一种复合发泡材料制备系统及方法与流程

本发明涉及新材料
技术领域：
，具体为一种复合发泡材料制备系统及方法。
背景技术：
：多孔泡沫金属材料由金属骨架及孔隙所组成，是近年来发展起来的一种功能材料。自问世以来，作为结构材料，它具有轻质、高比强度的特点；作为功能材料，它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、防火、防潮、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种良好物理性能，兼之其易加工、易安装、可表面涂装和循环利用的特点，适应了当前发展的需要，在国内外一般工业领域及高
技术领域：
得到了越来越广泛的应用。泡沫金属是在纯金属或金属合金熔体中加入粘稠剂、发泡剂等添加剂，经过发泡工艺而成的新材料，同时兼有金属和气泡特征。目前已研制出的多孔泡沫金属材料有泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫镍、泡沫锌、泡沫铅、泡沫钛等，其中泡沫铝的研究最早，并在实际应用中展现出广阔的前景。但由于泡沫铝对制备工艺要求严格，导致其使用成本非常高，大部分场所都不能进行普及使用。同时又由于工艺的不成熟，无法大批量连续生产。技术实现要素：针对现有技术存在的工艺缺陷，本发明提供了一种复合发泡材料制备系统及方法，成本低，使用范围广，解决传统发泡熔体内部温度下降慢，内外发泡不均的问题，同时采用挤出模式，能够顺利完成连续生产。一种复合发泡材料制备系统，包括：进料仓，用于存放增稠后的熔体铝液，在进料仓的底部设置有出料口，进料仓上部一侧设置有进料口，该进料口直接通过管道接至熔炼炉；推进套筒，位于进料仓下方，用于对熔体铝液进行搅拌、推进，且所述进料仓底部的出料口与该推进套筒连通；所述推进套筒水平设置，在推进套筒内水平设置有一推进螺旋，该推进螺旋外端接至驱动电机的输出端，由驱动电机带动推进螺旋的旋转动作；至少一个发泡剂添加口，该发泡剂添加口与推进套筒连通，用于向推进套筒内加入发泡剂；发泡仓，连接至推进套筒一端，上述推进套筒将加入有发泡剂的熔体铝液搅拌均匀后推入到发泡仓，在发泡仓内进行发泡；其中发泡仓底部设置有熔体挤出嘴，熔体喷嘴上安装有阀门，通过该熔体挤出嘴可以将发泡完成后的铝液挤出；所述发泡仓三个侧面上均连接有至少一组喷枪，该喷枪的喷出端渗入到发泡仓内部，所述喷枪连续的向发泡仓内喷入空心玻璃珠；其中空心玻璃珠的粒径在0.3-0.6cm，通过加入玻璃珠，可以提高发泡材料的空隙，降低成本，且材料硬度不变，隔音效果更佳；其中玻璃珠的加入量占熔体铝液体积的2％-6％。发泡铝成型线，设置于发泡仓下方，发泡仓底部的熔体挤出嘴将发泡完成的铝液挤入到发泡铝成型线，通过发泡铝成型线对泡沫铝进行冷却成型。优选的，所述进料仓内垂直设置有一搅拌杆，该搅拌杆上端通过轴承组件安装在进料仓上，且搅拌杆的动力输入端连接有齿轮箱，所述齿轮箱通过转轴连接有从动齿轮，从动齿轮通过链条接至安装在驱动电机输出端的主动齿轮上，通过驱动电机同步带动推进螺旋和搅拌杆转动；搅拌杆上间隔设置有螺旋凸起和拨杆，拨杆向下倾斜设置，通过拨杆对进料仓内的熔体铝液进行搅拌，螺旋凸起在旋转过程中将熔体铝液下压，进入到推进套筒内；同时还使得熔体铝液在进料仓内不会产生堵塞现象，使得进料均匀可控。