[发明专利]一种用于制备多金属纤维复合材料的装置及控制方法

说明书

本发明属于材料加工的技术领域，公开了一种用于制备多金属纤维复合材料的装置，包括熔炼室，所述熔炼室的下方设置有冷却成型室，侧面设置有搅拌棒，所述熔炼室通过通气管道与机械泵连通，其底部设置有第一坩埚和第二坩埚，其侧壁设置有通气口，所述通气口上设置有控制阀门，所述冷却成型室内部设置有制备多金属纤维复合材料的模具，第二坩埚用于承载熔炼后的合金液，其底部与模具的型腔连通，所述型腔内部沿其轴向设置有多根金属纤维，所述第一坩埚用于承载待熔炼的金属颗粒或粉末，所述机械泵用于对熔炼室进行抽真空，进而对模具的型腔进行抽真空。还公开了一种用于制备多金属纤维复合材料的装置的控制方法。

技术领域

本发明涉及材料加工的技术领域，尤其涉及一种用于制备多金属纤维复合材料的装置及控制方法。

背景技术

近年来，随着航空航天、载运工具的高速发展，对具有轻质、高强的材料表现出极大的需求。特别是航空航天工业中，制备复杂形状的零部件以及紧固件要求材料本身具有较高的抗拉、抗弯强度。

目前，为取得具有较高强度的材料，采用复合材料来制备复杂形状的零部件以及紧固件。多数情况下，采用先进的制造工艺如真空吸铸工艺来制取，但是该工艺的成功率不高，并且得到的零部件内部会存在缩孔、缩松等缺陷。因此，急需对现有的加工方法进行改进来制备符合市场需求的材料。

发明内容

本发明提供了一种用于制备多金属纤维复合材料的装置及控制方法，解决了现有轻质、高强材料的加工方法成功率低，加工的零部件内部会存在缩孔、缩松等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于制备多金属纤维复合材料的装置，包括熔炼室，所述熔炼室的下方设置有冷却成型室，侧面设置有搅拌棒，所述熔炼室通过通气管道与机械泵连通，其底部设置有第一坩埚和第二坩埚，其侧壁设置有通气口，所述通气口上设置有控制阀门，所述冷却成型室内部设置有制备多金属纤维复合材料的模具，第二坩埚用于承载熔炼后的合金液，其底部与模具的型腔连通，所述型腔内部设置有多根金属纤维，所述第一坩埚用于承载待熔炼的金属颗粒或粉末，所述机械泵用于对熔炼室进行抽真空，进而对模具的型腔进行抽真空。

进一步，所述模具包括上模和下模，所述上模的顶部设置有向底部延伸的第一通孔，底部开设有与待制备多金属纤维复合材料的外形配合的第一凹槽，所述第一通孔的一端与第二坩埚的底部连通，另一端与第一凹槽连通，所述下模的顶部开设有与待制备多金属纤维复合材料的外形配合的第二凹槽，所述第二凹槽与第一凹槽配合共同组成与待制备多金属纤维复合材料的外形配合的型腔。

进一步，多根所述金属纤维均沿型腔的轴向设置，其两端均通过薄板设置在型腔相对的两个外侧壁上，所述薄板上设置有多个通孔和第一螺纹孔，在所述外侧壁对应通孔的位置设置有沿金属纤维延伸的第二螺纹孔，所述通孔与第二螺纹孔通过螺栓连接，所述第一螺纹孔与无头螺栓配合，所述无头螺栓穿过第一螺纹孔抵达模具的外侧壁的表面。

进一步，在两个所述外侧壁的表面均设置有磁铁，两个所述磁铁中心的连线与型腔的轴向中心线重合。

进一步，所述第二坩埚的底部设置有延伸至熔炼室底部的第二通孔，所述第二通孔内部设置有石墨嘴，所述石墨嘴的外径与第二通孔的内径紧配合，沿其轴向设置有供合金液通过的通道，所述通道与第一通孔连通。

进一步，所述下模的底部设置有冷却水管，所述冷却水管与制冷机连通。

进一步，所述通气管道上设置有气动薄膜开关阀K1、气动薄膜调节阀T1和真空压力表，所述真空压力表用于检测通气管道内的真空度，所述搅拌棒进入熔炼室的一端设置有感应线圈，其端部设置有勺头，用于将在第一坩埚里熔炼的合金液冷凝后的固体转移到第二坩埚，所述感应线圈用于对在第一坩埚里熔炼的合金液进行电磁搅拌。

一种基于上文所述的用于制备多金属纤维复合材料的装置的控制方法，包括以下步骤：