一种点阵结构低熔点合金型芯制备装置及制备方法与流程

本发明涉及的是一种工程材料的制备装置，具体涉及一种点阵结构低熔点合金型芯制备装置。

背景技术：

点阵结构是上下面板内夹型芯的多孔结构，其中型芯内的杆件按照一定周期有序排列。点阵结构具有高强韧、抗爆炸冲击、吸声和吸收电磁波、隔热和散热等优点，因其具备优良的力学性能和多功能可设计性，在航空航天、高铁、汽车、船舶等领域具有广阔的应用前景，也吸引了国内外学者进行研究。目前力学性能的基本理论已经完善，但制备装置和工艺有待创新和提高，现有工艺设备出的结构力学性能与理论预测性能往往有较大差别，制备工艺好坏直接影响结构的安全性，因此，在点阵结构的应用推广中制备装置和工艺方法尤为重要。

点阵结构中的型芯一般采用镁合金或铝合金材料，对于复合材料点阵结构常采用熔芯成型技术制备，为了能使杆件纤维束穿插可熔性合金型芯，需要预先制备带孔洞的型芯。开孔常有两种方法：一种是成型完成后进行机械钻孔，如果在内部钻大量不同角度的斜孔时,这种方法工作效率较低，精度也难以保证；另外，对于低熔点合金，钻孔时产生高温会融化金属，钻头可能被卡死，故不宜采用机械钻孔方法。另一种方法是采用砂型的方法，在制备时连同孔洞一起铸造，待冷却后取出孔内填充芯，该方法制造复杂、铸件表面质量差、尤其对细小高精度的孔洞难以实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产效率高、成孔质量好的点阵结构低熔点合金型芯制备装置。本发明的目的还在于提供一种操作简单、成本低的点阵结构低熔点合金型芯制备方法。

本发明的点阵结构低熔点合金型芯制备装置包括上部为敞口的铸模，还包括横梁和开孔内芯，铸模上口的一对对应边上有卡槽，铸模底部布置有第一磁铁，横梁上布置有第二磁铁，横梁的两端置于所述卡槽中，开孔内芯的两端分别通过第一磁铁和第二磁铁固定于铸模底部与横梁上。

所述开孔内芯由热膨胀率高于铸件的材料制成。

所述的开孔内芯的截面形状为圆形、方形、三角形、六边形或椭圆形。

本发明应用开孔内芯冷缩大于低熔点合金的原理，采用磁铁吸附固定开孔内芯的手段，达到自然脱模、方便定位的目的。与传统点阵结构制备方法相比，具有操作简单，生产 效率高、成孔质量好、成本低的特点。

本发明可以取得以下有益效果：

(1)本发明成型工艺过程易操作。利用磁铁将开孔内芯固定在铸模上设计的位置，注入液态合金，待其冷却后取出横梁，拔出开孔内芯，最终从铸模中脱出铸件，整个操作步骤简单，便于操作。

(2)本发明成孔精度高、孔洞表面质量好。铸模和横梁的内嵌磁铁能很好地固定开孔内芯，保证其在浇筑过程中不发生移动。由于磁铁吸附开孔内芯下表面，所以孔洞能很好地贯穿铸件。使用本发明形成的孔洞表面比机械钻孔方法的光洁度好，并且可以根据设计要求可形成圆形、方形、三角形或其他异形孔。

(3)本发明装配化程度高、生产效率高，成本低。装置脱模后能重复使用，能大幅降低模具产生的费用。

(4)本发明不需要机床再对铸件进行二次加工，对机械设备要求低。

附图说明

图1是开孔内芯；

图2是铸模的正视图；

图3是铸模的俯视图；

图4是铸模的侧视图；

图5是横梁的俯视图；

图6是横梁的侧视图；

图7是铸件的正视图；

图8是铸件的俯视图；

图9是铸件的侧视图；

图10是合模浇筑的正视图；

图11是合模浇筑的俯视图；

图12是合模浇筑的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1至图12，本发明的点阵结构低熔点合金型芯制备装置主要包括开孔内芯1、铸模2以及横梁3。开孔内芯1选用材料的热膨胀率高于铸件中低熔点合金4-1，截面形状可以是圆形、方形、三角形或异形，具体要根据铸件的孔洞4-2形状选定。开孔内芯1上下端切削为能紧贴铸模2和横梁3的形状。

铸模2是由壳体2-1按照铸件4形状冲压形成的模腔2-2，在铸模2底部嵌有磁铁2-3，磁铁2-3的位置根据铸件孔洞4-2的倾角和长度来确定，磁铁2-3吸附固定开孔内芯1下端，在铸模2侧面的顶部开有卡槽2-4，卡槽2-4固定横梁3。

横梁3内嵌有磁铁3-1，磁铁3-1的位置根据孔洞4-2的倾角和长度来确定，并吸附固定开孔内芯1的上端，横梁3固定在卡槽2-4中保证磁铁3-1相对铸模2位置固定。

进行模具组装时，横梁3卡在模具卡槽2-4中，将开孔内芯1两端分布吸附在磁铁2-3和磁铁3-1上。

采用的低熔点合金以伍德合金(熔点60-70摄氏度)为例，其较佳的实施例是按照以下步骤实现。

(1)根据铸件预留孔4-2的形状和长度加工铁质开孔内芯1，开孔内芯1可使用铁棒或钢棒，表层作防锈处理；

(2)根据铸件内腔预留孔4-2在铸件上端的位置，在铸模2顶部的侧面开有卡槽2-4，卡槽2-4应有装配余量，余量控制在以0.5mm以内为宜，横梁3可采用铝合金材料；

(3)根据铸件预留孔4-2在铸件下端的位置，在铸模2底部内嵌磁铁2-3，铸模2可采用玻璃钢复合材料或铝合金材料；

(4)在模具内侧涂抹脱模腊，首次涂抹需涂抹3遍，每次涂抹后加热至85摄氏度维持30分钟；

(5)调整铸模2位置，保证处于水平状态；

(6)将开孔内芯1下端吸附在铸模2内嵌磁铁2-3上，后将横梁3固定于卡槽2-4中。

(7)调整开孔内芯1上端位置，使其吸附在固定横梁3的磁铁3-1下部；

(8)浇筑前先将模具加热至85摄氏度，然后缓慢浇入85摄氏度的熔融伍德合金至设计液面5，浇筑的金属需取自中间深度位置的熔融金属，表层的漂浮物和底层的不熔物不应浇入；

(9)凝固冷却至室温，冷却过程中保证铸件表面平整；

(10)取出固定横梁3，冷却后开孔内芯1将自动和低熔点合金脱离，用手或者钳子直接拔出开孔内芯1；

(11)将铸件4从铸模2中脱出，考虑到伍德合金抗压、抗拉强度低，脱模过程要用力均匀，防止铸件意外损坏。最后清理模具，涂抹脱模腊，准备下一批次生产。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，基于本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将在本实用新 型的保护范围内。