CN107159984B - 制备规则多孔金属材料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备规则多孔金属材料的方法和装置，其中，制备规则多孔金属材料的装置包括：振动盘、固定板、第一推板、第二推板和第三推板，振动盘具有平整的堆砌面；固定板的一端固定连接在振动盘的堆砌面上；第一推板能够移动地连接在振动盘上，第一推板的一侧与固定板相接；第二推板能够移动地连接在振动盘上；第三推板能够移动地连接在振动盘上；其中，固定板、第一推板、第二推板及第三推板之间形成的堆砌空间能够逐渐缩小或者逐渐扩大。应用本技术方案能够解决现有技术中存在的无法高效、有序地对形成多孔金属材料的金属单元胞体进行排列和堆砌而导致制备生产效率低下的技术问题。

Description

制备规则多孔金属材料的方法和装置
技术领域
本发明属于板材成型技术领域，更具体地说，是涉及一种制备规则多孔金属材料的方法和装置。
背景技术
中国发明专利申请CN104032157A，该技术方案公开了金属单元胞体的结构构成和将金属单元胞体阵列叠加连接的步骤(即单元胞体的空间堆切和叠加的方式)，同时提出了利用钎焊或胶粘的方式实现制备多孔金属材料的连接方式。但是，要实现该技术方案所述的制备方法来生产多孔金属材料，必须要将数量极为庞大的单元胞体进行排列和堆砌，然后才能进行后续的钎焊或胶粘工序。然而，对于如何能够高效、有序地进行排列和堆砌金属单元胞体这方面的工序操作，该技术方案并没有具体实现方案。
中国发明专利申请CN104625279A，虽然该技术方案能把数量庞大的金属单元胞体有条不紊地逐步组装形成整体的多孔金属材料结构，但该技术方案的实现方法是按点到线，再由线到面，最后再由面到体的方式去排列和堆砌金属单元胞体，生产效率低下，无法满足批量生产使用多孔金属材料的需求。
中国发明专利申请CN105328336A，其技术方案以激光焊接金属单元胞体的方式来制备多孔金属材料。利用该技术方案进行生产制备多孔金属材料，需要对金属单元胞体之间所形成的间隙进行一一激光焊接，生产制备效率明显低下，无法满足批量生产使用多孔金属材料的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备规则多孔金属材料的方法和装置，以解决现有技术中存在的无法高效、有序地对形成多孔金属材料的金属单元胞体进行排列和堆砌而导致制备生产效率低下的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种制备规则多孔金属材料的装置，包括：振动盘，振动盘具有平整的堆砌面；固定板，固定板的一端固定连接在振动盘的堆砌面上，且固定板的板平面与堆砌面相垂直；第一推板，第一推板能够移动地连接在振动盘上，第一推板的板平面与堆砌面相垂直，第一推板的一侧与固定板相接，第一推板的板平面与固定板的板平面相垂直；第二推板，第二推板能够移动地连接在振动盘上，第二推板的板平面与堆砌面相垂直，第二推板的一侧与第一推板的板平面相接，第二推板的板平面与第一推板的板平面相垂直；第三推板，第三推板能够移动地连接在振动盘上，第三推板的板平面与堆砌面相垂直，第三推板的一侧与第二推板的板平面相接，第三推板的板平面与第二推板的板平面相垂直，且第三推板的板平面与固定板的一侧相接；其中，固定板、第一推板、第二推板及第三推板之间形成的堆砌空间能够逐渐缩小或者逐渐扩大。
进一步地，第一推板驱动连接有第一推动机构，第一推动机构的动力输出方向与固定板的板平面及堆砌面均平行；第二推板驱动连接有第二推动机构，第二推动机构的动力输出方向与第一推动机构的动力输出方向相垂直。
进一步地，固定板的板平面上开有第一导向槽，第一推板的相应侧边上设置有延伸进第一导向槽的第一导向凸柱；第三推板的板平面上开有第二导向槽，固定板的相应侧边上设置有延伸进第二导向槽的第二导向凸柱。
进一步地，第一推板的板平面上开有第三导向槽，第二推板的相应侧边上设置有延伸进第三导向槽的第三导向凸柱。
