专利名称：一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备的制作方法
技术领域：
本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备。
背景技术：
金属基复合材料自问世以来就以其优异的性能受到广泛的关注，其中又以纤维增强金属基复合材料的研究开发和应用最早，力学性能最好。纤维增强轻金属基复合材料是一种以连续纤维作为增强相，轻金属(如铝、镁、钛等)为基体相制备而成的复合材料，它具有轻质，比强度、比模量高，耐磨性强，耐高温性能好，导电、导热性好，抗疲劳，抗老化等优良的综合性能。目前，经过几十年的努力和探索，纤维增强铝基复合材料在基础理论、制备工艺、 性能水平等方面都有了很大的进步，在宇航、航空和兵器中得到较多应用，但在民用工业中的应用还较少，究其原因主要是由于目前的纤维增强金属基复合材料成本过高，尤其是制造成本过高，这样就极大的限制了它的推广和应用。为了推广纤维增强金属基复合材料的应用，必须努力降低成木，尤其是制造成本。经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法”(申请号201010588882. X)公布了一种用层叠技术制备连续纤维增强金属基复合材料的方法，即在惰性气体保护下将熔融状态的金属反复喷吹到连续纤维表面，并通过碾压制造高性能复合材料。中国发明专利“纤维增强金属间化合物复合材料及其制备成型的方法”(申请号200810003625. 8)公布了一种纤维增强金属间化合物复合材料制备方法，即先用钛粉和纤维混合制成预制体，再利用压力浸渗方法将熔融的铝合金浸渗到预制体间隙中，制成复合材料。这些技术所涉及金属基复合材料制备工艺较复杂，制备效率较低，因而不能解决制造成本高的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现行纤维增强金属基复合材料制备装备复杂，生产效率低，工艺成本高，难以实现大规模化生产等技术问题，提供了一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备。本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是
一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备，包括加热炉、供料机构、喷水冷却枪、轧板机构与卷板机构；所述的加热炉其形状呈长方体，炉底及炉壁夹层设置有加热装置，顶部盖板中心开有圆形金属液注入孔，两边开有长方形孔，加热炉炉膛内与顶部盖板各安装有两个滚轴，用于连续纤维的引导；所述供料机构由卷料轴及卷料支座组成，其位于加热炉的一侧；所述轧板机构由两个相同直径的轧辊及其支架组成，其位于加热炉另一侧；所述喷水冷却枪位于轧板机构和加热炉之间，复合材料板上方；所述卷板机构与轧板机构位于加热炉的同侧，且轧板机构位于加热炉与卷板机构之间，其中卷板机构由卷筒与支座组成。
3
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果
可实现纤维增强金属基复合材料板的连续生产，大大提高生产效率，从而降低复合材料板的生产成本。
图I为本发明结构示意图2为本发明的立体示意图。
具体实施例方式如图I和图2所示，一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备，包括加热炉 15、供料机构、喷水冷却枪5、轧板机构与卷板机构；所述的加热炉15其形状呈长方体，炉底及炉壁夹层设置有加热装置，顶部盖板7中心开有圆形金属液注入孔8，两边留有进出料间隙，加热炉15炉膛底部两端和顶部两端分别安装有滚轴，用于连续纤维的引导；所述供料机构由卷料轴11及卷料支座12组成，其位于加热炉15的一侧；所述轧板机构由两个相同直径的轧辊3及其支架17组成，其位于加热炉15另一侧；所述喷水冷却枪5位于轧板机构和加热炉15之间，复合材料板4上方；所述卷板机构与轧板机构位于加热炉15的同侧，且轧板机构位于加热炉15与卷板机构之间，其中卷板机构由卷筒I与支座18组成。本发明的使用方法
一种增强金属基复合材料制备设备，操作步骤如下
1)上料将整卷连续纤维布10放置在供料机构上，然后牵出纤维布头依次绕过加热炉 15顶部及炉膛底部的四个滚轴9、13、16和6，并从轧板机构的两个轧辊3间穿过，固定到卷板机构的卷筒I上；
2)调温将轻金属在熔炼炉中融化，同时将加热炉15加热到特定温度，将融化的金属液倒入加热炉15内，并恒定在特定温度；当连续纤维10采用T300碳纤维布，增强金属基采用AA1200铝合金时，所述特定温度为720 V ；
3)冷却轧制将两个轧辊3间距离调整到特定数值，同时启动喷水冷却枪5、轧制机构和卷板机构，喷水冷却枪5喷出水雾对浸过金属液的复合材料板4进行冷却，轧辊3对已基本凝固的复合材料板4进行轧制、整平，卷板机构将已轧制成型的板材2卷在卷筒I上；当连续纤维采用T300碳纤维布，增强金属基采用AA1200铝合金时，所述特定数值取I mm ；
4)换料当一卷纤维布用完时，暂停系统，将第二卷纤维布放置在供料机构上，连接第一卷纤维布的尾和第二卷纤维布的头，连接后启动系统正常生产；当卷板机构卷筒满卷时， 暂停系统，剪断轧辊3与卷筒I间的板材，取走满卷卷筒，放上空卷筒，并将板材固定在空卷筒上，启动系统继续生产；当加热炉内金属液14低于一定位置时，向加热炉内注入已熔融的金属液。
权利要求
1.一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备，其特征是包括加热炉(15)、供料机构、喷水冷却枪(5)、轧板机构与卷板机构；所述的加热炉(15)其形状呈长方体，炉底及炉壁夹层设置有加热装置，顶部盖板(7)中心开有圆形金属液注入孔(8)，两边留有进出料间隙，加热炉(15)炉膛底部两端与顶部两端分别安装有滚轴，用于连续纤维的引导；所述供料机构由卷料轴(11)及卷料支座(12)组成,其位于加热炉(15)的一侧；所述轧板机构由两个相同直径的轧辊(3)及其支架(17)组成，其位于加热炉(15)另一侧；所述喷水冷却枪(5)位于轧板机构和加热炉(15)之间，复合材料板(4)上方；所述卷板机构与轧板机构位于加热炉(15)的同侧，且轧板机构位于加热炉(15)与卷板机构之间，其中卷板机构由卷筒(I)与支座(18)组成。
全文摘要
本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强金属基复合材料制备设备，其主要目的是解决现行纤维增强金属基复合材料制备装备复杂，生产效率低，工艺成本高，难以实现大规模化生产等技术问题；主要包括加热炉、供料机构、喷水冷却枪、轧板机构、卷板机构；所述的加热炉用于金属液保温，加热炉炉膛内和炉顶面上各安装有两个滚轴，用于连续纤维的引导，轧板机构轧制冷却后的浸上金属液的复合材料板；卷板机构用于收集已轧制成型后的复合材料板材。
文档编号C22C47/12GK102534441SQ201210072358
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者崔小朝, 张柱, 晋艳娟, 林金保, 马崇山, 马永忠 申请人:太原科技大学