优选的，所述喷枪设置有多组，根据发泡仓的体积大小不同，设置数量不等的喷枪，原则上至少每立方米设置一组喷枪；优选的，所述发泡仓内设置有一挤压板，所述挤压板两端滑动连接在滑轨上，所述滑轨固定在发泡仓内壁上部，且所述挤压板上部连接有气缸，通过控制气缸的伸缩动作带动挤压板沿滑轨上下运动，将发泡仓内完成发泡的熔体铝液通过熔体挤出嘴挤出，从而进入到发泡铝成型线；优选的，所述发泡铝成型线包括输送机架、设置于输送机架前段的第一输送平面及设置于输送机架后段的第二输送平面，在所述第一输送平面和第二输送平面之间设置有浇铸工位槽，在该浇铸工位槽内设置有一顶板，所述顶板下部连接有顶出气缸，顶板位于熔体挤出嘴正下方；通过顶出气缸的伸缩运动，能够带动顶板上下运动；第一输送平面上放置待浇铸的空模具，空模具通过牵引装置或者推送装置带动模具运动到浇铸工位槽内时，系统给顶出气缸一个信号，气缸顶出，使位于顶板上的空模具的浇铸端口与熔体挤出嘴接触，将发泡完成后的铝液挤入到空模具内，动作完成后，气缸回缩，将浇铸有泡沫铝的模具带回，与输送平面上的模具保持水平并继续向前运动，同时，后一个空模具进入到浇铸工位槽，依次进行浇铸动作。优选的，所述发泡仓外壁设置有保温装置，能够对发泡仓的熔体进行保温操作，防止发泡仓内的熔体完全凝固。一种复合发泡材料制备方法，步骤如下：s1.备好发泡原料，原料为铝或铝合金，在发泡之前将与铝液接触的器件都喷涂涂料，防止铝液沾到设备上，并对设备进行预热处理；s2.将原料熔化后定量引入到进料仓，并同时在进料仓内加入适量的增稠剂，对铝液增稠，启动驱动电机，使进料仓内的搅拌杆转动，对进料仓内的铝液进行搅拌，同时在重力和搅拌下压力的作用下，增稠后的铝液进入推进套筒内；s3.从发泡剂添加口加入发泡剂，在推进螺旋的作用下使发泡剂与铝液充分混合，随着铝液不断的流入，推进螺旋的旋转对铝液搅拌、推进，使添加有发泡剂的铝液进入发泡仓；s4.在铝液进入发泡仓后，对发泡仓进行保温处理，使其内部温度保持在600℃左右；待铝液达到设定位置后，关闭保温装置，启动喷枪，向铝液内喷入空心玻璃珠，玻璃珠在喷枪的喷射力下进入到熔体中，与熔体结合，同时吸收熔体内部部分热量，加快发泡时间；s5.待发泡完成后，将发泡铝成型线上的模具与熔体挤出嘴接触，使发泡仓内的挤压板下行，将接近凝固点的铝液以此挤入到模具内进行成型，输送至指定位置，等铝液完全凝固后打开模具，取出发泡完成的泡沫铝铝产品即可。所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的技术方案改变传统泡沫铝发泡结构，通过添加空心玻璃珠，强化了空间结构和立体支撑，使玻璃珠的硬性与泡沫铝的软性相互更好地结合，制备的复合新材料吸能效果更好，成品率高，控制返工率，降低铸造成本。附图说明图1为本发明系统结构图；图2为本发明顶出气缸顶出状态图；图3为本发明熔体挤出嘴挤出状态图；图4为本发明喷枪。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例1参见图1-4；一种复合发泡材料制备及方法，包括：进料仓101，用于存放增稠后的熔体铝液，在进料仓101的底部设置有出料口102，进料仓101上部一侧设置有进料口110，该进料口110直接通过管道接至熔炼炉；进料仓102内垂直设置有一搅拌杆103，该搅拌杆103上端通过轴承组件(图中未示出)安装在进料仓101上，且搅拌杆103的动力输入端连接有齿轮箱104，所述齿轮箱104通过转轴109连接有从动齿轮105，从动齿轮105通过链条106接至安装在驱动电机201输出端的主动齿轮202上，通过驱动电机201同步带动推进螺旋203和搅拌杆103转动；搅拌杆103上间隔设置有螺旋凸起107和拨杆108，拨杆108向下倾斜设置，通过拨杆108对进料仓101内的熔体铝液进行搅拌，螺旋凸起107在旋转过程中将熔体铝液下压，进入到推进套筒204内；同时还使得熔体铝液在进料仓101内不会产生堵塞现象，使得进料均匀可控。