专利名称：复合材料金属基材的预处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及复合材料加工，特别涉及一种复合材料金属基材的 预处理装置。
背景技术：
复合材料在因为具有其他材料无可比拟的优势，在现代社会生活和 生产中正得到越来越多的应用。复合材料以金属基材作为基带，在基带 的一侧或两侧复合上塑料等材料，面对日益增加的对复合材料的数量和 质量需求，如何加速生产出质量高的复合材料成了广大技术人员着力解 决的问题。在现行复合材料生产的技术方案中，存在着大量的复合材料生产设 备，因为复合材料的生产工序基本稳定，生产线的大致结构也基本相同。 众多的复合材料生产线生产出的复合材料往往具有如下缺点而致使质量 低下。组成复合材料的各种基材之间粘合强度差，剥离强度不稳定、热 稳定性能差、耗能大、速度低、产品幅宽窄、产量降低。在接头换巻时 往往需要停机操作，生产中的损耗大、预处理温度不均匀，轴承温度过 高、润滑不良，而造成使用寿命减少，工人操作不方便，产品质量难以 保证等等。预处理工艺是复合材料生产中的重要工序，预处理工艺的前端是将 金属巻材展开、拉平的放巻工序，预处理工艺的后面为复合材料的复合 工序。基材预处理工序的完成状况直接影响着复合材料的质量优劣，以 往的生产工序中也是预处理工艺处理不满足要求而导致生产出的复合材 料出现粘合的强度差、粘合强度的一致性差、能耗大等问题。现有复合材料的生产工艺中的预处理工序，主要涉及的预处理设备 结构如下，通常基材预处理设备，采用电热管、板加热理基材油污和污染，这类加热源，温度不均匀，消耗的功率大，基材在这里的因温差变 化造成基材内部组织应力不均匀，基材通过这里时会产生爆筋或起梁， 所造成的大变形会破坏基材的机械性能，影响产品质量，也给后道工序 带来很多的麻烦。另外，现有设备中的加热方式主要是通过空气传导， 辐射的方式对基材加热，使得电热能源不能得到充分利用，生产产品的 单位能耗大，效率低。实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中预处理工艺出现的上述问 题，提供一种复合材料金属基材的预处理装置及利用该装置预处理复合 材料金属基材的方法。利用本实用新型的复合材料金属基材的预处理装 置及预处理方法可使金属基材在预处理过程中最大限度地利用能源，使 复合材料生产工序中的预处理工序更加合理，金属基材受热均匀，机械 性能稳定，同时预处理设备的运行平稳迅速，降低单位产品的能耗，提 高生产效能，节约能源。本实用新型提出的技术方案如下一种复合材料金属基材的预处理装置，其特征在于，其结构包括龙 门式机架组合体、加热导辊、引导器、储能器、送风装置、集热风箱和 热风循环装置所述的龙门式机架组合体包括有固定于机座上的机架，该机架为由 两组平行的长条状的墙板通过多个水平的机架支撑杠组成的框架，机架 上端固定有方筒状的箱体，该箱体两端通透，中空，箱体内壁设置有上、 下两个可调整距离的支架，支架上分别设有上加热装置和下加热装置， 箱体内还设置有自动温度控制装置，箱体的左右两侧设有可开启的自动 门，箱体的上表面设有顶架，顶架上设置有一热风循环装置，该热循环 装置的循环管分别连通于箱体的前后位置；所述的加热导辊为六个，通过六对冷却轴承座固定于所述的机架组 合体上，冷却水管输送冷却循环水对至冷却轴承座以降低其温度，各个加热导辊的一侧各设有集电环，另一侧各设有引导器，所述箱体的入口 处设有第二加热导辊，箱体的出口处设有第三加热导辊，第二加热导辊 下部的垂直机架上固定有第一加热导辊，第三加热导辊下部的垂直机架 上依次固定有第四加热导辊、第五加热导辊和第六加热导辊；所述的第二加热导辊外侧设有向所述箱体的入口吹冷风的送风装 置，所述的第三加热导辊外侧向所述箱体的出口吹入热风的集热风箱， 所述箱体的顶架两侧各置有一储能器支架，两个储能器支架上各固定有 一个含排气装置的储能器，两个储能器分别通过导热介质输送管道经引 导器连通于各个加热导辊。