进一步地，第二推板的板平面上开有第四导向槽，第三推板的对应侧边上设置有延伸进第四导向槽的第四导向凸柱。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备规则多孔金属材料的方法，应用前述的制备规则多孔金属材料的装置进行制备生产多孔金属材料，该制备规则多孔金属材料的方法包括以下步骤：
启动振动盘使得制备规则多孔金属材料的装置处于振动状态；
向堆砌空间内放入预定量的金属单元胞体以及预定量的钎料粉末；
在振动盘振动的过程中，同时移动第一推板、第二推板及第三推板以使堆砌空间逐渐缩小，并使金属单元胞体形成稳定形状的多孔金属材料型板；
对多孔金属材料型板加热以使钎料粉末熔融以对相邻的金属单元胞体之间的间隙进行钎焊。
进一步地，当应用前述的制备规则多孔金属材料的装置进行生产制备多孔金属材料时，在步骤同时移动第一推板、第二推板及第三推板以使堆砌空间逐渐缩小的过程中，同时启动第一推动机构与第二推动机构以分别向第一推板与第二推板施加推动力。
进一步地，在对多孔金属材料型板加热的过程中，加热温度高于钎料粉末的材料熔点温度值，且加热温度低于金属单元胞体的材料熔点温度值，其中，金属单元胞体的材料熔点温度值高于钎料粉末的材料熔点温度值。
进一步地，该制备规则多孔金属材料的方法还包括步骤：制备金属单元胞体，每个金属单元胞体为立方体形状，且立方体形状的金属单元胞体的每个侧边均设置为倒角过渡或圆角过渡。
利用该装置对预定量的金属单元胞体进行振动堆砌，能够将所需制备规则多孔金属材料的金属单元胞体一次性放入后即可振动堆砌，然后通过固定板、第一推板、第二推板以及第三推板的移动对金属单元胞体进行推压成型，从而能够高效、有序地对金属单元胞体进行堆砌，提高了制备生产规则多孔金属材料的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
图1为本发明实施例的制备规则多孔金属材料的装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的向制备规则多孔金属材料的装置中放入金属单元胞体和钎料粉末的结构示意图；
图3为本发明实施例的同时移动第一推板、第二推板及第三推板的结构示意图；
图4为本发明的实施例的制备规则多孔金属材料的方法的第一种实施方式的流程框图；
图5为本发明的实施例的制备规则多孔金属材料的方法的第二种实施方式的流程框图。
其中，图中各附图标记：
1、振动盘； 2、固定板；
3、第一推板； 4、第二推板；
5、第三推板； 6、金属单元胞体；
7、钎料粉末。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图3所示，本实施例的制备规则多孔金属材料的装置包括振动盘1、固定板2、第一推板3、第二推板4和第三推板5，振动盘1具有平整的堆砌面，固定板2的一端固定连接在振动盘1的堆砌面上，且固定板2的板平面与堆砌面相垂直，第一推板3能够移动地连接在振动盘1上，第一推板3的板平面与堆砌面相垂直，第一推板3的一侧与固定板2相接，第一推板3的板平面与固定板2的板平面相垂直，第二推板4能够移动地连接在振动盘1上，第二推板4 的板平面与堆砌面相垂直，第二推板4的一侧与第一推板3的板平面相接，第二推板4的板平面与第一推板3的板平面相垂直，第三推板5能够移动地连接在振动盘1上，第三推板5的板平面与堆砌面相垂直，第三推板5的一侧与第二推板4的板平面相接，第三推板5的板平面与第二推板4的板平面相垂直，且第三推板5的板平面与固定板2的一侧相接，其中，固定板2、第一推板3、第二推板4及第三推板5之间形成的堆砌空间能够逐渐缩小或者逐渐扩大。
利用该装置对预定量的金属单元胞体6进行振动堆砌，能够将所需制备规则多孔金属材料的金属单元胞体6一次性放入后即可振动堆砌，然后通过固定板2、第一推板3、第二推板4以及第三推板5的移动对金属单元胞体6进行推压成型，从而能够高效、有序地对金属单元胞体6进行堆砌，提高了制备生产规则多孔金属材料的效率。