推进套筒204，位于进料仓101下方，用于对熔体铝液进行搅拌、推进，且进料仓101底部的出料口102与该推进套筒204连通；推进套筒204水平设置，在推进套筒204内水平设置有一推进螺旋203，该推进螺旋203外端接至驱动电机201的输出端，由驱动电机201带动推进螺旋203的旋转动作；至少一个发泡剂添加口205，该发泡剂添加口205与推进套筒204连通，用于向推进套筒204内加入发泡剂；在推进套筒204外壁上设置有电磁加热器206，能够对推进套筒204进行保温加热，防止铝液凝固。发泡仓301，连接至推进套筒204一端，推进套筒204将加入有发泡剂的熔体铝液搅拌均匀后推入到发泡仓301，在发泡仓301内进行发泡；其中发泡仓301底部设置有熔体挤出嘴302，熔体喷嘴302上安装有阀门307，通过该熔体挤出嘴302可以将发泡完成后的铝液挤出；发泡仓301三个侧面上均连接有喷枪303，该喷枪303的喷出端渗入到发泡仓301内部，喷枪303连续的向发泡仓301内喷入空心玻璃珠；其中空心玻璃珠的粒径在0.3-0.6cm，通过加入玻璃珠，可以提高发泡材料的空隙，降低成本，且材料硬度不变，隔音效果更佳；其中玻璃珠的加入量占熔体铝液体积的2％-6％；喷枪303设置有多组，根据发泡仓的体积大小不同，设置数量不等的喷枪，原则上至少每立方米设置一组喷枪303；发泡仓301内设置有一挤压板304，挤压板304两端滑动连接在滑轨305上，滑轨305固定在发泡仓301内壁上部，且挤压板304上部连接有气缸306，通过控制气缸306的伸缩动作带动挤压板304沿滑轨305上下运动，将发泡仓301内完成发泡的熔体铝液通过熔体挤出嘴302挤出，从而进入到发泡铝成型线；发泡仓301外壁设置有保温装置，能够对发泡仓301的熔体进行保温操作，防止发泡仓301内的熔体完全凝固。发泡铝成型线，设置于发泡仓301下方，发泡仓301底部的熔体挤出嘴302将发泡完成的铝液挤入到发泡铝成型线，通过发泡铝成型线对泡沫铝进行冷却成型。发泡铝成型线包括输送机架401、设置于输送机架401前段的第一输送平面402及设置于输送机架401后段的第二输送平面403，在第一输送平面402和第二输送平面403之间设置有浇铸工位槽404，在该浇铸工位槽404内设置有一顶板405，顶板405下部连接有顶出气缸406，顶板405位于熔体挤出嘴302正下方；通过顶出气缸406的伸缩运动，能够带动顶板405上下运动；第一输送平面403上放置待浇铸的空模具407，空模具407通过牵引装置或者推送装置带动其运动，空模具407运动到浇铸工位槽404内时，系统给顶出气缸406一个信号，顶出气缸406顶出，使位于顶板405上的空模具407的浇铸端口与熔体挤出嘴302接触，将发泡完成后的铝液挤入到空模具407内，动作完成后，气缸回缩，将浇铸有泡沫铝的模具408带回，与输送平面上的模具保持水平并继续向前运动，同时，后一个空模具407进入到浇铸工位槽404，依次进行浇铸动作。具体操作步骤如下：s1.备好发泡原料，原料为铝，在发泡之前将与铝液接触的器件都喷涂涂料，防止铝液沾到设备上，并对设备进行预热处理，预热温度为300℃。s2.将原料熔化后定量引入到进料仓101，原料正常熔炼至750℃，并同时在进料仓101内加入适量的增稠剂，对铝液增稠，启动驱动电机201，使进料仓101内的搅拌杆103转动，对进料仓101内的铝液进行搅拌，同时在重力和搅拌下压力的作用下，增稠后的铝液进入推进套筒204内；s3.