所述的加热导辊通电后由其内部的加热管将充满其内的导热液体介 质加热，该加热导辊内设有温度传感器并和外部温度控制装置连接，以 控制加热导辊温度处于设定温度。所述的第二加热导辊和第三加热导辊的顶端高度等于所述箱体中线 的高度。所述箱体的外壁为双层结构，中间设置有夹层，夹层内安装有保温 材料。所述的上加热装置和下加热装置均包括远红外辐射的加热器，加热 器的背部依次设有反射板、温度传感器和保温层。一种所述复合材料金属基材的预处理装置预处理复合材料金属基材 的方法，该方法包括如下步骤① 首先将放巻程序中输送来的复合材料的金属基材分别绕过第一加 热导辊、第二加热导辊、穿过箱体、绕过第三加热导辊、第四加热导辊、 第五加热导辊和第六加热导辊，然后复合材料的金属基材再输送至复合 程序；② 开启复合材料金属基材的预处理装置，箱体内的上加热装置和下 加热装置根据金属基材的金属特性加热，由连通电源的集电环向各个加 热导辊通电，设定加热导辊的温度范围，并且从第一加热导辊至第六加 热导辊六个加热导辊的表面温度依次增高，控制送风装置向箱体内吹冷风或控制集热风箱向箱体内吹热风，并通过热风循环装置自箱体前后部 进行空气循环，达到箱体内的温度平衡；③ 以设定的线速度输入至该预处理装置的复合材料金属基材首先通 过第一加热导辊，然后绕过第二加热导辊进入箱体内；④ 所述箱体内的温度通过上加热装置、下加热装置和自动温度控制 装置控制而处于设定的范围内，复合材料金属基材在箱体内加热后输出， 输出的复合材料金属基材绕过第三加热导辊，由第三加热导辊加热并运 输；⑤ 绕过第三加热导辊的复合材料金属基材再依次通过第四加热导 辊、第五加热导辊和第六加热导辊加热，加热后的复合材料金属基材输 入至下一道复合工序进行复合。所述箱体内的上、下加热装置及各加热导辊的加热温度设定是由所 选定的金属基材的材料热性能、金属基材线速度和复合工序所选定的塑料牌号来确定，即金属材料的比热容C、热导率j 、线胀系数aL，并和加热时间、距离及塑料的熔点有关；所选用的金属基材牌号和复合工序 所选用的塑料牌号不同而设置不同的加工温度，以金属基材通过预处理 装置时不产生皱褶、爆筋或起梁，且应力均匀为宜。所述控制金属基材经过预处理输送至复合工序时带面的最佳温度应 不低于塑料熔点温度，以利于复合工序复合材料之间的粘合，增加粘合 力，提高剥离强度。本实用新型的技术优点-本实用新型的预处理装置中采用热效率高、散热均匀，单向远红外 热辐射加热器替代原有的电加热管或电加热板来加热金属基材，使复合 材料的金属基材直接与加热导辊相接触，改变了以往受热不均匀、功率 大但效能低的缺点，使得金属基材受热均匀、热变形小，保证金属基材 的机械性能不被破坏。在加热导辊上方设置储能器，解决了加热导辊内 导热液体介质的热膨胀问题，使得加热导辊内的压力为常压并始终保持 加热介质充满辊体内腔，加热导辊的热稳定性强，由于轴承座采用冷却循环水降低温度，保证其润滑性和使用长久性。在预处理工艺中，通过 控制各个加热导辊和箱体内的温度参数，使得复合材料金属基材的加热工序合理，受热均匀，减少了因为加热不均匀造成3'能的影响,
图1是本实用新型复合材料金属基材生产工艺流程图。图2是本实用新型中复合材料金属基材的预处理装置的主视图。 图3是本实用新型中复合材料金属基材的预处理装置中加热导辊在 机架上的布置示意图。其中，l一上加热装置 4一储能器 53—第三加热导辊3—引导器52—第二加热导辊 55—第五加热导辊 7—下加热装置2—自动温度控制装置 51—第一加热导辊 54—第四加热导辊 56 —第六加热导辊6 —集电环 8—集热风箱 9—冷却轴承 10—送风装置 12—机架 13—箱体 14一顶架 15—自动门 16—机架支撑杠17—热风循环装置18—自动门开关 19一冷却水管 20—导热介质输送管具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来对本实用新型的复合材料金属基材的 预处理装置及预处理方法做进一步的详细说明，但不能以此而限制本实 用新型的保护范围。首先请看图1，图1是本实用新型复合材料金属基材生产工艺流程 图。