)中的原料选择为纯镁或镁合金粉末，需先向保温炉内通入保护气体10_20min，再升温；
[0016]8)冷却，将烧结后的压制件放到冷却水池中冷却，冷却后放进鼓风干燥箱中烘干，即得到开孔泡沫金属。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型成套设备在以下方面具有突出特点和显著进步:
[0019](I)整套设备采用上中下三层结构和左中右三个区分布的设计理念，提高了空间的利用率，降低了投资成本。
[0020](2)单个机械手装置即可实现压制件在顶出装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉、冷却水池之间的转移问题，过程可实现机械化，节约了劳动力成本。
[0021](3)模具回形传送装置的设计，通过传送装置控制器实现对模具循环利用，提高了模具的利用率;模具的传送采用滚轴输送和工位控制，每一个工位都设针式触碰开关来控制模具的运行，减少了人工操作，提高了效率和安全性。
[0022](4)原料由混粉机中落入模具中出现中间料多，周围料少的现象，通过振荡器的振荡使原料在整个模具中分布更加均匀，更好的保证压制件性能的一致性，减少因周边缺料压不实而得到不合格的压制件。
[0023](5)在造孔剂的溶解过程中，通过控制带有调节阀的出水口和进水口，使造孔剂溶解池中的水保持流动，加快造孔剂食盐颗粒的溶解;通过加溶解池加热器对流动水进行加热，提高了食盐颗粒在水中的溶解度;造孔剂溶解池底部的超声振荡器振动流动水，进一步加快食盐的溶解;溶解过程中不使用碱液进行清洗，减少了对泡沫铝的腐蚀;该造孔剂溶解池既节能环保，又降低了成本，且操作简单安全。
[0024](6)漏筐采用多个小网格的设计，可以在η个小漏筐中同时溶解不同批次压制坯件的食盐颗粒(每个漏筐中放同一批次的压制件)，大大提高了生产效率。
[0025](7)保温炉，配合保护气体的使用，亦可生产易氧化或易燃烧的泡沫金属(例如，泡沫镁合金等)。
[0026](8)混粉机中采用η个相同型号的混粉罐同时进行混粉，提高了生产率;采用相同型号的混粉罐更好的保证在相同混粉速度和时间下，η个混粉罐中的粉末同时达到均匀。
[0027](9)模具可设计成一模多腔的结构，一次压制得到多个压制件，既提高了生产率又减少了压力装置的磨损。
[0028]本实用新型方法的显著进步是:
[0029](I)用食盐颗粒代替粉末冶金法中常用的尿素做造孔剂，食盐资源丰富易得、可回收利用，既节约了成本，又安全无污染;食盐可选择球形、立方体形，不规则形，根据实际需要得到不同孔结构的开孔泡沫铝。
[0030](2)造孔剂的溶剂采用清水代替醇和氢氧化钠配制的碱液，既降低了对泡沫铝/泡沫镁的腐蚀，又节约了成本。
[0031](3)均匀混粉时先对铝粉研磨除去表面氧化膜，增强铝粉之间的结合力以便更好的压实压制件;先以低速(250-300r/min)混合一段时间(20-30min)，再将速度调增到高度(350-450r/min)混合一段时间，这样使混合更加的均匀。
[0032](4)压制件烧结时，保温炉以5-10°C/min的速度缓慢升温至500-550°C，控制升温速度，选择缓慢升温使压制件内外受热更加的均匀，减少因内外温差造成的开裂、变形等缺陷。
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型制备开孔泡沫铝的成套设备一种实施例的主视布局结构示意图。
[0034]图2为本实用新型制备开孔泡沫铝的成套设备一种实施例的俯视布局结构示意图。
[0035]图3为本实用新型制备开孔泡沫铝的成套设备一种实施例模具回形传送装置2的俯视结构示意图。
[0036]图4为本实用新型制备开孔泡沫铝的成套设备一种实施例造孔剂溶解池6俯视结构示意图。
