專利名稱：一種泡沫金屬的制備方法及其生產(chǎn)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬制造技術領域，具體涉及一種泡沫金屬的制備方法及其生產(chǎn)裝置。
背景技術：
泡沫金屬材料近年來發(fā)展迅速，具有獨特的孔型結(jié)構(gòu)，是一種物理功能與結(jié)構(gòu)一體化的新型工程材料。在發(fā)展之初，泡沫金屬主要應用于氣體和液體介質(zhì)的過濾，目前已經(jīng)突破了其應用的限制，擴大了應用范圍，在消聲、減震、分離工程、催化載體、屏蔽防護、吸能緩沖等一些高技術領域及一般工業(yè)領域獲得了廣泛應用，并且其應用范圍還在不斷擴大。制造泡沫金屬的方法有多種，主要有粉末冶金法、熔模鑄造法和滲流鑄造法，粉末冶金法生產(chǎn)成本較高，不適合用于制造一般工業(yè)領域用的泡沫金屬，熔模鑄造發(fā)生產(chǎn)流程長，制得的泡沫金屬骨架強度較低。滲流鑄造法是制造泡沫金屬的最有前途的方法，這種制備方法工藝簡單、設備投資少、成本低、制得的泡沫金屬孔洞連通性好、孔洞分布均勻、孔隙率可控便于工業(yè)推廣應用。目前，一般采用上壓式滲流鑄造法制造泡沫金屬，如圖2所示，上壓頭需要深入到模具內(nèi)直接與金屬熔液接觸，從上往下進行加壓，將金屬液壓入填料粒子的間隙中。這種方法一方面需要預加熱壓頭，防止金屬液接觸壓頭降溫凝固，另一方面壓頭隨著金屬液向粒子間隙的滲入要向下運動，這就需要壓頭與模具的精密配合，間隙大金屬液會沿著間隙流出加不上壓力，間隙小了，在高溫下很難操作，稍有耽擱壓頭會降溫使金屬液提前凝固，由于金屬的熱脹冷縮，很難制作合適的精度以滿足要求。而且由于間隙過小壓頭很難從模具中取出，往往抱死，取不出來，即使能取出來，也要浪費時間，這就給設備制作和生產(chǎn)帶來較大的困難。此外，還有采用負壓吸鑄法制造泡沫金屬，如圖所示，這種方法存在負壓設備與模具的連接問題，這主要是生產(chǎn)上既要保證模型與負壓設備連接的密封性，又要預熱模具，模具在高溫下預熱時，要迅速的與下邊的負壓設備連接相當困難，需要消耗一定的時間，而金屬熔液會降溫。出模時需要拆分模型與負壓設備，操作繁瑣，而且這種方法在制作泡沫鎂合金時容易燃燒和爆炸。目前，制備泡沫金屬填料的方法鎖采用的填料粒子多為氯化鈉，在制備及后續(xù)加工過程中易造成對設備的腐蝕。本發(fā)明采用新型配方制備圓形粒子，作為泡沫金屬的填料， 解決泡沫金屬對設備的腐蝕這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是針對現(xiàn)有技術不足，提供一種泡沫金屬的制備方法，避免了填料粒子在后續(xù)加工中對設備的腐蝕；本發(fā)明的第二個目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種精度高、防抱死的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置。為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案一種泡沫金屬的制備方法，包括以下步驟首先將硅酸鈉粉、硫酸鈣和水混合，其中，所述的硅酸鈉粉為62. 5 75. 6%、硫酸鈣為12. 2 21. 8%、其余為水，混合后制粒獲得填料粒子，將填料粒子放入到模具中，模具底部設置有可沿模具內(nèi)部作上下往復運動的底板，將裝有填料粒子的模具和壓蓋一起加熱至500 600°C，再取出模具，在模具內(nèi)澆筑合金溶液， 封蓋，從下至上推動模具底部，金屬熔液滲入到填料粒子的間隙中，形成金屬填料復合體， 取出金屬填料復合體，去除填料粒子，制得泡沫金屬。作為優(yōu)選，所述的娃酸鈉粉的分子量為265 392。米用上述的優(yōu)選方案后,娃酸鈉粉在填料粒子中起粘結(jié)作用，分子量為265 392的硅酸鈉粉能粘結(jié)效果最為合適。