一种陶瓷-金属复合材料制备装置

1.本发明涉及复合材料制备技术领域，特别是涉及一种陶瓷-金属复合材料制备装置。


背景技术：

2.陶瓷-金属复合材料突破了传统耐磨金属耐磨性、制造成本的限制，在现代工业生产应用中表现出优异的性能，正在逐步替代传统的耐磨金属材料，适用于水泥、矿山、冶金、电站或各种类似的行业，整体表层复合材料复合层的强度低，使其应用受到限制，而陶瓷颗粒区域分布不但可以对主要耐磨部位起到增强耐磨性的作用，还能受到没有陶瓷颗粒区域韧性基体金属的支撑作用，使得复合材料真正兼具耐磨性和韧性。
3.陶瓷颗粒体积分数及其分布结构对陶瓷-金属复合材料的影响很大，陶瓷成分在金属液中分布不均容易导致陶瓷-金属复合材料的性能分布不均匀，因此，制备出性能均匀可靠的陶瓷-金属复合材料具有重要应用意义，而现有陶瓷-金属复合材料制备设备陶瓷成分和金属基液混合均匀性仍有待提高，因此亟需一种陶瓷-金属复合材料制备装置来解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种陶瓷-金属复合材料制备装置，以解决上述问题，达到提高陶瓷成分与金属液混合均匀度的目的。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种陶瓷-金属复合材料制备装置，包括支架，所述支架一侧固接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮中部转动连接有转动臂，所述转动臂一侧传动连接有第一驱动部，所述驱动部与所述支架固定连接，所述转动臂端部固接有伸缩部，所述伸缩部远离所述转动臂的一端固接有连接臂，所述转动臂、连接臂组成匚形结构，所述转动臂和所述连接臂端部之间转动连接有混合组件，所述第一驱动部的输出轴与所述混合组件的转动轴共面且空间垂直设置，所述第一驱动部的输出轴与所述混合组件的转动轴的中点相交，所述混合组件与所述第一锥齿轮传动连接，所述支架远离所述第一锥齿轮一侧固接有成型设备，所述成型设备位于所述混合组件一侧的下方。
7.优选的，所述混合组件包括混合室底座、混合室侧壁和混合室顶盖，所述混合室底座顶部与所述混合室侧壁固接，所述混合室侧壁顶部与所述混合室顶盖可拆卸连接，所述混合室侧壁外套设有保温部，所述混合室底座底部传动连接有第二驱动部，所述第二驱动部与所述第一锥齿轮传动连接，所述混合室顶盖中心转动连接有第一固定轴，所述第一固定轴贯穿所述混合室顶盖，所述第一固定轴的顶端与所述连接臂底部固接，所述混合室顶盖下方一侧固接有第三驱动部的一端，所述第三驱动部另一端套设在所述第一固定轴外侧，所述第三驱动部传动连接有转动套筒，所述转动套筒套设在所述第一固定轴上，所述转动套筒与所述第一固定轴转动连接，所述转动套筒传动连接有分隔部和混匀部。
8.优选的，所述混匀部包括若干第一搅动器，若干所述第一搅动器轴向套设在所述
第一固定轴外侧，所述第一搅动器与所述第一固定轴转动连接，位于最上方的所述第一搅动器的顶部与所述转动套筒固接，相邻两所述第一搅动器之间传动连接有第四驱动部，所述第四驱动部套设在所述第一固定轴外侧，所述第四驱动部传动连接有若干第二搅动器。
9.优选的，所述第四驱动部包括第三锥齿轮和第五锥齿轮，所述第三锥齿轮固定连接在相邻所述第一搅动器底部，所述第五锥齿轮固定连接在相邻所述第一搅动器顶部，所述第三锥齿轮和所述第五锥齿轮之间啮合连接有若干第四锥齿轮，所述第四锥齿轮一侧转动连接有第二连接杆，所述第二连接杆与所述第一固定轴固接，若干所述第四锥齿轮与若干所述第二搅动器一一对应，所述第四锥齿轮另一侧与所述第二搅动器固接。
10.优选的，所述分隔部包括分隔板，所述分隔板与所述转动套筒中部固接，所述分隔板与所述混合室侧壁内壁滑动设置，所述分隔板与所述混合室侧壁可拆卸连接。