由图可以看出，复合材料的制备过程中，主要包括了如下几个工序 环节，基材放巻工序、预处理工序、复合工序、后处理工序、自然冷却 工序、强迫冷却辅助牵引工序和复合材料成品收巻程序。在整个复合材 料制备工序中预处理工序首先对输入的复合材料中的金属基材进行预先处理，初步加热为复合材料中金属基材与其它材料的复合提供初步条件， 使得复合工序中金属基材的机械性能接近于复合状态。预处理装置及预 处理方法对于金属基材的处理直接影响到整个复合材料制备的质量，是 至关重要的一个工艺流程。因此，对于预处理工序当中的预处理设备的 设计制造是该工序完成质量的前提条件，在生产中各个工艺参数的设定 也成为金属基材加热成败的关键所在。对于复合材料预处理工艺当中涉及到的金属基材预处理装置的结构 如图2和图3所示，图2是本实用新型中复合材料金属基材的预处理装 置的主视图。图3是本实用新型中复合材料金属基材的预处理装置中加 热导辊在机架上的布置示意图。由图可以知道，复合材料金属基材的预处理装置的主要结构包括龙门式机架组合体、加热导辊51 56、引导器 3、储能器4、送风装置IO、集热风箱8和热风循环装置17。龙门式机架组合体包括有固定于机座上的机架12，该机架12是由 两组平行的长条状的墙板通过多个水平的机架支撑杠16组成的框架，机 架12上端固定有方筒状的箱体13。箱体13两端通透，中空，箱体13 内壁设置有上、下两个可调整距离的支架，支架上分别设有上加热装置 1和下加热装置7，所述的上加热装置1和下加热装置7均为远红外线辐 射的加热器，加热器的背部依次设有反射板、保温层和温度传感器，由 反射板将加热器的热量反射到金属基材上，充分利用热能，保温层则是 减少热量散发，由温度传感器探测该加热源的温度，通过加热器的热幅 射将金属基材上的残留油污挥发掉，箱体13内还设置有自动温度控制装 置2，由该温度控制装置2控制上、下两个加热装置的温度，箱体13的 左右两侧设有可开启的自动门15，自动门15采用汽缸进行推动，由自 动门开关18控制其开合，箱体13的上表面设有顶架14，顶架14上设 置有一热风循环装置17，该热循环装置17的循环管分别连通于箱体13 的前后位置，热风循环装置17使得箱体13的高温空气循环流动，用以 平衡箱体13内的整体温度。所述的加热导辊为六个，通过六对冷却轴承9固定于所述的机架组合体上，加热导辊的热稳定性好，温度均匀，易于控制，导辊内的加热 装置始终浸于导热介质内，不易损坏，复合材料的金属基材直接与加热 导辊表面相接触，减少了空气传热的热量损失，提高了能源的利用率， 降低生产成本。加热导辊安装在冷却轴承座9上，各冷却轴承座9通过 冷却水管19输送冷却循环水以降低温度，延长高温加热导辊使用周期， 减少了维修量，降低了故障产生概率。各个加热导辊的一侧各设有集电环6，另一侧各设有引导器3，所述 箱体13的入口处设有第二加热导辊52，箱体13的出口处设有第三加热 导辊53，第二加热导辊52下部的垂直机架12上固定有第一加热导辊51， 第三加热导辊53下部的垂直机架12上依次固定有第四加热导辊54、第 五加热导辊55和第六加热导辊56，第二加热导辊52和第三加热导辊53 的顶端高度等于所述箱体13中线的高度。箱体13前后开口中的一侧的第二加热导辊52外设有向所述箱体13 的入口送冷风的送风装置10，另一侧的第三加热导辊53外设有向所述 箱体13的出口吹出热风的集热风箱8，当箱体14内温度高于所需温度 时，由送风装置10向箱体14内吹冷风降低温度，当箱体14内温度低于 所需温度时，由集热风箱8向箱体14吹入热空气以提高其温度，在吹冷 风或热风过程中，由位于箱体14上的热风循环装置17通过两个循环管 来传输冷热风，以达到箱体14前后侧温度的迅速平衡。所述的送风装置10和集热风箱8上端的顶架处各置有一储能器支 架，两个储能器支架上各固定有一个储能器4，储能器4的顶部开有排 气装置，以利于储能器4内导热介质的进入与排出时的气压平衡，两个 储能器4分别通过导热介质输送管道20经引导器3连通于各个加热导 辊，加热导辊在加热过程中导热介质受热膨胀，自加热导辊内溢出，通 过引导器3涌向储能器4中暂时存储，待温度下降体积縮小后会回流自 加热导辊内。