生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种网状增强夹层复合材料的生产设备及方法，尤其设及用固液铸社 复合法生产网状增强夹层复合材料的设备及方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代科技的发展，金属材料的使用要求不再局限于单一的机械性能，而是要 求金属材料在多场甚至极端服役条件下，兼具结构和功能的综合特性，纤维增强金属基复 合材料应运而生。纤维增强方式主要分为网状整体增强和短纤维弥散分布增强两种。目前， 短纤维增强体在基体中分散的均匀性控制问题仍未完全解决，而网状整体增强方式可W保 证夹层复合材料质量均匀性，因此受到广泛关注。网状增强夹层复合材料是由网状材料，如 玻璃纤维，碳纤维，芳绝纤维、钢丝网、铁丝网等，和金属基体材料（主要为侣，其它还包括 儀、铜、钢等）通过适当工艺复合而成的一种复合材料，既具有金属基体材料的特性，又具 有优异的比强度和比刚度W及电磁屏蔽特性等优点，在航空航天、国防军工、船舶、建筑、石 油化工、交通运输等领域具有广阔的应用前景。但纤维与基体金属间有效的结合质量及产 品性能一直是研究重点，面对越来越严峻的服役条件和巨大的市场需求，金属基纤维增强 夹层复合材料组元金属性能多样性及高效制备技术也成为人们关注的重点。
[0003] 近年来，研究者对网状增强金属基复合材料的界面反应规律和控制方法等进行了 大量的研究工作，提出了多种制备方法，如液态金属浸溃法、加压铸造法、爆炸复合法、扩散 粘接法、粉末冶金法和超声波焊接方法等，W上研究取得了很多重要的成果，大大推动了金 属基复合材料的发展和应用。但上述方法在实际生产中均存在因生产线过长或工艺复杂而 导致的生产率低、生产成本高、结合质量差等问题。
[0004] 为解决W上问题，本专利公开一种网状增强夹层复合材料的铸社复合设备及方 法，即在两个反向旋转的铸社漉漉缝中间喂入经表面处理的网状，同时，将金属液直接诱注 在纤维布两侧，二者一起进入铸社区进行变形加工，利用表面处理技术、快速凝固技术W及 社制复合技术，可W实现纤维与金属间界面的良好结合，缩短了工艺流程，具有显著的高效 节能特点。此外，若网状采用较大孔径，则纤维可W随金属协调变形，可对夹层复合材料进 行深加工扩展应用范围；若采用较小孔径，两侧诱注不同金属，纤维布连续喂入可起到隔离 流场效果，生产双金属网状夹层复合材料，可实现金属组元多样性控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为网状增强夹层复合材料提供一种基于固液铸社复合技术的铸 社设备及工艺，从而实现网状增强夹层复合材料高效短流程和低成本生产。
[0006] 具体地，本发明提供一种网状增强夹层复合材料的固液铸社复合设备，其包括开 卷机、转向漉、金属液诱注装置和铸社机，所述开卷机设置在上方，其包括开卷机和位于所 述开卷机上的网状材料，所述转向漉设置在所述开卷机的一侧，所述网状材料经开卷机开 卷后输送至所述转向漉，
[0007] 所述金属液诱注装置包括用于容纳第一金属液的第一诱注单元和用于容纳第二 金属液的第二诱注单元，所述第一诱注单元和第二诱注单元设置在所述转向漉的下方并且 分别平行地设置在所述网状材料的两侧；
[0008] 所述铸社机设置在所述金属液诱注装置的下方，所述金属液诱注装置与所述铸社 机之间设置有用于第一金属液、第二金属液W及所述网状材料经过的布流与导向组件。
[0009] 优选地，在所述铸社机的下方沿水平方向依次设置有第一夹送漉、推钢机、第一剪 切机、引锭杆、第二夹送漉、第二剪切机和卷取机。
[0010] 优选地，所述第一诱注单元包括前箱、容纳第一金属液的中间包、塞棒W及液位检 测和控制系统；所述第二诱注单元包括前箱、容纳第二金属液的中间包、塞棒W及液位检测 和控制系统。
[0011] 优选地，所述铸社机包括两个相互平行设置的铸社漉系和侧封装置，所述每个铸 社漉系均包括铸社漉、冷却系统、压下装置、过载保护装置、社制力监测装置W及主传动装 置，所述铸社漉系与侧封装置共同组成铸社烙池。