作為優(yōu)選，所述的硫酸鈣為多糖分散劑改性硫酸鈣。多糖分散劑改性硫酸鈣是在硫酸鈣生產(chǎn)過程中加入多糖伯脂肪酸混合物并充分混合制備得到的。硫酸鈣與多糖分散劑之比為I :0. 003 I :0. 007。這種多糖分散劑改性硫酸鈣的強度高，在烘干時不會裂開，在填料粒子中起的是支撐作用。作為優(yōu)選，所述的去除填料粒子的方式可以采用流水、超聲波或浸泡的方法。本發(fā)明中水的作用是使填料中的所有成分散并粘結(jié)。為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案
一種泡沫金屬的生產(chǎn)裝置，包括工作臺，所述的工作臺上設有模具，所述的模具內(nèi)設有模具內(nèi)腔，所述的模具內(nèi)腔內(nèi)設有可沿模具內(nèi)腔作上下往復運動的底板，所述的底板與模具內(nèi)腔相適配，所述的底板上設有若干小孔，所述的底板下方設有由油缸驅(qū)動的推動裝置， 所述的模具上方設有壓蓋，所述的壓蓋上方設有由液壓機驅(qū)動的上模板。作為優(yōu)選，所述的推動裝置包括油缸下推桿，所述的油缸下推桿的一端與油缸固定連接，另一端與底板固定連接。采用上述的優(yōu)選方案后，本發(fā)明的泡沫金屬的底板能夠更為平穩(wěn)地被緩緩向上推。作為優(yōu)選，所述的壓蓋的周緣設有立邊，所述的立邊沿模具方向延伸，所述的立邊與模具頂部外周緣配合設置。采用上述的優(yōu)選方案后，立邊能夠有效防止壓蓋在加熱過程中變形；另一方面，壓蓋與模具上沿具有微小間隙，在底板向上推移壓制泡沫金屬時，可以有效防止金屬液體溢出，對工作人員造成傷害，金屬液體被封在壓蓋下，不會溢出外漏，安全可靠。在制作泡沫金屬的過程中，壓蓋與模具一同加熱時，只要將壓蓋放置于模具上即可，無需其他操作。作為優(yōu)選，所述的上模板頂部設有上推桿，所述的上推桿的一端與上模板固定連接，另一端與液壓機連接配合。采用上述的優(yōu)選方案后，上推桿能更好地與上模板固定并推動和抵住上模板，從而使壓蓋與模具緊密的配合，效果更好。作為優(yōu)選，所述的工作臺上設有支架，所述的液壓機設置于支架上。采用上述的優(yōu)選方案后，本發(fā)明的液壓機能更穩(wěn)定地被安裝篤定于工作臺上。本發(fā)明的泡沫金屬的制備方法的填料粒子采用正硅酸鈉粉和硫酸鈣制備，在制備及后續(xù)加工過程中不會對設備造成腐蝕，安全可靠，延長了設備的使用壽命。本發(fā)明的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置從下面加壓，代替?zhèn)鹘y(tǒng)從上加壓的方式，下油缸直接往上推底板，在底板上設置填料粒子，填料粒子與金屬液體相接觸沒有密封問題，底板的模具比傳統(tǒng)上壓式的間隙大，避免了造成泡沫金屬抱死的問題，此外，本發(fā)明的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置操作容易、操作速度快、出模容易。


圖I為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明背景技術上壓式滲流鑄造法生產(chǎn)泡沫金屬的生產(chǎn)裝置；
圖3為本發(fā)明背景技術負壓吸鑄法制造泡沫金屬生產(chǎn)泡沫金屬的生產(chǎn)裝置。
具體實施例方式如圖I所示，一種下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，包括工作臺1，工作臺I上設有模具 2，模具2內(nèi)設有模具內(nèi)腔21，模具內(nèi)腔21側(cè)壁豎直設置，模具內(nèi)腔21內(nèi)設有可沿模具內(nèi)腔 21作上下往復運動的底板3，底板3與模具內(nèi)腔21相適配，底板3上設有一定數(shù)量的小孔， 底板3下方設有由油缸4驅(qū)動的推動裝置，推動裝置包括油缸下推桿41，油缸下推桿41的一端與油缸4固定連接，另一端與底板3固定連接。模具2上方設有壓蓋5，壓蓋5上方設有由液壓機6驅(qū)動的上模板7。壓蓋5的周緣設有立邊51，立邊51沿模具2方向延伸，立邊51與模具2頂部外周緣配合設置。上模板7頂部設有上推桿8，上推桿8的一端與上模板7固定連接，另一端與液壓機6連接配合。工作臺I上設有支架11，液壓機6設置于支架的上方。實施例I