11.优选的，所述第三驱动部包括固定齿轮和第一齿轮，所述固定齿轮与所述第一齿轮啮合，所述固定齿轮中心与所述第一固定轴固接，所述第一齿轮中心固接有第三转动轴，所述第三转动轴的一端与所述混合室顶盖转动连接，所述第三转动轴的另一端固接有第一连接杆的一端，所述第一连接杆的另一端转动连接有齿条的一端，所述齿条一侧啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮套设在所述第一固定轴外侧，所述第二齿轮与所述第一固定轴转动连接，所述第二齿轮底部中心与所述转动套筒固接，所述齿条另一侧滑动连接有转动滑块，所述转动滑块的中部套设在所述第一固定轴外侧，所述转动滑块与所述第一固定轴转动连接。
12.优选的，所述第二驱动部包括第二转动轴，所述第二转动轴的顶部与所述混合室底座底部中心固接，所述第二转动轴贯穿所述转动臂的一端，所述第二转动轴与所述转动臂转动连接，所述第二转动轴的另一端固接有第二同步轮，所述第二同步轮通过同步带传动连接有第一同步轮，所述第一同步轮顶部中心固接有第一转动轴，所述第一转动轴与所述转动臂转动连接，所述第一转动轴远离所述第一同步轮一端固接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合。
13.优选的，所述保温部包括保温层，所述保温层套设在所述混合室侧壁外侧，所述保温层与所述混合室侧壁外壁固接。
14.优选的，所述伸缩部包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的固定端与所述转动臂一端顶部固接，所述电动伸缩杆的活动端与所述连接臂的一端底部固接。
15.优选的，所述第一驱动部包括驱动电机，所述驱动电机的固定端与所述支架固接，所述驱动电机输出端与所述转动臂中部轴接。
16.本发明具有如下技术效果：使用时，通过伸缩部的升降带动转动臂与连接臂之间间距的变化，进而使混合组件开启或关闭，当混合组件开启后，将陶瓷成分(如陶瓷纤维或陶瓷颗粒)和高温金属液倒入混合组件中，随后关闭混合组件，通过第一驱动部驱动转动臂、伸缩部和连接臂组成的结构带动混合部进行反复的颠倒，同时通过第一锥齿轮使混合组件运动，使陶瓷成分和高温金属液均匀程度大大提升，一定时间后，将混合后的陶瓷-金属复合材料倒入混合组件下方一侧的成型设备内，即可完成陶瓷-金属复合材料的制备。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明结构示意图；
19.图2为本发明图1中a处局部放大图；
20.图3为本发明第一连接杆、齿条、转动滑块和第二齿轮连接示意图；
21.图4为本发明图1中b处局部放大图；
22.图5为本发明图1中c处局部放大图；
23.图6为本发明第一搅动器结构示意图；
24.图7为本发明第二搅动器结构示意图；
25.其中，1、支架；2、驱动电机；3、成型设备；4、第一锥齿轮；5、转动臂；6、连接臂；7、电动伸缩杆；8、第二锥齿轮；9、第一转动轴；10、第一同步轮；11、同步带；12、第二同步轮；13、第二转动轴；14、混合室底座；15、混合室侧壁；16、保温层；17、混合室顶盖；18、第一固定轴；19、分隔板；20、固定齿轮；21、第三转动轴；22、第一齿轮；23、第一连接杆；24、齿条；25、转动滑块；26、第二齿轮；27、转动套筒；28、第一搅动器；29、第三锥齿轮；30、第四锥齿轮；31、第五锥齿轮；32、第二连接杆；33、第二搅动器；34、挡板；35、排出口；2801、转轴；2802、第一搅拌片；3301、连接柄；3302、第二搅拌片。
具体实施方式