[0037]图中:I混粉机、101大转盘、102小转盘、103混粉机控制器、104混粉罐、105鼓风机、2模具回形传送装置、201传送装置控制器、202重量感应器、203模具、204振荡器、205传送台、206顶板、207模具回形台固定支架、208模具装料区、209压制成形区、210顶出制件区、211第一模具导板、212第二模具导板、213第三模具导板、214针式触碰开关、215模具导滑槽、216滚轴、3压力装置、4顶出装置、5机械手装置、6造孔剂溶解池、601超声振荡器、602漏筐、603出水口、604进水口、605溶解池加热器、606溶解池控温仪、7鼓风干燥箱、8保温炉、801炉盖、802保护气通孔、9冷却水池、10操作平台。
【具体实施方式】
[0038]本实用新型制备开孔泡沫铝的成套设备(简称成套设备，参见图1-4)包括混粉机1、模具回形传送装置2、压力装置3、顶出装置4、机械手装置5、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8、冷却水池9和操作平台10;所述操作平台10包括上、中、下三层台面，三层台面呈阶梯状依次分布，以压力装置3的左右边界为界将操作平台从左至右依次分成左区、中区和右区，上层台面设有混粉机I，且位于左区内；所述压力装置3位于下层台面的中区内，顶出装置4位于下层台面的右区内；所述模具回形传送装置2由模具装料区208、压制成形区209和顶出制件区210构成，模具装料区208位于混粉机I的下方，压制成形区209位于中区，且对应在压力装置的压制板下方，顶出制件区210正对顶出装置4，且位于右区；顶出装置4的右侧设有机械手装置5，以机械手装置5所在位置为圆心，机械手装置5到顶出装置4的距离为半径做圆，顶出装置4、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8和冷却水池9沿逆时针方向均匀布置在该圆周上，即所述造孔剂溶解池6位于顶出装置4右下方，鼓风干燥箱7位于造孔剂溶解池6的右上方，保温炉8位于鼓风干燥箱7上方，冷却水池9位于保温炉8的左上方。
[0039]所述混粉机I包括大转盘101、n个小转盘102、混粉机控制器103、n个混粉罐104和鼓风机105;每个混粉罐104下部连接有一个小转盘102，所述小转盘102嵌入大转盘101内，η个小转盘在大转盘101圆周上均匀分布;每个混粉罐104内均加有磨球，上部设有由混粉罐小盖板和混粉罐大盖板组成的瓣合式混粉罐盖板，底部开有可控的混粉罐漏料孔，混粉罐漏料孔由混粉机控制器103控制开闭；每个混粉罐大盖板上部设有鼓风机通气孔，鼓风机105正对鼓风机通气孔;所述大转盘101设有η个大转盘漏料孔、每个小转盘102中心设有小转盘漏料孔;对应的混粉罐104、鼓风机通气孔、瓣合式混粉罐盖板、小转盘102、混粉罐漏料孔、小转盘漏料孔、大转盘漏料孔同轴。
[0040]所述模具回形传送装置2包括模具203(底部设有模具上顶件孔、模具壁上设于重量感应器202、内部设有顶板206)、传送台205、传送装置控制器201和振荡器204;传送台205水平固定在操作台的中层台面上，传送台右侧通过模具回形台固定支架207固定，传送装置控制器201固定在上层台面与中层台面间的台阶纵向面上，传送台205从后至前依次设有第一模具导板211、第二模具导板212和第三模具导板213，在第一模具导板211和第二模具导板212及第二模具导板212和第三模具导板213之间均设有模具导滑槽215及槽内滚轴216，模具装料区208、压制成形区209和顶出制件区210依次布置在第一模具导板211和第二模具导板212之间，在模具装料区及顶出制件区贯穿传送台的横向也设有模具导滑槽215及槽内滚轴216，每个区均设置有针式触碰开关214，通过针式触碰开关214控制模具203的运行，滚轴216的运行由传送装置控制器201和相应的针式触碰开关控制，模具在模具导滑槽内实现回形传送(参见图3);振荡器204位于模具装料区208内，振荡器上方设置模具203，通过传送装置控制器201控制振荡器进而实现模具203的上下升降，振荡时，将振荡器204上升至高出传送台205台面，结束后回落进入传送台205内部;顶出制件区210内设有传送台上顶件孔。
[0041]所述压力装置3上设有压制板和压力装置控制器，压力装置控制器可实现对压制板的升降、压力大小、保压时间等的控制，压制板与位于压制成形区210的模具203上下对应并需要配套使用。
