一种真空热压振动成型装置的制作方法

本实用新型涉及高体分增强型铝基复合材料的生产设备领域，具体涉及一种真空热压振动成型装置。

背景技术：

目前生产高体分铝基复合材料的方法有很多，主要有压力铸造法、喷射沉积法、渗透法和粉末冶金法。这些方法各有其优缺点。比如压力铸造法和渗透法，因为铝和碳化硅的不润湿，所以必须采用硅、锰铝合金，从而影响产品的热导率，同时由于铝和碳化硅的线膨胀系数相差太大，产品冷却时使界面产生错位，进一步降低产品的热导率。而喷射沉积法对低体分复合材料再通过塑性加工，能提高产品的密度，而高体分复合材料的塑性太差，所以喷射沉积法生产的产品相对密度低。粉末冶金法则需要根据产品性能选择不同的铝合金以及纯铝。一般来说，无压烧结产品相对密度低，热压烧结虽然相对密度高，但由于高温高压，所以模具使用寿命低、排气不彻底，导致大量的针孔状气孔存在，无法生产出复杂形状的产品。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种真空热压振动成型装置。该装置克服上述粉末冶金法生产高体分铝基复合材料中的不足，提供一种结构简单、操作方便，同时能连续生产的新型设备。

根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种真空热压振动成型装置：

一种真空热压振动成型装置，它包括底座、真空箱、液压平台、液压机、振动平台、上冷却水板、上加热板、下加热板、阴模及下冷却水板。其中真空箱设置在底座上部。液压平台位于真空箱的上方。液压机安装在液压平台上部。振动平台、上冷却水板、上加热板、下加热板、阴模及下冷却水板均设置在真空箱内。振动平台设置在真空箱内的顶部。上冷却水板与振动平台的下部连接。上加热板设置在上冷却水板的下部。下冷却水板设置在真空箱内的底部。下加热板设置在下冷却水板的上部。阴模与下加热板连接形成模腔。

在本实用新型中，该装置还包括设置在上冷却水板与上加热板之间的上隔热板，和设置在下加热板与下冷却水板之间的下隔热板。

优选的是，该装置还包括设置在真空箱与底座侧部连接处的密封垫。

优选的是，该装置还包括设置在真空箱与振动平台侧部连接处的密封软连接。

在本实用新型中，该装置还包括设置在振动平台上的振动电机，振动电机用于控制振动平台的振动。

优选的是，振动平台与液压平台之间还设有减震垫。

在本实用新型中，该装置还包括密封千斤顶，密封千斤顶设置在真空箱外部且与真空箱连接。

在本实用新型中，所述真空箱侧部设有真空管口。

优选的是，该装置还包括设置在液压平台上的液压平台导柱，和设置在振动平台上的振动平台导柱。

在本实用新型中，该装置还包括控制系统，控制系统与液压机、上加热板、下加热板、振动电机及密封千斤顶连接。

根据本实用新型的第二种实施方案，提供上述真空热压振动成型装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

1)人工称取需要的复合材料粉料，平放在阴模与下加热板连接形成的模腔里，液压机向下运动，液压机的低压力使上加热板及下加热板与复合材料粉料接触；

2)密封千斤顶向下运动，从而带动真空箱向下运动，真空箱通过密封垫与底座及通过密封软连接与振动平台组成真空室，通过真空管口对真空室进行抽真空；

3)抽真空之后，上加热板与下加热板开始对复合材料粉料进行加热；

4)当复合材料粉料的温度达到600-700℃，铝处于半固态时，振动电机开始高频低幅振动，并控制液压机使成型压力逐渐增大；

5)当液压机的成型压力大于振动电机的激振力时，关闭振动电机，保温保压1-3min后，上加热板和下加热板停止加热，真空室内导入氮气，当温度下降到450-500℃时，密封千斤顶向上顶出，真空箱向上运动，同时液压机向上运动，将产品取出放入氮气炉缓慢冷却。