从发泡剂添加口205加入发泡剂，在推进螺旋203的作用下使发泡剂与铝液充分混合，随着铝液不断的流入，推进螺旋203的旋转对铝液搅拌、推进，使添加有发泡剂的铝液进入发泡仓301；s4.在铝液进入发泡仓301后，对发泡仓301进行保温处理，使其内部温度保持在600℃左右；待铝液达到设定位置后，关闭保温装置，启动喷枪303，向铝液内喷入空心玻璃珠，玻璃珠在喷枪的喷射力下进入到熔体中，与熔体结合，同时吸收熔体内部部分热量，加快发泡时间；s5.待发泡完成后，将发泡铝成型线上的空模具407与熔体挤出嘴302接触，使发泡仓301内的挤压板304下行，将接近凝固点的铝液以此挤入到空模具407内进行成型，输送至指定位置，等铝液完全凝固后打开模具，取出发泡完成的泡沫铝铝产品即可。所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。实施例2参见图1-4；一种复合发泡材料制备及方法，包括：进料仓101，用于存放增稠后的熔体铝液，在进料仓101的底部设置有出料口102，进料仓101上部一侧设置有进料口110，该进料口110直接通过管道接至熔炼炉；进料仓102内垂直设置有一搅拌杆103，该搅拌杆103上端通过轴承组件(图中未示出)安装在进料仓101上，且搅拌杆103的动力输入端连接有齿轮箱104，所述齿轮箱104通过转轴109连接有从动齿轮105，从动齿轮105通过链条106接至安装在驱动电机201输出端的主动齿轮202上，通过驱动电机201同步带动推进螺旋203和搅拌杆103转动；搅拌杆103上间隔设置有螺旋凸起107和拨杆108，拨杆108向下倾斜设置，通过拨杆108对进料仓101内的熔体铝液进行搅拌，螺旋凸起107在旋转过程中将熔体铝液下压，进入到推进套筒204内；同时还使得熔体铝液在进料仓101内不会产生堵塞现象，使得进料均匀可控。推进套筒204，位于进料仓101下方，用于对熔体铝液进行搅拌、推进，且进料仓101底部的出料口102与该推进套筒204连通；推进套筒204水平设置，在推进套筒204内水平设置有一推进螺旋203，该推进螺旋203外端接至驱动电机201的输出端，由驱动电机201带动推进螺旋203的旋转动作；至少一个发泡剂添加口205，该发泡剂添加口205与推进套筒204连通，用于向推进套筒204内加入发泡剂；在推进套筒204外壁上设置有电磁加热器206，能够对推进套筒204进行保温加热，防止铝液凝固。发泡仓301，连接至推进套筒204一端，推进套筒204将加入有发泡剂的熔体铝液搅拌均匀后推入到发泡仓301，在发泡仓301内进行发泡；其中发泡仓301底部设置有熔体挤出嘴302，熔体喷嘴302上安装有阀门307，通过该熔体挤出嘴302可以将发泡完成后的铝液挤出；发泡仓301三个侧面上均连接有喷枪303，该喷枪303的喷出端渗入到发泡仓301内部，喷枪303连续的向发泡仓301内喷入空心玻璃珠；其中空心玻璃珠的粒径在0.3-0.6cm，通过加入玻璃珠，可以提高发泡材料的空隙，降低成本，且材料硬度不变，隔音效果更佳；其中玻璃珠的加入量占熔体铝液体积的2％-6％；喷枪303设置有多组，根据发泡仓的体积大小不同，设置数量不等的喷枪，原则上至少每立方米设置一组喷枪303；发泡仓301内设置有一挤压板304，挤压板304两端滑动连接在滑轨305上，滑轨305固定在发泡仓301内壁上部，且挤压板304上部连接有气缸306，通过控制气缸306的伸缩动作带动挤压板304沿滑轨305上下运动，将发泡仓301内完成发泡的熔体铝液通过熔体挤出嘴302挤出，从而进入到发泡铝成型线；发泡仓301外壁设置有保温装置，能够对发泡仓301的熔体进行保温操作，防止发泡仓301内的熔体完全凝固。