[0042]所述造孔剂溶解池6(参见图4)内设有漏筐602，漏筐602的筐壁为孔洞结构，漏筐602挂在造孔剂溶解池6上;造孔剂溶解池6采用下进上出水的设计，在其上部和下部分别设有出水口 603和进水口 604，底部设有超声振荡器601，左、右内壁上设有溶解池加热器605，在右侧池壁的上部设有溶解池控温仪606。
[0043]所述保温炉8上的炉盖801为瓣合式炉盖，炉盖801上设有保护气通孔802。
[0044]图1所示生产过程的主视布局结构示意图表明，本实用新型成套设备的操作平台10由上中下三层台面构成，三层平台呈阶梯状分布。操作平台的上层台面设有混粉机I，图1显示，操作平台的中层台面位于上层台面的右下方，设有模具回形传送装置2，传送台205左右两侧分别固定在操作平台的中层台面和模具回形台固定支架207上，传送装置控制器201固定在上层台面下方台阶的纵向面上，振荡器204可由传送装置控制器201调节来实现上下升降。操作平台的下层台面设有7种装置，分别为压力装置3、顶出装置4、机械手装置5、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8和冷却池9。压力装置3上设有与模具配套的压制板和压力装置控制器，所述压制板与位于压制成形区209内的模具203上下对应。顶出装置4位于顶出制件区210的正下方，顶出装置4由液压升降机控制升降。机械手装置5位于顶出装置4的右侧。造孔剂溶解池6和冷却水池9位于顶出装置4右侧;鼓风干燥箱7和保温炉8位于机械手装置5的右侧;保温炉8上的炉盖为瓣合式炉盖801，炉盖801上设有保护气通孔802。
[0045]图2所示生产过程的俯视布局结构示意图表明，本实用新型成套设备分为左、中、右三个区。混料机I位于左区，包括大转盘101、n个小转盘102、混粉机控制台103、n个混粉罐104和鼓风机105;位于混粉罐104上部的瓣合式混粉罐盖板由混粉罐小盖板和混粉罐大盖板构成;每个混粉罐大盖板上设有鼓风机通气孔;η个小转盘在大转盘101圆周上均匀分布，所述η个同一构件具有相同型号。压力装置3位于中区，混粉机I的右侧。模具回形传送装置2贯穿整套设备的三个区，第一模具导板211、第二模具导板212、第三模具导板213分别位于传送台205后、中和前的位置。传送台205上设有模具装料区208、压制成形区209和顶出制件区210，其中顶出制件区210内设有传送台上顶件孔。顶出装置4是圆柱体结构，底面与传送台上顶件孔同心。右区内，以机械手装置5为圆心，机械手5到顶出装置4的距离为半径做圆，沿逆时针方向每72°在圆周上设置了一种装置，依次为顶出装置4、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8及冷却水池9;所述顶出装置4位于模具回形传送装置2顶出制件区210下方且穿过传送台上顶件孔，将运行至此的模具203顶出，造孔剂溶解池6位于顶出装置4右下方，鼓风干燥箱7位于造孔剂溶解池6的右上方，保温炉8位于鼓风干燥箱7上方，冷却水池9位于保温炉8的左上方;漏筐602分为η个大小相等的小漏筐(中间用网隔开)，挂在造孔剂溶解池6上;保温炉8设有瓣合式炉盖801，瓣合式炉盖801的2片炉盖为大小相同的半圆形，右半边炉盖设有保护气通孔802。冷却水池9上设有进出水口。
[0046]图3是模具回形传送装置2的俯视结构示意图，图3显示，传送台205由第一模具导板211、第二模具导板212、第三模具导板213、针式触碰开关214、模具导滑槽215以及槽内的滚轴216构成。振荡器204位于模具装料区208内，可由传送装置控制器201调节实现上下升降;振荡时，将振荡器204上升至高出传送台205台面，结束后回落进入传送台205内部;每一个工位都设有针式触碰开关214，通过针式触碰开关214来控制模具203的运行；图3显示，在模具装料区208和顶出制件区210横向贯穿传送台也设有模具导滑槽215以及槽内的滚轴216，纵向两侧和横向两侧内的滚轴216构成了模具运行的回形轨道，滚轴216的运行由传送装置控制器201和位于传送台205左前、左后、右前、右后方的针式触碰开关214控制。
