[发明专利]一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法

说明书

本发明公开一种搅拌摩擦连续挤出装置，包括支撑筒，支撑筒中设置有模具，模具中设置有搅拌头，搅拌头的底部设置有搅拌针，且搅拌针的外壁上设置有螺旋凹槽，搅拌针的下方设置有位于模具和支撑筒的底板上的成形嘴，搅拌针的底端与模具的底端存在间隔；还包括进料单元，进料单元包括一端通入模具的搅拌区的进料筒、设置于进料筒内且与进料筒同轴的螺杆及设置于进料筒上切与进料筒内部相通的进料斗。本发明搅拌摩擦连续挤出装置及方法在实现连续挤出的同时实现了对加入的材料进行搅拌，方便了复合材料的挤出成形。

技术领域

本发明涉及材料成形技术领域，特别是涉及一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法。

背景技术

航空航天技术的迅速发展对材料的性能提出了越来越高的要求，传统材料已经存在一定的局限性，如铝合金弹性模量低，热膨胀系数大。金属基复合材料具有高的比强度、比刚度和高温性能，能够满足先进航空航天的发展需要。制备工艺是影响金属基复合材料性能及应用的关键因素。传统复合材料，尤其是金属基复合材料的主要的制备工艺是通过熔炼，并向基体金属中加入非金属成分如CNTs、SiC等形成复合材料。这种方法的不足是容易造成增强相与基体金属的分离以及在材料冷却过程中晶粒的长大和成分偏析。

现有技术中的搅拌摩擦挤出工艺虽然能够实现材料的挤出成形，利用变形金属与旋转槽轮之间的摩擦力实现材料挤出的，通过旋转槽轮上设有的矩形断面槽和固定模座所组成的环形通道起到了普通挤压法中的挤压筒的作用，当槽轮旋转时，借助槽壁上的摩擦力不断地将坯料送入而实现连续挤出的，但现有技术无法实现对加入材料的搅拌作用，在复合材料制备领域有明显的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，在实现连续挤出的同时对加入的材料进行搅拌，以方便复合材料的挤出成形。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种搅拌摩擦连续挤出装置，包括支撑筒，所述支撑筒中设置有模具，所述模具中设置有搅拌头，所述搅拌头的底部设置有搅拌针，且所述搅拌针的外壁上设置有螺旋凹槽，所述搅拌针的下方设置有位于所述模具和所述支撑筒的底板上的成形嘴，所述搅拌针的底端与所述模具的底端存在间隔；还包括进料单元，所述进料单元包括一端通入所述模具的搅拌区的进料筒、设置于所述进料筒内且与所述进料筒同轴的螺杆及设置于所述进料筒上切与所述进料筒内部相通的进料斗。

优选地，所述搅拌头的轴肩上设置有凹槽。

优选地，所述凹槽靠近所述搅拌针的一端紧邻所述搅拌针。

优选地，所述进料筒的侧壁中均设置有冷却通道，所述冷却通道连接有冷却嘴；所述冷却通道呈环形。

优选地，所述进料单元为两个或多个。

本发明还提供一种搅拌摩擦连续挤出方法，首先将元素粉末机械混合，然后将所述元素粉末放入到进料斗中，然后旋转螺杆将所述元素粉末送入模具内部的搅拌区，同时高速旋转搅拌头，搅拌针及轴肩驱动所述元素粉末发生剪切、摩擦混合，搅拌针驱动所述元素粉末向成形嘴迁移，最终元素粉末被挤出成形。

优选地，所述元素粉末的材料为金属、金属陶瓷、陶瓷或塑料。

本发明搅拌摩擦连续挤出装置及方法相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明搅拌摩擦连续挤出装置及方法在实现连续挤出的同时实现了对加入的材料进行搅拌，方便了复合材料的挤出成形。本发明搅拌摩擦连续挤出装置及方法能够对材料进行充分搅拌、混合并连续挤出成形。

附图说明

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。