[0012] 优选地，所述网状材料从所述铸社烙池中穿过，从而在所述网状材料两侧形成两 个烙池，即第一金属液烙池和第二金属液烙池。
[0013] 优选地，所述布流与导向组件包括连接所述第一诱注单元的第一金属液入口、连 接所述第二诱注单元的第二金属液入口、供所述网状材料穿过的矩形通道、用于第一金属 液均匀布流的第一整流罩及第一布流铸嘴和用于第二金属液均匀布流的第二整流罩及第 二布流铸嘴，所述布流铸嘴W及整流罩为沿位于其一侧的铸社漉轴线方向均匀设置的孔或 缝。
[0014] 本发明还公开了一种制造网状增强夹层复合材料的连续铸社方法，其包括W下步 骤：
[0015] S1、预热布流与导向组件，根据诱铸金属液烙点溫度，使其内腔溫度达到150~ 800°C，并准备金属液诱注装置；
[0016] S2、根据网状增强夹层复合材料规格和性能要求选取不同类型的网状材料，所述 不同类型的网状材料包括碳纤维布W及金属丝网，并根据需要选取同一金属材料作为第一 金属液W及第二金属液或者选取不同金属材料分别作为第一金属液W及第二金属液，所述 金属材料的烙点低于酥所述网状材料的烙点；
[0017] S3、根据选取的不同类型的网状材料，对网状材料进行表面预处理；
[0018] S4、网状材料经开卷机水平开卷后输送至转向漉，经转向漉转向为垂直方向延伸 的网状材料，同时启动铸社机，分别设定两个铸社机漉缝Η和两个铸社漉的速度，使铸社漉 初始线速度保持在1~2m/min范围内；
[0019] S5、打开第一夹送漉，将引锭杆升至铸社机出口位置并堵住漉缝，网状材料经布流 与导向组件中屯、通道穿过铸社漉漉缝，并由引锭杆夹紧，调整网状材料位置，在网状材料两 侧形成厚度分别为Hi和Η2的漉缝，并满足下式：
[0020] Η = Hi+Hz+h ;
[0021] S6、向布流与导向组件的中屯、矩形通道内注入氣气作为保护气体，同时开启第一 诱注单元和第二诱注单元，向第一诱注单元中注入第一金属液，向第二诱注单元中注入第 二金属液，使第一金属液W及第二金属液进入布流与导向组件，分别经各自一侧的铸嘴开 始布流；
[0022] S7、第一金属液W及第二金属液沿布流与导向组件的布流铸嘴向位于各自一侧的 铸社烙池内均匀布流，第一金属液W及第二金属液在铸社漉的冷却和社制作用下，开始逐 步凝固并与网状材料复合，形成良好界面结合效果；
[0023] S8、铸社后网状增强夹层复合材料在引锭杆作用下逐步向下拉巧，到达底部位置 时由第一夹送漉夹紧，并经第一剪切机切头后，推钢机逆时针旋转至工作工位，将复合带材 送入第二夹送漉漉缝中，转向水平方向并进入卷取状态，建立起稳定铸社复合巧后，逐步提 升铸社漉线速度至2. 5~5m/min，连续生产出预定厚度的网状增强夹层复合材料；
[0024] S9、第二剪切机进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状增强夹层复合板带由卷取 机卷曲成卷，卸下后入库。
[00巧]优选地，S3进一步包括对碳纤维布进行表面锻儀处理，对金属丝网进行酸洗、水洗 和烘干处理W去除金属丝网表面氧化物和油脂。
[00%] 优选地，所述推钢机绕定点能旋转地设置，其包括准备工位W及工作工位，在开始 诱注时，推钢机处于准备工位，当板巧建立完成后，所述引锭杆到达底端，板巧由第一夹送 漉夹紧并被第一剪切机组剪切完成后，推钢机逆时针旋转进入工作工位，将板巧送入第二 夹送漉。
[0027] 优选地，所述引锭杆的头部与两个铸社漉的漉缝出口处的漉面贴合，从而对铸社 烙池进行堵流，所述引锭杆在开诱过程中可W对网状材料进行位置可调的夹持，实现网状 增强夹层复合材料层厚比的精确分配。
[0028] 本发明的优点如下所述：
[0029] 1、采用固-液铸社复合成形工艺生产网状增强夹层复合材料，将快速表面处理技 术、凝固技术、社制技术相结合，可W实现纤维与金属间的有效复合，相比于传统生产工艺， 覆层金属采用液态诱注，网状材料采用连续喂入，解决了液态金属浸溃法、爆炸复合等传统 复合的不能连续生产等问题，具有显著节能、高效率、流程短等优点。
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