[0047]图4为造孔剂溶解池6俯视结构示意图，图中漏筐602的筐壁为孔洞结构，需保证压制件不能从孔洞漏出(可根据压制件尺寸大小换取不同孔洞大小的漏筐602)，漏筐602挂在造孔剂溶解池6上;造孔剂溶解池6底部设有超声振荡器601，振动流动水加快造孔剂溶解；采用下进上出水的设计，带有调节阀的出水口 603和进水口 604分别位于左侧池壁上部和右侧池壁的下部;造孔剂溶解池6的左、右内壁均设有溶解池加热器605 ；溶解池控温仪606位于右侧池壁的上部。
[0048]本实用新型中若压制件较小，模具203可采用一模多腔的设计，应将顶板206改成顶杆，一个压制件对应一个或多个顶杆。混粉罐104随大转盘101公转的同时进行自转，利用运转产生的离心力、摩擦力，磨球在混粉罐104内运动进行研磨混粉;磨球选用不锈钢，直径根据所需粉末粒度进行选择;混粉罐漏料孔的直径不能过大，以防重量感应器202显示视数延迟造成模具203中的原料质量大于重量感应器202显示的视数。本申请中η为自然数。
[0049]本实用新型制备开孔泡沫金属的方法(简称方法)，使用上述的成套设备，包括以下步骤:
[0050]I)选料，选择球形、立方体形或不规则形，且直径为l-5mm的食盐颗粒为造孔剂，选择原料为直径为100-300μπι的纯铝、铝合金、纯镁或镁合金粉末；
[0051 ] 2)均匀混粉，将原料在混粉机中以150-200r/min的速度研磨20-30min ；按照食盐颗粒与原料的质量比为0.05-0.10称取食盐颗粒，以250-30(^/1^11的速度混合20-401^11后，将速度增加到350-450r/min，混合20-30min后得到混合均匀的粉末；
[0052]3)装料，将步骤2)混合均匀的粉末通过鼓风机吹入模具中，振荡，使粉末在模具中分布完全均匀；
[0053]4)压制，将装好粉末的模具传送至压制成形区，在冷压压力500_600MPa下保压2-4min得到压制件;或热压压力300_400MPa下保压l_3min得到压制件；
[0054]5)溶解造孔剂，将步骤4)的压制件置于造孔剂溶解池中，造孔剂溶解池的水温调至30-50°C，超声振荡至造孔剂完全溶解，取出压制件静置；
[0055]6)干燥压制件，将步骤5)所得的压制件放入鼓风干燥箱中干燥后取出；
[0056]7)烧结压制件，将干燥后的压制件放进保温炉中，以5-10°C/min的升温速度升温至500-550 0C，保温0.5-lh ；若步骤I)中的原料选择为纯镁或镁合金粉末，需先向保温炉内通入保护气体10_20min，再升温；
[0057]8)冷却，将烧结后的压制件放到冷却水池中冷却，冷却后放进鼓风干燥箱中烘干，即得到开孔泡沫金属。
[0058]本实用新型方法的进一步特征在于所述步骤8)可以采用随炉冷却的方式冷却得到开孔泡沫金属，若为开孔泡沫镁，随炉冷却时应在保护气下进行。
[0059]本实用新型方法的操作要点是:本方法中原料尺寸的选择;食盐颗粒和原料的质量比；冷压、热压的选择及压制的压力大小和保压时间的控制均对生产开孔泡沫金属具有显著影响。为保证得到完全开孔的泡沫金属，不同形状的造孔剂食盐颗粒，选择原料的尺寸有所不同。球形食盐颗粒选择的直径为l-3mm;立方体、不规则的食盐颗粒选择的直径为3-5mm。选择不规则食盐颗粒，均匀混粉时间延长lOmin，压制时压力增加50-100MPa，保压时间延长Imin0
[0060]实施例1
[0061]本实施例制备开孔泡沫铝的成套设备包括混粉机1、模具回形传送装置2、压力装置3、顶出装置4、机械手装置5、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8、冷却水池9和操作平台10;所述操作平台10包括上、中、下三层台面，三层台面呈阶梯状依次分布，以压力装置3的左右边界为界将操作平台从左至右依次分成左区、中区和右区，上层台面设有混粉机I，且位于左区内；所述压力装置3位于下层台面的中区内，顶出装置4位于下层台面的右区内；所述模具回形传送装置2由模具装料区208、压制成形区209和顶出制件区210构成，模具装料区208位于混粉机I的下方，压制成形区209位于中区，且对应在压力装置的压制板下方，顶出制件区210正对顶出装置4，且位于右区;顶出装置4的右侧设有机械手装置5，以机械手装置5所在位置为圆心，机械手装置5到顶出装置4的距离为半径做圆，顶出装置4、造孔剂溶解池6、鼓风干燥箱7、保温炉8和冷却水池9沿逆时针方向均匀布置在该圆周上，即所述造孔剂溶解池6位于顶出装置4右下方，鼓风干燥箱7位于造孔剂溶解池6的右上方，保温炉8位于鼓风干燥箱7上方，冷却水池9位于保温炉8的左上方。