上述方法中，液压机、密封千斤顶的运动、上加热板与下加热板对复合材料粉料的加热以及振动电机优选通过一个控制系统进行控制。

在上述真空热压振动成型装置的使用方法中，需要对真空室进行抽真空，一般来说，当真空度达到-0.03MPa或真空度更高时，上加热板与下加热板即可开始加热。停止加热后，真空室内导入氮气，此处氮气作为保护气，起保护作用。

在本实用新型中，该装置包括密封千斤顶，密封千斤顶设置在真空箱外部且与真空箱连接。密封千斤顶在不破坏真空室密封性的情况下，对真空箱起到支撑或顶升的作用，同时可以带动真空箱向上或向下运动。

一般来说，导柱是用于模具中与组件组合使用确保模具以精准的定位进行活动，引导模具行程的导向元件。在本实用新型中，该装置设有液压平台导柱和振动平台导柱，从而确保装置的精准定位，引导装置行程。

在本实用新型中，在真空箱与底座侧部连接处设有密封垫，同时，在真空箱与振动平台侧部连接处设有密封软连接。所述真空箱通过密封垫与底座及通过密封软连接与振动平台组成真空室。真空箱侧部设有真空管口，用于在生产产品的过程中抽真空，彻底排除产品内部气体，从而有效避免了粉末冶金法生产的高体分铝基复合材料存在的相对密度不高的问题。

在本实用新型中，所述上加热板与下加热板之间留有间距，用于放置需要生产产品的复合材料粉料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采取真空热压振动成型，能够彻底排除产品内部气体，从而有效避免了粉末冶金法生产的高体分铝基复合材料相对密度低的问题；

2、本实用新型装置在进行生产时，通过控制系统控制运行，能够实现连续生产；

3、本实用新型装置结构简单、操作方便，且排气彻底，相比一般的模具，其使用寿命得到提高。

附图说明

图1为本实用新型真空热压振动成型装置的结构示意图；

图2为本实用新型装置的控制系统示意图。

附图标记：1：底座；2：真空箱；201：真空管口；3：液压平台；4：液压机；5：振动平台；6：上冷却水板；7：上加热板；8：下加热板；9：阴模；10：下冷却水板；11：上隔热板；12：下隔热板；13：密封垫；14：密封软连接；15：振动电机；16：减震垫；17：密封千斤顶；18：液压平台导柱；19：振动平台导柱；20：复合材料粉料；21：真空室；K：控制系统。

具体实施方式

根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种真空热压振动成型装置：

一种真空热压振动成型装置，它包括底座1、真空箱2、液压平台3、液压机4、振动平台5、上冷却水板6、上加热板7、下加热板8、阴模9及下冷却水板10。其中真空箱2设置在底座1上部。液压平台3位于真空箱2的上方。液压机4安装在液压平台3上部。振动平台5、上冷却水板6、上加热板7、下加热板8、阴模9及下冷却水板10均设置在真空箱2内。振动平台5设置在真空箱2内的顶部。上冷却水板6与振动平台5的下部连接。上加热板7设置在上冷却水板6的下部。下冷却水板10设置在真空箱2内的底部。下加热板8设置在下冷却水板10的上部。阴模9与下加热板8连接形成模腔。

在本实用新型中，该装置还包括设置在上冷却水板6与上加热板7之间的上隔热板11，和设置在下加热板8与下冷却水板10之间的下隔热板12。

优选的是，该装置还包括设置在真空箱2与底座1侧部连接处的密封垫13。

优选的是，该装置还包括设置在真空箱2与振动平台5侧部连接处的密封软连接14。

在本实用新型中，该装置还包括设置在振动平台5上的振动电机15，振动电机15用于控制振动平台5的振动。

优选的是，振动平台5与液压平台3之间还设有减震垫16。

在本实用新型中，该装置还包括密封千斤顶17，密封千斤顶17设置在真空箱2外部且与真空箱2连接。

在本实用新型中，所述真空箱2侧部设有真空管口201。

优选的是，该装置还包括设置在液压平台3上的液压平台导柱18，和设置在振动平台5上的振动平台导柱19。

在本实用新型中，该装置还可包括控制系统K，控制系统K与液压机3、上加热板7、下加热板8、振动电机15及密封千斤顶17连接。

根据本实用新型的第二种实施方案，提供上述真空热压振动成型装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