发泡铝成型线，设置于发泡仓301下方，发泡仓301底部的熔体挤出嘴302将发泡完成的铝液挤入到发泡铝成型线，通过发泡铝成型线对泡沫铝进行冷却成型。发泡铝成型线包括输送机架401、设置于输送机架401前段的第一输送平面402及设置于输送机架401后段的第二输送平面403，在第一输送平面402和第二输送平面403之间设置有浇铸工位槽404，在该浇铸工位槽404内设置有一顶板405，顶板405下部连接有顶出气缸406，顶板405位于熔体挤出嘴302正下方；通过顶出气缸406的伸缩运动，能够带动顶板405上下运动；第一输送平面403上放置待浇铸的空模具407，空模具407通过牵引装置或者推送装置带动其运动，空模具407运动到浇铸工位槽404内时，系统给顶出气缸406一个信号，顶出气缸406顶出，使位于顶板405上的空模具407的浇铸端口与熔体挤出嘴302接触，将发泡完成后的铝液挤入到空模具407内，动作完成后，气缸回缩，将浇铸有泡沫铝的模具408带回，与输送平面上的模具保持水平并继续向前运动，同时，后一个空模具407进入到浇铸工位槽404，依次进行浇铸动作。具体操作步骤如下：s1.备好发泡原料，原料为铝合金，在发泡之前将与铝液接触的器件都喷涂涂料，防止铝液沾到设备上，并对设备进行预热处理，预热温度为300℃。s2.将原料熔化后定量引入到进料仓101，原料正常熔炼至750℃，并同时在进料仓101内加入适量的增稠剂，对铝液增稠，启动驱动电机201，使进料仓101内的搅拌杆103转动，对进料仓101内的铝液进行搅拌，同时在重力和搅拌下压力的作用下，增稠后的铝液进入推进套筒204内；s3.从发泡剂添加口205加入发泡剂，在推进螺旋203的作用下使发泡剂与铝液充分混合，随着铝液不断的流入，推进螺旋203的旋转对铝液搅拌、推进，使添加有发泡剂的铝液进入发泡仓301；s4.在铝液进入发泡仓后，对发泡仓进行保温处理，使其内部温度保持在600℃左右；待铝液达到设定位置后，关闭保温装置，启动喷枪，向铝液内喷入空心玻璃珠，玻璃珠在喷枪的喷射力下进入到熔体中，与熔体结合，同时吸收熔体内部部分热量，加快发泡时间；s5.待发泡完成后，将发泡铝成型线上的空模具407与熔体挤出嘴302接触，使发泡仓301内的挤压板304下行，将接近凝固点的铝液以此挤入到空模具407内进行成型，输送至指定位置，等铝液完全凝固后打开模具，取出发泡完成的泡沫铝铝产品即可。所述发泡剂的添加量为铝原料的0.2％，发泡剂选用氢化钛。其中，铝合金按质量百分比计，由如下原料组成：镧0.8％、碳化钨0.2％、氧化铁15％、氧化铜2％、氧化镍10％、氧化硅1％、氧化镁5％、余量为铝。本申请发泡工艺制得的泡沫铝的孔隙率为80～85％，孔径为2～4mm，所生产的泡沫铝材料加工成10mm厚板材，经检测，其性能与蜂窝铝板、木质板相比，性能如下：性能泡沫铝板蜂窝铝板木质板密度/(g/cm3)<0.8>0.7<0.8抗弯强度/mpa20-2210-166-12隔声性能/db>28＜10＜10防火性能不燃烧不燃烧燃烧隔震性能>1.0＜0.5不隔震坍塌性无发生偶有腐蚀性不生锈易生锈浸水腐蚀导热系数w/(mk)0.1—0.5＜0.02无以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12