在本实施例中，第一推板3驱动连接有第一推动机构(未图示)，第一推动机构的动力输出方向与固定板2的板平面及堆砌面均平行；第二推板4驱动连接有第二推动机构(未图示)，第二推动机构的动力输出方向与第一推动机构的动力输出方向相垂直。具体地，第一推动机构和第二推动机构可以采用驱动气缸或者驱动油缸，当然还可以采用驱动电机配合运动转换组件来试驾推动动力(运动转换组件能够将驱动电机的旋转运动转换为推动推板移动的直线运动)。当同时启动第一推动机构和第二驱动机构时，第一推板3和第二推板4就会在推动力的作用下进行移动，此时，第三推板5则在第二推板4的移动推动下沿着固定板2的侧边移动。如图3所示，图中虚线所示为第一推动机构和第二驱动机构启动之前，第一推板3、第二推板4和第三推板5所处的位置，当第一推动机构和第二推动机构启动并施加动力，第一推板3、第二推板4和第三推板5三者同时移动(即：第一推板3与固定板2紧贴的同时，第一推板3沿图中直角坐标系的Y轴负方向移动，第二推板4与第一推板3紧贴的同时，第二推板4沿Y轴的负方向以及X轴的正方向同时移动，第三推板5与第二推板 4以及与固定板2紧贴的同时，第三推板5沿X轴的正方向移动)，使得堆砌空间逐渐缩小，对金属单元胞体进行推压成型。
优选地，为了能够确保第一推板3、第二推板4以及第三推板5在移动过程中发生偏移或者侧翻，因此，固定板2的板平面上开有第一导向槽(未图示)，第一推板3的相应侧边上设置有延伸进第一导向槽的第一导向凸柱(未图示)；第三推板5的板平面上开有第二导向槽(未图示)，固定板2的相应侧边上设置有延伸进第二导向槽的第二导向凸柱(未图示)，第一推板3的板平面上开有第三导向槽(未图示)，第二推板4的相应侧边上设置有延伸进第三导向槽的第三导向凸柱(未图示)，第二推板4的板平面上开有第四导向槽，第三推板5的对应侧边上设置有延伸进第四导向槽的第四导向凸柱。相邻两个推板之间通过各个导向槽与导向凸柱之间的配合，既能够实现各个推板的移动导向，同时也能够对相邻两个推板之间相互借力扶正而避免侧翻。
根据本技术方案的另一方面，如图4所示，提供了第一种制备规则多孔金属材料的方法流程，该方法应用上述的制备规则多孔金属材料的装置进行制备生产多孔金属材料。在该制备规则多孔金属材料的方法中，包括以下步骤：
步骤20：启动振动盘1使得制备规则多孔金属材料的装置处于振动状态；
步骤S30：向堆砌空间内放入预定量的金属单元胞体以及预定量的钎料粉末；
步骤S40：在振动盘1振动的过程中，同时移动第一推板3、第二推板4及第三推板5以使堆砌空间逐渐缩小，此时则需要同时启动第一推动机构与第二推动机构以分别向第一推板3与第二推板4施加推动力，并使金属单元胞体6 形成稳定形状(此时可以利用固定板2、第一推板3、第二推板4以及第三推板 5将金属单元胞体6整体夹持固定住，并将四者脱离振动盘1)的多孔金属材料型板；
步骤S50：对多孔金属材料型板加热以使钎料粉末熔融以对相邻的金属单元胞体之间的间隙进行钎焊，在加热的过程中需要控制加热温度始终处于正常的加热范围以实现钎焊操作，即加热温度高于钎料粉末的材料熔点温度值，且加热温度低于金属单元胞体的材料熔点温度值，其中，金属单元胞体的材料熔点温度值高于钎料粉末的材料熔点温度值。
在加热完成之后，工作人员将推压成型的多孔金属材料型板取出，从而实施步骤S60的冷却工艺操作，如此获得加工完成的规则多孔金属材料的板材。
优选地，该制备规则多孔金属材料的方法还包括步骤：制备金属单元胞体，每个金属单元胞体为立方体形状，且立方体形状的金属单元胞体的每个侧边均设置为倒角过渡或圆角过渡。一般地，以冲压、3D打印、发泡、倒模铸造等各种工艺方式生产所获得的金属单元胞体6，其边缘均存在一定程度的倒角或倒圆角(或者，加工完成各个金属单元胞体6的大致轮廓以后，针对各个金属单元胞体6的各个边缘进行倒角或倒圆角的加工打磨)，因此，即使各个金属单元胞体6整齐地、紧密地排列在一起，它们的倒角或倒圆角之间也会存在一定程度的缝隙，钎料粉末7则分布在这些缝隙之中。这样，在钎焊时，受热熔化成液态的钎料会借助毛细管作用沿金属单元胞体6的缝隙流动铺展、溶解渗透。
如图5所示，提供了第二种制备规则多孔金属材料的方法流程，与第一种制备规则多孔金属材料的方法流程相比较，实际上第二种制备规则多孔金属材料的方法流程将第一种制备规则多孔金属材料的方法流程的步骤S20与步骤 S30互换，也就是说，先启动振动盘1实现振动后再将预定量的金属单元胞体6 和预定量的钎料粉末7放入，或者是先将预定量的金属单元胞体6和预定量的钎料粉末7放入然后再启动振动盘1，两种实施操作的顺序均可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制备规则多孔金属材料的装置，其特征在于，包括：