首先制備填料，稱取6. 8公斤的硅酸鈉粉、I. 3公斤改性硫酸鈣和I. 9公斤水，并加入 3. 9g多糖伯脂肪酸混合物，多糖伯脂肪酸混合物為12、16和18個碳原子的直鏈伯脂肪酸的混合物，混合比為1:3. 2:6. 5，混合均勻，放入造粒機混合制粒子，獲得圓形的填料粒子，把制備好的填料離子放入模具內(nèi)腔21內(nèi)，填料離子位于模具內(nèi)腔21的底部的底板3上，將模具2、壓蓋5進行加熱，將裝有填料粒子的模具2和壓蓋5 —起加熱至500°C，加熱后再取出模具2，將模具2安裝到工作臺I上，澆筑合金熔液，蓋上壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動上模板 7向下運動，壓住壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動油缸，油缸4驅(qū)動油缸下推桿41向上運動，從而帶動底板3和底板3上的填料粒子向上運動，在壓力的作用下，金屬溶液滲入填料粒子的間隙中，形成金屬填料復合體。啟動液壓機6，卸除壓蓋5上的壓力，油缸4向上運動將金屬填料復合體頂出模具2。在機床去除多余的金屬，最后用流水的方式去除金屬填料復合體中的填料粒子，即可制得泡沫金屬。實施例2
首先制備填料，稱取7. 2公斤的硅酸鈉粉、I. 8公斤硫酸鈣和2. 2公斤水，并加入9g多糖伯脂肪酸混合物，混合均勻，放入造粒機混合制粒子，獲得圓形的填料粒子，把制備好的填料離子放入模具內(nèi)腔21內(nèi)，填料離子位于模具內(nèi)腔21的底部的底板3上，將模具2、壓蓋 5進行加熱，將裝有填料粒子的模具2和壓蓋5 —起加熱至542°C，加熱后再取出模具2，將模具2安裝到工作臺I上，澆筑合金熔液，蓋上壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動上模板7向下運動，壓住壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動油缸，油缸4驅(qū)動油缸下推桿41向上運動，從而帶動底板3和底板3上的填料粒子向上運動，在壓力的作用下，金屬溶液滲入填料粒子的間隙中， 形成金屬填料復合體。啟動液壓機6，卸除壓蓋5上的壓力，油缸4向上運動將金屬填料復合體頂出模具2。在機床去除多余的金屬，最后用流水的方式去除金屬填料復合體中的填料粒子，即可制得泡沫金屬。
實施例3
首先制備填料，稱取7. 3公斤的硅酸鈉粉、2. O公斤硫酸鈣和2. 3公斤水，并加入14g多糖伯脂肪酸混合物，混合均勻，放入造粒機混合制粒子，獲得圓形的填料粒子，把制備好的填料離子放入模具內(nèi)腔21內(nèi)，填料離子位于模具內(nèi)腔21的底部的底板3上，將模具2、壓蓋 5進行加熱，將裝有填料粒子的模具2和壓蓋5 —起加熱至582°C，加熱后再取出模具2，將模具2安裝到工作臺I上，澆筑合金熔液，蓋上壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動上模板7向下運動，壓住壓蓋5，啟動液壓機6驅(qū)動油缸，油缸4驅(qū)動油缸下推桿41向上運動，從而帶動底板3和底板3上的填料粒子向上運動，在壓力的作用下，金屬溶液滲入填料粒子的間隙中， 形成金屬填料復合體。啟動液壓機6，卸除壓蓋5上的壓力，油缸4向上運動將金屬填料復合體頂出模具2。在機床去除多余的金屬，最后用流水的方式去除金屬填料復合體中的填料粒子，即可制得泡沫金屬。
權(quán)利要求