26.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。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.参照图1-7，本发明提供一种陶瓷-金属复合材料制备装置，包括支架1，支架1一侧固接有第一锥齿轮4，第一锥齿轮4中部转动连接有转动臂5，转动臂5一侧传动连接有第一驱动部，驱动部与支架1固定连接，转动臂5端部固接有伸缩部，伸缩部远离转动臂5的一端固接有连接臂6，转动臂5、连接臂6组成匚形结构，转动臂5和连接臂6端部之间转动连接有混合组件，第一驱动部的输出轴与混合组件的转动轴共面且空间垂直设置，第一驱动部的输出轴与混合组件的转动轴的中点相交，混合组件与第一锥齿轮4传动连接，支架1远离第一锥齿轮4一侧固接有成型设备3，成型设备3位于混合组件一侧的下方。
29.使用时，通过伸缩部的升降带动转动臂5与连接臂6之间间距的变化，进而使混合组件开启或关闭，当混合组件开启后，将陶瓷成分(如陶瓷纤维或陶瓷颗粒)和高温金属液倒入混合组件中，随后关闭混合组件，通过第一驱动部驱动转动臂5、伸缩部和连接臂6组成的结构带动混合部进行反复的颠倒，同时通过第一锥齿轮4使混合组件运动，使陶瓷成分和高温金属液均匀程度大大提升，一定时间后，将混合后的陶瓷-金属复合材料倒入混合组件下方一侧的成型设备3内，即可完成陶瓷-金属复合材料的制备。
30.本发明的成型设备3可选为压铸机、挤压机、锻造机、铸轧机、连铸机或其他成形设
备进行流变成形，或冷却下来制成胚料供成形用。
31.进一步优化方案，混合组件包括混合室底座14、混合室侧壁15和混合室顶盖17，混合室底座14顶部与混合室侧壁15固接，混合室侧壁15顶部与混合室顶盖17可拆卸连接，混合室侧壁15外套设有保温部，混合室底座14底部传动连接有第二驱动部，第二驱动部与第一锥齿轮4传动连接，混合室顶盖17中心转动连接有第一固定轴18，第一固定轴18贯穿混合室顶盖17，第一固定轴18的顶端与连接臂6底部固接，混合室顶盖17下方一侧固接有第三驱动部的一端，第三驱动部另一端套设在第一固定轴18外侧，第三驱动部传动连接有转动套筒27，转动套筒27套设在第一固定轴18上，转动套筒27与第一固定轴18转动连接，转动套筒27传动连接有分隔部和混匀部。
32.构成混合组件的部件的材质均为耐高温材料制成，需根据具体混合的金属液和陶瓷材料具体设置，如当金属液为高铬铸铁金属液时，混合室底座14、混合室侧壁15和混合室顶盖17等零件需至少能够承受1600℃温度，以便于陶瓷-金属复合材料制备时不对零件造成损坏。
33.混合室侧壁15侧壁设置有滑槽(图中未画出)，通过混合室侧壁15侧壁的滑槽与混合室顶盖17侧壁边缘设置的凸起(图中未画出)相配合，实现可拆卸连接，当在伸缩部使混合室顶盖17与混合室侧壁15闭合时，在连接臂6的挤压作用下混合室顶盖17与混合室侧壁15结合紧密，同时由于混合室侧壁15侧壁的滑槽与混合室顶盖17侧壁边缘设置的凸起相配合，使得混合室侧壁15与混合室顶盖17可同步转动。
34.混合室底座14底部一侧开设有排出口35，便于陶瓷-金属复合材料的排出，排出口35的顶部设有挡板34，挡板34与混合室底座14滑动连接，通过挡板34在混合室底座14滑动实现排出口35的开启和关闭。
35.混合室侧壁15外套的保温部使在材料混合过程中温度不易流失，保证混合组件内部的高温状态，使金属液保持熔融状态，以提高金属液和陶瓷材料的混合程度，避免金属液在混合过程中硬化导致的陶瓷材料分布不均匀。
36.混合室底座14底部传动连接有第二驱动部，第二驱动部与第一锥齿轮4传动连接，当第二驱动部在第一锥齿轮4作用下，使得混合组件整体发生旋转，即当第一驱动部驱动转动臂5、伸缩部和连接臂6组成的结构带动混合部进行反复的颠倒的同时，第二驱动部使得混合组件旋转，进一步提高混合效果。
37.同时，第三驱动部驱动转动套筒27绕第一固定轴18转动进而带动分隔部和混匀部在混合组件内部对材料进行搅拌，进一步提高混合效果。
38.分隔部位于第三驱动部与陶瓷-金属复合材料之间，起到隔离作用，避免陶瓷-金属复合材料漏出。
