專利名稱：鋁基碳化硅顆粒或晶須或碳纖維增強復(fù)合材料的成型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋁碳化硅復(fù)合材料的成型領(lǐng)域，尤其是鋁基碳化硅顆粒增強復(fù)合材料成型，即碳化硅骨架或碳化硅晶須骨架或碳化硅纖維骨架滲鋁的一種成型裝置。
背景技術(shù)：
鋁基復(fù)合材料是當(dāng)前先進的復(fù)合材料，其在高技術(shù)領(lǐng) 域的應(yīng)用日益廣泛。目前一般采用真空壓力浸潰爐制備鋁基碳化硅顆粒增強復(fù)合材料，真空壓力浸潰爐分上室和下室，上室放滲鋁模具，下室放熔化鋁合金的坩堝，真空罐內(nèi)分別安裝上室和下室加熱系統(tǒng)，采用鑰絲加熱，怕氧化；充氮壓力為SMPa以上，對真空罐耐壓力要求高；真空壓力浸潰爐僅適合制備鋁基碳化硅顆粒增強復(fù)合材料體積小的板狀材料，且生產(chǎn)I爐需要8小時以上，生產(chǎn)效率低。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有鋁基碳化硅或晶須或碳纖維增強復(fù)合材料的成型裝置存在生產(chǎn)效率低的不足，本實用新型旨在提供一種安全、高效、操作方便、成本低的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置(簡稱鋁碳化硅復(fù)合材料的成型裝置)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，包括真空罐和罐蓋，其結(jié)構(gòu)特點是，還包括裝在真空罐內(nèi)的凹模和向凹模內(nèi)注入鋁合金液的坩堝；所述坩堝外套裝有感應(yīng)線圈，所述凹模外套裝有凹模加熱線圈；所述凹模具有容納碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維骨架和鋁液的腔體，該腔體上方設(shè)有模具上沖，該腔體下方設(shè)有模具下沖；所述真空罐壁面上設(shè)有抽氣或充氣接□。通過抽氣或充氣接口，可以對真空罐抽真空，然后向真空罐內(nèi)注入氮氣。進一步，本實用新型還包括液壓機，所述真空罐置于液壓機工作臺上，所述液壓機的上滑塊與模具上沖固定連接，該液壓機工作臺上裝有液壓機下缸頂出機構(gòu)，所述液壓機下缸頂出機構(gòu)上裝有模具下沖。所述液壓機更優(yōu)選為四立柱液壓機，噸位視工件大小確定。更進一步，所述凹模通過模具架裝在液壓機工作臺上。所述坩堝通過感應(yīng)線圈操作桿裝在真空罐上，用于控制坩堝向凹模的腔體內(nèi)注入招合金液。所述模具上沖與凹模、模具下沖與凹模的雙邊間隙優(yōu)選為Imm 2mm，更優(yōu)選為Imm0由上述結(jié)構(gòu)，本實用新型包括真空罐體、感應(yīng)線圈、坩堝、凹模、凹模加熱線圈，鋼制的上沖和下沖，液壓機。其特征在于，成型模具的上沖安裝在液壓機的上缸滑塊上，下沖與液壓機的下缸頂出機構(gòu)連接，模具的上沖和下沖在模具的型腔正中，真空罐安裝在液壓機的工作臺上，其中心線不在液壓機工作臺面的正中央，真空罐內(nèi)的感應(yīng)線圈套裝坩堝，其安裝位置處于成型模具的斜上方，在感應(yīng)線圈帶動坩堝傾斜倒鋁合金液體時，澆口正對著模具的型腔；模具型腔的加熱線圈安裝在型腔高度方向的中央部位；模具的下沖事先處于模具的型腔內(nèi)，與液壓機的下缸頂出機構(gòu)連接；將碳化硅骨架或碳化硅晶須骨架或碳化硅纖維骨架與滲鋁通道兼隔離裝置交叉疊好放入模具型腔內(nèi)，鋁合金塊放入坩堝內(nèi)，合上真空罐的上蓋；抽真空和充氮氣接口與真空泵和氮氣瓶連接，通過閥門控制抽真空或充氮氣；所述罐蓋移開后，模具上沖可進入到模具型腔內(nèi)。通過操作液壓機，可控制上沖下移和下沖上移。