[发明专利]一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料预制体成形方法及装置

说明书

本发明公开一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料预制体成形方法及装置，属于陶瓷颗粒增强金属基复合材料工业化生产的工程技术领域。本发明所述方法可以将陶瓷颗粒与粘结剂、添加剂混合，并通过模具填压，结合振动与加热固化连续化生产，使混料、喷料、填料、振动混合均匀、合模、加热干燥等一系列过程可以连续进行，本发明所述方法能够实现连续化制备蜂窝状多孔陶瓷预制体，降低生产过程中的人力成本，提升生产效率；同时，确保各工序、各环节影响产品质量的因素都处于受控状态，为生产高质量的蜂窝状陶瓷表层复合构件提供可靠设备保障。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料预制体成形方法及装置，属于陶瓷颗粒增强金属基复合材料工业化生产的工程技术领域。

背景技术

随着科技的进步和现代化工业技术的不断发展，各行业生产节奏不断提升，机械设备的运转速度也在逐步提高，而随之带来的机械零部件的磨损也不断加快，再加上随着优良矿产资源的不断开采，设备的使用工况日益恶化，诸如磨辊等大部分耐磨构件均需要在磨损、腐蚀、高温、冲击等复合工况下使用，传统的单一金属合金耐磨材料已不能满足生产的需要，逐渐成为制约工业技术进步的短板，陶瓷颗粒增强金属基耐磨表层复合材料成为了新的研究热点。

陶瓷颗粒预制体的制备是生产陶瓷颗粒增强复合材料及相关零部件的关键环节，且花费时间与工艺稳定性要求大大高于其它生产环节。其制备工序涉及：陶瓷颗粒与粘结剂、添加剂的配比及混合；混合物料的工装；预制体的硬化等处理过程。如采用手工方法制备预制体，生产效率低，不利于大规模工业化生产，且手工制备的工艺稳定性不高，将对复合材料及其零部件的质量控制带来不利影响。

蜂窝状陶瓷预制体的工业化制备是实现复合材料商业化应用的基础，实际构件的复合材料一次成型块体尺寸较大，而单个蜂窝状陶瓷预制体的制备具有硬化快、合模取模慢、尺寸小以及批量大等特点，因此拟将复合材料块体预制块分解成多块蜂窝状陶瓷预制体制备，同时采用机械化的蜂窝状陶瓷预制体制备技术成为必然。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料预制体成形方法，以满足蜂窝状表层复合材料的产业化要求，具体包括以下步骤：

（1）将按配比称取的陶瓷颗粒、粘结剂、添加剂放入混料机1中混合均匀，混合后的糊状物放入料斗2中，利用输料泵3对糊状物进行加压，使糊状物从喷料管4喷射到蜂窝状模型的下模8中，通过机械臂5的移动带动喷料管4移动将下模8的空隙填满；利用下加热板9对下模8进行加热实现对物料的干燥，同时上加热板7升对上模6进行预热；

（2）利用带有振动装置11的平板小车10，对下模8进行振动，保证预制体的均匀性；将下模8移动至合模工位，合模装置12通过升降装置18向下移动上模6完成合模，并加压紧实糊状物；

（3）利用上加热板7、下加热板9对模具进行加热，使预制体中的水分和造孔剂充分挥发，脱模后获得蜂窝状陶瓷多孔预制体。

本发明的另一目的在于提供所述方法所用装置，包括混料机1、料斗2、输料泵3、喷料管4、机械臂5、上模6、上加热板7、下模8、下加热板9、平板电动小车10、振动装置11、合模装置12，支架13、承重底座14、承重底板15、升降装置18；混料机1固定在支架13上端，料斗2放置于混料机1正下方并定于支架13上，支架13固定在承重底座14上；输料泵3输入端与料斗2底部相连，输出端与喷料管4连接，喷料管4为塑胶软管搭在机械臂5的前端，并固定在机械臂5上，机械臂5的后端固定在支架13上，通过前后摆动机械臂5前端可带动喷料管4前后摆动，均匀布料；下模8位于喷料管4的正下方，置于下加热板9上，下加热板9固定振动装置11上，振动装置11位于平板电动小车10的承重底板15上；上模6固定在上加热板7的下方，上加热板7的两端固定在升降装置18上，升降装置18位于支架13的一侧。

优选的，本发明所述振动装置11包括震动弹簧16和震动电机17，震动电机17固定于承重底板15中心，震动弹簧16固定在承重底板15和下加热板9之间。