利用上述复合材料金属基材的预处理装置对复合材料的金属基材进 行预处理的方法，该方法包括如下步骤① 首先将放巻程序中输送来的复合材料的金属基材分别绕过第一加热导辊51、第二加热导辊52、穿过箱体13、绕过第三加热导辊53、第 四加热导辊54、第五加热导辊55和第六加热导辊56，然后复合材料的 金属基带再以一定的线速度输送至下列的复合程序；② 开启复合材料金属基材的预处理装置，箱体13内的上加热装置1 和下加热装置7根据金属基材的金属材料特性及复合工序中要复合在金 属基材上的外层材料的类型确定需要加热的温度，由连通电源的集电环 6向各个加热导辊通电，通电后的加热导辊由其内腔中浸泡于导热介质 内的加热装置加热导热介质，加热导辊内设有温度传感器和外部温度控 制装置连接，控制各个加热导辊的表面温度处于设定温度；③ 输入至该预处理装置的复合材料的金属基材首先通过第一加热导 辊51，然后绕过第二加热导辊52进入箱体13内； 所述箱体13内的通过上加热装置1、下加热装置7和自动温度控 制装置2使温度控制在需要的温度，金属基材在箱体13内加热后由出口 输出，当箱体14内温度高于所需温度时，由送风装置10向箱体14内吹 冷风降低温度，当箱体14内温度低于所需温度时，由集热风箱8向箱体 14吹入热空气以提高其温度，在吹冷风或热风过程中，由位于其上的热 风循环装置17通过其循环管来传输冷热风，以达到箱体14内温度的迅 速平衡，输出的金属基材绕过第三加热导辊53，由第三加热导辊53加 热并运输；(D绕过第三加热导辊53的复合材料金属基材再依次通过第四加热 导辊54、第五加热导辊55和第六加热导辊56加热，加热后的复合材料 金属基材输入至下一道复合工序进行复合。所述箱体内的加热装置及各加热导辊的加热温度设定是由所选定的 金属基材热性能和复合工序所选定的塑料牌号来确定，所选用的金属基 材牌号和复合工序所选用的塑料牌号不同而设置的加工温度也不同。以 金属基材通过这里时不产生皱褶、爆筋或起梁，应力均匀为宜。预处理过程中设定加热导辊的温度范围，并且从第一加热导辊至第六加热导辊六个加热导辊的表面温度依次增高，以适应金属基材按照顺 序升高温度的规律。所述控制金属基材通过预处理进入到复合工序时带面的最佳温度应 不低于塑料熔点温度，以利于复合工序中复合材料之间的粘合，增加粘 合力，提高剥离强度。所述的箱体内温度为上、下加热装置的加热源温度。 下面以具体的金属基材及确定的外层材料的复合来详细说明本实用 新型方法的具体应用。 实施例1本实施例中的金属基材选用的是钢基带，其复合程序对应的外层材料为EAA塑料树脂30707，该塑料的熔点为102°C。① 首先将放巻程序中输送来钢基带分别绕过第一加热导辊51、第二 加热导辊52、穿过箱体13、绕过第三加热导辊53、第四加热导辊54、 第五加热导辊55和第六加热导辊56，然后复合材料的钢基带再以 40m/min的线速度输送至下列的复合程序；② 开启复合材料金属基材的预处理装置，箱体13内的上加热装置1 和下加热装置7加热到150 550°C ，由连通电源的集电环6向各个加热 导辊通电，通电后的加热导辊由其内腔中浸泡于油内的加热装置加热至 100 350°C，加热导辊内设有温度传感器和外部温度控制装置连接，控 制各个加热导辊的表面温度为70 320°C，自加热导辊51 56温度依次 增高；③ 输入至该预处理装置的复合材料的钢基带首先通过第一加热导辊 51，然后绕过第二加热导辊52进入箱体13内； 所述箱体13内的通过上加热装置1、下加热装置7和自动温度控 制装置2使温度控制在所需要的温度150 55(TC，金属基材在箱体13 内加热后由出口输出，输出的钢基带绕过第三加热导辊53，由第三加热 导辊53加热并向下运输；(D绕过第三加热导辊53的复合材料金属基材再依次通过第四加热导辊54、第五加热导辊55和第六加热导辊56加热，经过预处理后的钢 基带输入到复合工序，复合前钢基带的表面温度为ll(TC。复合材料的基材通过预处理以后，以确定的速率输送至复合工序当 中进行复合，然后进入下面程序。经过预处理的钢基带的带面温度不低 于塑料的熔点，利于复合工序时复合材料间的粘合，增加粘合的力度， 机械性能处于更易于复合的程度，基材达到了以往预处理工艺中所无法 达到的效果。