本實用新型實現(xiàn)了碳化硅骨架或碳化硅晶須骨架或碳化硅纖維骨架滲鋁合金而成為鋁碳化硅復(fù)合材料。所述真空罐為公知的方法制造，真空罐有上蓋，所述真空罐上裝有顯示罐內(nèi)壓力的真空表，可以在真空表指示OMPa時，推開上蓋。所述感應(yīng)線圈為公知的通冷卻水的銅管線圈，電源為中頻電源，加熱溫度能達到15000C ;所述感應(yīng)線圈在真空罐外部可以通過控制，使其可帶動坩堝傾斜而將鋁液從坩堝內(nèi)倒入凹模內(nèi)。 所述坩堝在模具型腔的斜上方，當(dāng)坩堝口傾斜時，對模具型腔倒鋁液。所述的坩堝為氧化鋁坩堝，可I次熔化鋁合金5kg以上。所述凹模高度為工件高度的3 5倍，優(yōu)選為4倍。所述凹模加熱線圈為鐵鉻鋁Crl3A14繞制，加熱溫度可達到850°C。所述凹模、上沖和下沖的形狀不受限制，根據(jù)產(chǎn)品形狀確定，可以是圓形也可以是方形或長方形或是圓環(huán)。所述模具上沖與凹模、模具下沖均采用鋼制材料制成，且不限于耐高溫鋼材料，也可用45號鋼。本實用新型是為了制備鋁基碳化硅顆粒增強復(fù)合材料而發(fā)明的，也適用于制備鋁基碳化硅晶須或碳化硅纖維增強復(fù)合材料，也適用于制備鋁基氧化鋁顆粒或晶須或纖維增強復(fù)合材料；亦適用于制備銅基碳化硅晶須或碳化硅纖維增強復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型設(shè)計的真空罐只需承受從負(fù)壓增至OMPa，安全可靠；加熱系統(tǒng)采用中頻感應(yīng)加熱系統(tǒng),效率高、避免金屬材料氧化，也有效地避免澆注金屬液時卷入氣體；采用液壓機對半固態(tài)鋁液加壓并脫模，操作方便、效率高。且該裝置加工簡單，成本低，生產(chǎn)效率高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步闡述。

圖I是本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中I-真空罐；2-冷卻水；3-感應(yīng)線圈操作桿；4-感應(yīng)線圈；5-坩堝；6-鋁合金液；7-罐蓋；8-抽真空或充氮氣接口 ；9-模具上沖；10-凹模；11-凹模加熱線圈；12-碳化硅骨架與鋁合金液；13-模具下沖；14-模具架；15-液壓機下缸頂出機構(gòu)；16-液壓機工作臺；17-液壓機上滑塊。
具體實施方式
—種鋁基碳化硅顆粒或晶須或碳纖維增強復(fù)合材料的成型裝置，如圖I所示，包括真空罐I、感應(yīng)線圈4、坩堝5、鋼制凹模10、凹模加熱線圈11，鋼制的上沖9和下沖13，液壓機八部分，其中凹模10的腔體、上沖9和下沖13的形狀為方形。將真空罐I安裝在液壓機的工作臺16上，感應(yīng)線圈4通過連接感應(yīng)線圈操作桿3安裝在真空罐I內(nèi)，感 應(yīng)線圈4內(nèi)套裝坩堝5 ;模具型腔10的中央正對液壓機下缸頂出機構(gòu)15的正中央，模具型腔10安裝在模具架14上，凹模加熱線圈11安裝在模具型腔10高度方向的中央部位，模具上沖9固定在液壓機上滑塊17上，模具下沖13與液壓機下缸頂出機構(gòu)15連接；罐蓋7在鋁合金液體倒入模具型腔10以前是封閉真空罐I的，當(dāng)鋁合金液體倒入模具型腔10以后，通過抽真空或充氮氣口 8充入氮氣至真空表指示為OMPa后，可推開罐蓋7，操作液壓機使模具上沖9下移到模具型腔10對半固態(tài)鋁合金液和碳化硅骨架施加壓力，結(jié)束施壓后，再操作液壓機使下缸頂出機構(gòu)帶動下沖13上移脫模，完成鋁基復(fù)合材料的成型。本實施例為I模6塊碳化硅骨架130 X 140X 5mm的滲鋁合金成型模具。模具型腔10、模具上沖9、模具下沖13、模具架14均為45號鋼制造，其內(nèi)腔尺寸為長142X寬60X高520mm，6塊碳化硅骨架長140X寬5X高130mm與I塊隔板交叉疊好后，可放入模具型腔10，模具上沖9和下沖13與凹模10的雙邊間隙1mm。