1.一種泡沫金屬的制備方法，其特征在于包括以下步驟首先將硅酸鈉粉、硫酸鈣和水混合，其中，所述的硅酸鈉粉為62. 5 75. 6%、硫酸鈣為12. 2 21. 8%、其余為水，混合后制粒獲得填料粒子，將填料粒子放入到模具中，模具底部設置有可沿模具內(nèi)部作上下往復運動的底板，將裝有填料粒子的模具和壓蓋一起加熱至500 600°C，再取出模具，在模具內(nèi)澆筑合金溶液，封蓋，從下至上推動模具底部，金屬熔液滲入到填料粒子的間隙中，形成金屬填料復合體，取出金屬填料復合體，去除填料粒子，制得泡沫金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡沫金屬的制備方法，其特征在于所述的硅酸鈉粉的分子量為265 392。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡沫金屬的制備方法，其特征在于所述的硫酸鈣為多糖分散劑改性硫酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡沫金屬的制備方法，其特征在于所述的去除填料粒子的方式可以采用流水、超聲波或浸泡的方法。
5.一種下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，包括工作臺，所述的工作臺上設有模具，其特征在于所述的模具內(nèi)設有模具內(nèi)腔，所述的模具內(nèi)腔內(nèi)設有可沿模具內(nèi)腔作上下往復運動的底板，所述的底板與模具內(nèi)腔相適配，所述的底板上設有若干小孔，所述的底板下方設有由油缸驅(qū)動的推動裝置，所述的模具上方設有壓蓋，所述的壓蓋上方設有由液壓機驅(qū)動的上模板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的推動裝置包括油缸下推桿，所述的油缸下推桿的一端與油缸固定連接，另一端與底板固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的壓蓋的周緣設有立邊，所述的立邊沿模具方向延伸，所述的立邊與模具頂部外周緣配合設置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的上模板頂部設有上推桿，所述的上推桿的一端與上模板固定連接，另一端與液壓機連接配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下壓式泡沫金屬生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的工作臺上設有支架，所述的液壓機設置于支架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泡沫金屬的制備方法，采用62.5～75.6%硅酸鈉粉、12.2～21.8%硫酸鈣和水混合制粒子，本發(fā)明還公開了一種泡沫金屬生產(chǎn)裝置，包括工作臺，工作臺上設有模具，模具內(nèi)設有模具內(nèi)腔，模具內(nèi)腔內(nèi)設有可沿模具內(nèi)腔作上下往復運動的底板，底板與模具內(nèi)腔相適配，底板上設有若干小孔，底板下方設有由油缸驅(qū)動的推動裝置，模具上方設有壓蓋，壓蓋上方設有由液壓機驅(qū)動的上模板。本發(fā)明的制備方法在制備及后續(xù)加工過程中不會對設備造成腐蝕，安全可靠。本發(fā)明泡沫金屬生產(chǎn)裝置從下面加壓，填料粒子與金屬液體相接觸沒有密封問題，底板和模具比傳統(tǒng)上壓式的間隙大，避免了造成泡沫金屬抱死的問題，操作容易、操作速度快、出模容易。
文檔編號C22C1/08GK102586642SQ20121006019
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者華學兵, 史子木, 孫大仁, 林繼興, 牛麗媛 申請人:浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院