[0062]所述混粉机I包括大转盘101、四个小转盘102、混粉机控制器103、四个混粉罐104和鼓风机105;每个混粉罐104下部连接有一个小转盘102，所述小转盘102嵌入大转盘101内，四个小转盘在大转盘101圆周上均匀分布;每个混粉罐104内均加有磨球，上部设有由混粉罐小盖板和混粉罐大盖板组成的瓣合式混粉罐盖板，底部开有可控的混粉罐漏料孔，混粉罐漏料孔由混粉机控制器103控制开闭;每个混粉罐大盖板上部设有鼓风机通气孔，鼓风机105正对鼓风机通气孔;所述大转盘101设有η个大转盘漏料孔、每个小转盘102中心设有小转盘漏料孔;对应的混粉罐104、鼓风机通气孔、瓣合式混粉罐盖板、小转盘102、混粉罐漏料孔、小转盘漏料孔、大转盘漏料孔同轴。
[0063]所述模具回形传送装置2包括模具203(底部设有模具上顶件孔、模具壁上设于重量感应器202、内部设有顶板206)、传送台205、传送装置控制器201和振荡器204;传送台205水平固定在操作台的中层台面上，传送台右侧通过模具回形台固定支架207固定，传送装置控制器201固定在上层台面与中层台面间的台阶纵向面上，传送台205从后至前依次设有第一模具导板211、第二模具导板212和第三模具导板213，在第一模具导板211和第二模具导板212及第二模具导板212和第三模具导板213之间均设有模具导滑槽215及槽内滚轴216，模具装料区208、压制成形区209和顶出制件区210依次布置在第一模具导板211和第二模具导板212之间，在模具装料区及顶出制件区贯穿传送台的横向也设有模具导滑槽215及槽内滚轴216，每个区均设置有针式触碰开关214，通过针式触碰开关214控制模具203的运行，滚轴216的运行由传送装置控制器201和相应的针式触碰开关控制，模具在模具导滑槽内实现回形传送;振荡器204位于模具装料区208内，振荡器上方设置模具203，通过传送装置控制器201控制振荡器进而实现模具203的上下升降，振荡时，将振荡器204上升至高出传送台205台面，结束后回落进入传送台205内部;顶出制件区210内设有传送台上顶件孔。
[0064]所述造孔剂溶解池6内设有漏筐602，漏筐602的筐壁为孔洞结构，漏筐602挂在造孔剂溶解池6上;造孔剂溶解池6采用下进上出水的设计，在其上部和下部分别设有出水口603和进水口 604，底部设有超声振荡器601，左、右内壁上设有溶解池加热器605，在右侧池壁的上部设有溶解池控温仪606。
[0065]本实施例制备开孔泡沫金属的方法，使用上述的成套设备，制备开孔泡沫铝，包括以下步骤:
[ΟΟ??] I)选料，选择球形直径为3mm的食盐颗粒为造孔剂，选择原料为直径为100-200μηι的招合金粉末；
[0067]2)均匀混粉，将原料在混粉机1(选用4个型号相同的混粉罐)中以200r/min的速度研磨20min;按照食盐颗粒与原料的质量比为0.05称取食盐颗粒，以250r/min的速度混合20min后，将速度增加到350r/min，混合20min后得到混合均匀的粉末；
[0068]3)装料，将步骤2)混合均匀的粉末通过鼓风机吹入模具203中，振荡1min，使粉末在模具203中分布完全均匀；
[0069]4)压制，将装好粉末的模具203传送至压制成形区209，在冷压压力500MPa下保压2min得到压制件;
[0070]5)溶解造孔剂，将步骤4)的压制件置于造孔剂溶解池6中，造孔剂溶解池6的水温调至30°C，超声振荡Ih至造孔剂完全溶解，取出压制件静置5min;
[0071]6)干燥压制件，将步骤5)所得的压制件放入鼓风干燥箱7中干燥20min后取出；
[0072]7)烧结压制件，将干燥后的压制件放进保温炉8中，以5°C/min的升温速度升温至500°(:，保温0.511;