上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型，而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，包括真空罐(I)和罐蓋(7)，其特征在于，還包括裝在真空罐(I)內(nèi)的凹模(10)和向凹模(10)內(nèi)注入鋁合金液的坩堝(5);所述坩堝(5)外套裝有感應(yīng)線圈(4)，所述凹模(10)外套裝有凹模加熱線圈(11);所述凹模(10)具有容納碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維骨架和鋁液的腔體，該腔體上方設(shè)有模具上沖(9)，該腔體下方設(shè)有模具下沖(13);所述真空罐(I)壁面上設(shè)有抽氣或充氣接口⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，還包括液壓機，所述真空罐(I)置于液壓機工作臺(16)上，所述液壓機的上滑塊(17)與模具上沖(9)固定連接，該液壓機工作臺(16)上裝有液壓機下缸頂出機構(gòu)(15)，所述液壓機下缸頂出機構(gòu)(15)上裝有模具下沖(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述凹模(10)通過模具架(14)裝在液壓機工作臺(16)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述坩堝(5)通過感應(yīng)線圈操作桿(4)裝在真空罐(I)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述真空罐(I)上裝有顯示罐內(nèi)壓力的真空表。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述模具上沖(9)與凹模(10)、模具下沖(13)與凹模(10)的間隙為Imm 2mm o
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆粒或晶須或碳纖維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述凹模加熱線圈(11)由鐵鉻鋁Crl3A14繞制而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基碳化硅顆粒或晶須或碳纖維增強復(fù)合材料的成型裝置，其特征在于，所述凹模(10)、模具上沖(9)、模具下沖(13)均采用鋼制材料制成。
專利摘要一種鋁基碳化硅顆?；蚓ы毣蛱祭w維增強復(fù)合材料的成型裝置，屬于鋁基復(fù)合材料的成型裝置領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有的成型裝置存在安全隱患、生產(chǎn)效率低的問題，本實用新型包括真空罐和罐蓋、裝在真空罐內(nèi)的凹模和向凹模內(nèi)注入鋁合金液的坩堝；所述坩堝外套裝有感應(yīng)線圈，所述凹模外套裝有凹模加熱線圈；所述凹模具有容納碳化硅或晶須或碳纖維的腔體，該腔體上方設(shè)有模具上沖，該腔體下方設(shè)有模具下沖；所述真空罐壁面上設(shè)有抽氣或充氣接口。本實用新型實現(xiàn)了碳化硅骨架滲鋁合金而成為鋁碳化硅復(fù)合材料。該裝置加工簡單，成本低，生產(chǎn)效率較高。
文檔編號C22C49/06GK202411381SQ20122003606
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者秦國超, 胡娟, 舒陽會 申請人:湖南航天工業(yè)總公司