权利要求1.一种复合材料金属基材的预处理装置，其特征在于，其结构包括龙门式机架组合体、加热导辊、引导器(3)、储能器(4)、送风装置(10)、集热风箱(8)和热风循环装置(17)所述的龙门式机架组合体包括有固定于机座上的机架(12)，该机架(12)为由两组平行的长条状的墙板通过多个水平的机架支撑杠(16)组成的框架，机架(12)上端固定有方筒状的箱体(13)，该箱体(13)两端通透，中空，箱体(13)内壁设置有上、下两个可调整距离的支架，支架上分别设有上加热装置(1)和下加热装置(7)，箱体(13)内还设置有自动温度控制装置(2)，箱体(13)的左右两侧设有可开启的自动门(15)，箱体(13)的上表面设有顶架(14)，顶架(14)上设置有一热风循环装置(17)，该热循环装置(17)的循环管分别连通于箱体(13)的前后位置；所述的加热导辊为六个，通过六对冷却轴承座(9)固定于所述的机架组合体上，冷却水管(19)输送冷却循环水至冷却轴承座(9)以降低其温度，各个加热导辊的一侧各设有集电环(6)，另一侧各设有引导器(3)，所述箱体(13)的入口处设有第二加热导辊(52)，箱体(13)的出口处设有第三加热导辊(53)，第二加热导辊(52)下部的垂直机架(12)上固定有第一加热导辊(51)，第三加热导辊(53)下部的垂直机架(12)上依次固定有第四加热导辊(54)、第五加热导辊(55)和第六加热导辊(56)；所述的第二加热导辊(52)外侧设有向所述箱体(13)的入口吹冷风的送风装置(10)，所述的第三加热导辊(53)外侧向所述箱体(13)的出口吹入热风的集热风箱(8)，所述箱体(13)的顶架两侧各置有一储能器支架，两个储能器支架上各固定有一个含排气装置的储能器(4)，两个储能器(4)分别通过导热介质输送管道(20)经引导器(3)连通于各个加热导辊。
2. 根据权利要求l所述的复合材料金属基材的预处理装置，其特征在于，所述的加热导辊通电后由其内部的加热管将充满其内的导热液体 介质加热，该加热导辊内设有温度传感器并和外部温度控制装置连接， 以控制加热导辊温度处于设定温度。
3. 根据权利要求1所述的复合材料金属基材的预处理装置，其特征在于，所述的第二加热导辊(52)和第三加热导辊(53)的顶端高度等 于所述箱体(13)中线的高度。
4. 根据权利要求l所述的复合材料金属基材的预处理装置，其特征 在于，所述箱体(13)的外壁为双层结构，中间设置有夹层，夹层内安 装有保温材料。
5. 根据权利要求1所述的复合材料金属基材的预处理装置，其特征 在于，所述的上加热装置(1)和下加热装置(7)均包括远红外辐射的 加热器，加热器的背部依次设有反射板、温度传感器和保温层。
专利摘要本实用新型涉及一种复合材料金属基材的预处理装置，预处理装置包括龙门式机架组合体、加热导辊、引导器、储能器、送风装置、集热风箱和热风循环装置，龙门式机架组合体包括机架，机架上固定有箱体，箱体上表面设有顶架，加热导辊通过冷却轴承座固定于机架组合体上，加热导辊的一侧设有集电环，另一侧设有引导器，箱体的一侧设有送风装置，另一侧设有集热风箱，送风装置和集热风箱上各有一储能器，储能器与加热导辊通过引导器连通，预处理复合材料金属基材的方法，使复合材料金属基材以一定线速度通过各个特定温度的加热导辊和箱体。利用本实用新型的预处理装置及预处理方法使得金属基材受热均匀、热变形小，预处理后机械性能不被破坏。
文档编号B32B37/06GK201120755SQ20072007516
公开日2008年9月24日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者付瑞英, 孙继光, 苏彭恩, 赵先锋 申请人:上海网讯新材料科技股份有限公司