1)人工称取需要的复合材料粉料20，平放在阴模9与下加热板8连接形成的模腔里，液压机4向下运动，液压机4的低压力使上加热板7及下加热板8与复合材料粉料20接触；

2)密封千斤顶17向下运动，从而带动真空箱2向下运动，真空箱2通过密封垫13与底座1及通过密封软连接14与振动平台5组成真空室21，通过真空管口201对真空室21进行抽真空；

3)抽真空之后，上加热板7与下加热板8开始对复合材料粉料20进行加热；

4)当复合材料粉料20的温度达到600-700℃，铝处于半固态时，振动电机15开始高频低幅振动，并控制液压机4使成型压力逐渐增大；

5)当液压机4的成型压力大于振动电机15的激振力时，关闭振动电机15，保温保压1-3min后，上加热板7和下加热板8停止加热，真空室21内导入氮气，当温度下降到450-500℃时，密封千斤顶17向上顶出，真空箱2向上运动，同时液压机4向上运动，将产品取出放入氮气炉缓慢冷却。

优选，液压机4的运动、密封千斤顶17的运动、上加热板7与下加热板8对复合材料粉料20的加热以及振动电机15通过控制系统K来控制。

实施例1

如图1，一种真空热压振动成型装置，它包括底座1、真空箱2、液压平台3、液压机4、振动平台5、上冷却水板6、上加热板7、下加热板8、阴模9及下冷却水板10。其中真空箱2设置在底座1上部。液压平台3位于真空箱2的上方。液压机4安装在液压平台3上部。振动平台5、上冷却水板6、上加热板7、下加热板8、阴模9及下冷却水板10均设置在真空箱2内。振动平台5设置在真空箱2内的顶部。上冷却水板6与振动平台5的下部连接。上加热板7设置在上冷却水板6的下部。下冷却水板10设置在真空箱2内的底部。下加热板8设置在下冷却水板10的上部。阴模9与下加热板8连接形成模腔。

该装置还包括设置在上冷却水板6与上加热板7之间的上隔热板11，和设置在下加热板8与下冷却水板10之间的下隔热板12。

该装置还包括设置在真空箱2与底座1侧部连接处的密封垫13，和设置在真空箱2与振动平台5侧部连接处的密封软连接14。真空箱2通过密封垫13与底座1及通过密封软连接14与振动平台5组成真空室21。该装置还包括密封千斤顶17，密封千斤顶17设置在真空箱2外部且与真空箱2连接。真空箱2侧部设有真空管口201。

该装置还包括设置在振动平台5上的振动电机15，振动电机15用于控制振动平台5的振动。振动平台5与液压平台3之间还设有减震垫16。

该装置还包括设置在液压平台3上的液压平台导柱18，和设置在振动平台5上的振动平台导柱19。

实施例2

重复实施例1，只是如图2，该装置还包括控制系统K，控制系统K与液压机3、上加热板7、下加热板8、振动电机15及密封千斤顶17连接。

使用实施例2中的装置的真空热压振动成型的方法包括以下步骤：

1)人工称取需要的复合材料粉料20，平放在阴模9与下加热板8连接形成的模腔里，控制系统K控制液压机4向下运动，液压机4的低压力使上加热板7及下加热板8与复合材料粉料20接触；

2)控制系统K控制密封千斤顶17向下运动，从而带动真空箱2向下运动，真空箱2通过密封垫13与底座1及通过密封软连接14与振动平台5组成真空室21，通过真空管口201对真空室21进行抽真空；

3)当真空度达到-0.03MPa时，控制系统K控制上加热板7与下加热板8开始对复合材料粉料20进行加热；

4)当复合材料粉料20的温度达到600℃，铝处于半固态时，控制系统K控制振动电机15开始高频低幅振动，并控制液压机4使成型压力逐渐增大；

5)当液压机4的成型压力大于振动电机15的激振力时，关闭振动电机15，保温保压2min后，上加热板7和下加热板8停止加热，真空室21内导入氮气，当温度下降到500℃时，密封千斤顶17向上顶出，真空箱2向上运动，同时液压机4向上运动，将产品取出放入氮气炉缓慢冷却。