39.进一步优化方案，混匀部包括若干第一搅动器28，若干第一搅动器28轴向套设在第一固定轴18外侧，第一搅动器28与第一固定轴18转动连接，位于最上方的第一搅动器28的顶部与转动套筒27固接，相邻两第一搅动器28之间传动连接有第四驱动部，第四驱动部套设在第一固定轴18外侧，第四驱动部传动连接有若干第二搅动器33。
40.第一搅动器28由转轴2801和沿转轴2801周向等间隔设置的第一搅拌片2802组成，本发明优选为6个第一搅拌片2802，第一搅拌片2802为矩形结构，并扭转设置，便于搅动陶瓷-金属复合材料。转轴2801与第一固定轴18转动连接，且位于最上分的第一搅动器28的转
轴2801顶部与转动套筒27固接。
41.本发明第一搅动器28数量优选为3个，第四驱动部数量总比第一搅动器28数量少1个。
42.第二搅动器33包括连接柄3301和第二搅拌片3302，第二搅动器33通过连接柄3301与第四驱动部传动连接，通过第四驱动部使第二搅动器33转动，第二搅拌片3302可选为矩形或螺旋线形等形状，本发明优选为矩形，通过第二搅拌片3302的旋转，增加陶瓷-金属复合材料的混合。
43.进一步优化方案，第四驱动部包括第三锥齿轮29和第五锥齿轮31，第三锥齿轮29固定连接在相邻第一搅动器28底部，第五锥齿轮31固定连接在相邻第一搅动器28顶部，第三锥齿轮29和第五锥齿轮31之间啮合连接有若干第四锥齿轮30，第四锥齿轮30一侧转动连接有第二连接杆32，第二连接杆32与第一固定轴18固接，若干第四锥齿轮30与若干第二搅动器33一一对应，第四锥齿轮30另一侧与第二搅动器33固接。
44.本发明优选为4个第二连接杆32，4个第二连接杆32沿第一固定轴18周向等间隔设置，4个第二连接杆32分别转动连接着第四锥齿轮30，4个第四锥齿轮30的侧壁分别与第三锥齿轮29和第五锥齿轮31啮合，当转动套筒27转动带动最上方的第一搅动器28转动时，最上方的第一搅动器28带动底部固接的第三锥齿轮29转动，进而带动4个第四锥齿轮30分别绕第二连接杆32转动，第二搅动器33的连接柄3301与第四锥齿轮30一侧固接，使得第二搅动器33旋转，4个第四锥齿轮30转动还带动了位于下方的第一搅动器28顶部固接的第五锥齿轮31转动，进而使位于下方的第一搅动器28转动，在第四锥齿轮30的作用下，使得第三锥齿轮29与第五锥齿轮31的旋转方向相反，进而使相邻的两第一搅动器28的转动方向相反，各第一搅动器28的相对转动，使得陶瓷-金属复合材料的搅拌程度增加，使其更加均匀。
45.进一步优化方案，分隔部包括分隔板19，分隔板19与转动套筒27中部固接，分隔板19与混合室侧壁15内壁滑动设置，分隔板19与混合室侧壁15可拆卸连接。
46.进一步优化方案，第三驱动部包括固定齿轮20和第一齿轮22，固定齿轮20与第一齿轮22啮合，固定齿轮20中心与第一固定轴18固接，第一齿轮22中心固接有第三转动轴21，第三转动轴21的一端与混合室顶盖17转动连接，第三转动轴21的另一端固接有第一连接杆23的一端，第一连接杆23的另一端转动连接有齿条24的一端，齿条24一侧啮合连接有第二齿轮26，第二齿轮26套设在第一固定轴18外侧，第二齿轮26与第一固定轴18转动连接，第二齿轮26底部中心与转动套筒27固接，齿条24另一侧滑动连接有转动滑块25，转动滑块25的中部套设在第一固定轴18外侧，转动滑块25与第一固定轴18转动连接。
47.固定齿轮20中部与第一固定轴18固接，第一固定轴18与连接臂6固接，使得固定齿轮20固定不发生转动，当第二驱动部驱动混合室底座14、混合室侧壁15和混合室顶盖17转动时，带动混合室顶盖17底部一侧转动连接的第三转动轴21绕第一固定轴18做圆周运动，第三转动轴21中部固接的第一齿轮22与固定齿轮20啮合，使得第一齿轮22带动第三转动轴21转动，进而带动第三转动轴21底部固接的第一连接杆23转动，使第一连接杆23另一端转动连接的齿条24在转动滑块25内往复滑动，齿条24往复滑动使得与齿条24啮合的第二齿轮26带动转动套筒27往复转动，转动套筒27的往复转动使得与转动套筒27固接的第一搅动器28往复转动，使得若干第一搅动器28和第二搅动器33的转动方向发生改变，增加混合效果。