[0073]8)冷却，将烧结后的压制件放到25 0C的冷却水池9中冷却1min，取出放进鼓风干燥箱7中烘干，即得到开孔泡沫铝。
[0074]实施例2
[0075]本实施例采用实施例1的成套设备，本实施例制备开孔泡沫镁，具体方法是:
[0076]I)选择立方体形、直径为4mm的食盐颗粒为造孔剂、原料选择直径为300μηι的镁合金粉末。
[0077]2)均匀混粉，将原料在混粉机1(选用4个型号相同的混粉罐)中以150r/min的速度研磨30min;按照食盐颗粒与镁粉的质量比为0.10称取食盐颗粒，以300r/min的速度混合40min后，将速度增加到450r/min，混合30min后得到混合均匀的粉末；
[0078]3)装料，将步骤2)混合均匀的粉末通过鼓风机吹入模具203中，振荡20min使粉末在模具203中分布完全均匀；
[0079]4)压制，将装好粉末的模具203传送至压制成形区209，热压压力400MPa下保压3min，得到压制件。
[0080]5)溶解造孔剂，将步骤4)的压制件置于造孔剂溶解池6中，造孔剂溶解池6的水温调至50°C，超声振荡2h至造孔剂完全溶解，取出压制件静置5min;
[0081]6)干燥压制件，将步骤5)所得的压制件放入鼓风干燥箱7中干燥30min后取出；
[0082]7)烧结压制件，先向保温炉内通入保护气体15min，再将干燥后的压制件放进保温炉8中，以10°C/min的升温速度升温至550°C，保温Ih;
[0083]8)冷却，采用随炉冷却，继续向保温炉8中通入保护气至压制件冷却，即得到开孔泡沫镁。
[0084]实施例1和2分别得到质轻、孔隙均匀、孔径大小和形状可控、综合性能良好的异形开孔泡沫铝和开孔泡沫镁。通过以上2个实施例证实了，该成套设备克服了现有技术中影响开孔泡沫金属质量的因素多且协调控制差、工艺流程复杂、生产成本高、生产过程中产生有毒物质影响人体健康、污染环境、碱洗造孔剂导致孔壁严重腐蚀、各种设备之间没有连续性、工艺操作分散、生产过程不连续、生产效率低下、产品生产成本高等缺点。本申请成套设备实现了立体化、机械化和连续化的生产，而且节能高效、操作简单、协调性好、安全性高、布局紧凑、占地面积小。该方法制得的开孔泡沫金属孔隙均匀、孔径大小和形状可控，性能良好，能够得到大尺寸的开孔泡沫金属。
[0085]本实用新型中所述的“前”、“后”、“左”、“右”等方位词语是一个相对概念，以混粉机I所在方向为左，以顶出装置所在方向为右，以第一模具导板211所在方向为后，以第三模具导板213所在方向为前。
[0086]本实用新型未述及之处适用于现有技术。
【主权项】
1.一种制备开孔泡沫铝的成套设备，其特征在于该成套设备包括混粉机、模具回形传送装置、压力装置、顶出装置、机械手装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉、冷却水池和操作平台；所述操作平台包括上、中、下三层台面，三层台面呈阶梯状依次分布，以压力装置的左右边界为界将操作平台从左至右依次分成左区、中区和右区，上层台面设有混粉机，且位于左区内；所述压力装置位于下层台面的中区内，顶出装置位于下层台面的右区内；所述模具回形传送装置由模具装料区、压制成形区和顶出制件区构成，模具装料区位于混粉机的下方，压制成形区位于中区，且对应在压力装置的压制板下方，顶出制件区正对顶出装置，且位于右区；顶出装置的右侧设有机械手装置，以机械手装置所在位置为圆心，机械手装置到顶出装置的距离为半径做圆，顶出装置、造孔剂溶解池、鼓风干燥箱、保温炉和冷却水池沿逆时针方向均匀布置在该圆周上。2.根据权利要求1所述的制备开孔泡沫铝的成套设备，其特征在于所述造孔剂溶解池内设有漏筐，漏筐的筐壁为孔洞结构，漏筐挂在造孔剂溶解池上;造孔剂溶解池的上部和下部分别设有出水口和进水口，底部设有超声振荡器，左、右内壁上设有溶解池加热器，在右侧池壁的上部设有溶解池控温仪。
【文档编号】B22F3/16GK205496566SQ201620386030
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】赵维民, 姜庆, 夏兴川, 王晶, 邱传荣, 丁俭
【申请人】河北工业大学