振动盘(1)，所述振动盘(1)具有平整的堆砌面；
固定板(2)，所述固定板(2)的一端固定连接在所述振动盘(1)的堆砌面上，且所述固定板(2)的板平面与所述堆砌面相垂直；
第一推板(3)，所述第一推板(3)能够移动地连接在所述振动盘(1)上，所述第一推板(3)的板平面与所述堆砌面相垂直，所述第一推板(3)的一侧与所述固定板(2)相接，所述第一推板(3)的板平面与所述固定板(2)的板平面相垂直；
第二推板(4)，所述第二推板(4)能够移动地连接在所述振动盘(1)上，所述第二推板(4)的板平面与所述堆砌面相垂直，所述第二推板(4)的一侧与所述第一推板(3)的板平面相接，所述第二推板(4)的板平面与所述第一推板(3)的板平面相垂直；
第三推板(5)，所述第三推板(5)能够移动地连接在所述振动盘(1)上，所述第三推板(5)的板平面与所述堆砌面相垂直，所述第三推板(5)的一侧与所述第二推板(4)的板平面相接，所述第三推板(5)的板平面与所述第二推板(4)的板平面相垂直，且所述第三推板(5)的板平面与所述固定板(2)的一侧相接；
其中，所述固定板(2)、所述第一推板(3)、所述第二推板(4)及所述第三推板(5)之间形成的堆砌空间能够逐渐缩小或者逐渐扩大；在所述振动盘(1)振动的同时移动所述第一推板(3)、第二推板(4)和第三推板(5)。
2.如权利要求1所述的制备规则多孔金属材料的装置，其特征在于，所述第一推板(3)驱动连接有第一推动机构，所述第一推动机构的动力输出方向与所述固定板(2)的板平面及所述堆砌面均平行；所述第二推板(4)驱动连接有第二推动机构，所述第二推动机构的动力输出方向与所述第一推动机构的动力输出方向相垂直。
3.如权利要求1或2所述的制备规则多孔金属材料的装置，其特征在于，所述固定板(2)的板平面上开有第一导向槽，所述第一推板(3)的相应侧边上设置有延伸进所述第一导向槽的第一导向凸柱；所述第三推板(5)的板平面上开有第二导向槽，所述固定板(2)的相应侧边上设置有延伸进所述第二导向槽的第二导向凸柱。
4.如权利要求3所述的制备规则多孔金属材料的装置，其特征在于，所述第一推板(3)的板平面上开有第三导向槽，所述第二推板(4)的相应侧边上设置有延伸进所述第三导向槽的第三导向凸柱。
5.如权利要求4所述的制备规则多孔金属材料的装置，其特征在于，所述第二推板(4)的板平面上开有第四导向槽，所述第三推板(5)的对应侧边上设置有延伸进所述第四导向槽的第四导向凸柱。
6.一种制备规则多孔金属材料的方法，其特征在于，应用权利要求1至5中任一项所述的制备规则多孔金属材料的装置进行制备生产多孔金属材料，该制备规则多孔金属材料的方法包括以下步骤：
启动振动盘(1)使得所述制备规则多孔金属材料的装置处于振动状态；
向堆砌空间内放入预定量的金属单元胞体以及预定量的钎料粉末；
在所述振动盘(1)振动的过程中，同时移动第一推板(3)、第二推板(4)及第三推板(5)以使堆砌空间逐渐缩小，并使所述金属单元胞体形成稳定形状的多孔金属材料型板；
对多孔金属材料型板加热以使钎料粉末熔融以对相邻的金属单元胞体之间的间隙进行钎焊。
7.如权利要求6所述的制备规则多孔金属材料的方法，其特征在于，当应用权利要求2所述的制备规则多孔金属材料的装置进行生产制备多孔金属材料时，在步骤同时移动所述第一推板(3)、所述第二推板(4)及所述第三推板(5)以使堆砌空间逐渐缩小的过程中，同时启动第一推动机构与第二推动机构以分别向所述第一推板(3)与所述第二推板(4)施加推动力。
8.如权利要求6或7所述的制备规则多孔金属材料的方法，其特征在于，该制备规则多孔金属材料的方法还包括步骤：制备金属单元胞体，每个金属单元胞体为立方体形状，且立方体形状的金属单元胞体的每个侧边均设置为倒角过渡或圆角过渡。
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