48.进一步优化方案，第二驱动部包括第二转动轴13，第二转动轴13的顶部与混合室
底座14底部中心固接，第二转动轴13贯穿转动臂5的一端，第二转动轴13与转动臂5转动连接，第二转动轴13的另一端固接有第二同步轮12，第二同步轮12通过同步带11传动连接有第一同步轮10，第一同步轮10顶部中心固接有第一转动轴9，第一转动轴9与转动臂5转动连接，第一转动轴9远离第一同步轮10一端固接有第二锥齿轮8，第二锥齿轮8与第一锥齿轮4啮合。
49.当第一驱动部驱动转动臂5旋转时，带动第二锥齿轮8沿第一锥齿轮4的周向移动并旋转，进而使第一转动轴9转动，第一转动轴9的转动带动第一同步轮10转动，并通过同步带11使第二同步轮12同步转动，进而使混合室底座14带动混合室侧壁15和混合室顶盖17整体转动。
50.进一步优化方案，保温部包括保温层16，保温层16套设在混合室侧壁15外侧，保温层16与混合室侧壁15外壁固接。
51.进一步优化方案，伸缩部包括电动伸缩杆7，电动伸缩杆7的固定端与转动臂5一端顶部固接，电动伸缩杆7的活动端与连接臂6的一端底部固接。
52.进一步优化方案，第一驱动部包括驱动电机2，驱动电机2的固定端与支架1固接，驱动电机2输出端与转动臂5中部轴接。
53.本发明的工作过程如下：使用时，通过电动伸缩杆7的升降带动转动臂5与连接臂6之间间距的变化，进而使混合室侧壁15与混合室顶盖17开启或关闭，连接臂6可带动第一固定轴18进而带动混合室顶盖17、第三驱动部、分隔板19和混匀部同时提升或下降，当混合室顶盖17开启后，将陶瓷成分(如陶瓷纤维或陶瓷颗粒)和高温金属液倒入混合室侧壁15围成的混合腔中，随后使混合室侧壁15与混合室顶盖17闭合，通过驱动电机2驱动转动臂5、电动伸缩杆7和连接臂6组成的结构带动混合室底座14、混合室侧壁15和混合室顶盖17围成的混合腔进行反复的颠倒，使混合腔内的陶瓷成分和金属液反复混合，同时，转动臂5旋转带动第二锥齿轮8沿第一锥齿轮4的周向移动并旋转，进而使第一转动轴9转动，第一转动轴9的转动带动第一同步轮10转动，并通过同步带11使第二同步轮12同步转动，进而使混合室底座14带动混合室侧壁15和混合室顶盖17整体转动，同时，混合室顶盖17转动带动混合室顶盖17底部一侧转动连接的第三转动轴21绕第一固定轴18做圆周运动，第三转动轴21中部固接的第一齿轮22与固定齿轮20啮合，使得第一齿轮22带动第三转动轴21转动，进而带动第三转动轴21底部固接的第一连接杆23转动，使第一连接杆23另一端转动连接的齿条24在转动滑块25内往复滑动，齿条24往复滑动使得与齿条24啮合的第二齿轮26带动转动套筒27往复转动，转动套筒27的往复转动使得与转动套筒27固接的第一搅动器28往复转动，使得若干第一搅动器28和第二搅动器33的转动方向发生改变，当混合腔进行反复的颠倒时，混合腔内的陶瓷-金属复合材料在若干第一搅动器28之间反复穿梭时，第一搅动器28旋转搅动陶瓷-金属复合材料，使其混合更加均匀。一定时间后，将混合后的陶瓷-金属复合材料倒入混合组件下方一侧的成型设备3内，即可完成陶瓷-金属复合材料的制备。
54.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或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。
55.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行
限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。