CN107695322A - 一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置，包括内模具、外模具、坩埚和升液管，内模具盛放紧实后的渗流颗粒，内模具的底端设有不锈钢网格及丝网，内模具放置在外模具的空腔中，外模具放置于坩埚上并与之相连通，盛放铝液的坩埚内放置有升液管，升液管的外缘与外模具的底端连接并固定在坩埚的顶端，坩埚的外壁上连有进气管。本发明中的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，设置抽真空罩子，在渗流过程快结束时，铝液或铜液只能沿着压铁和罩子形成的缝隙流动，防止液体溢出；循环水管的设置加速铝液的冷却速度，避免了回流险象，保证了泡沫铝及泡沫铜的结构和性能的稳定；不锈钢网格及丝网设置成可以活动的，保证了内模具中渗流颗粒在紧实后保持紧实度均匀。

Description

一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及泡沫铝及泡沫铜制备技术领域，特别是涉及一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置及其制备方法。

背景技术

目前国内在利用低压渗流法制备泡沫铝及泡沫铜的工艺过程中，普遍存在以下缺点：(1)由于在渗流过程完成以后，渗流末端的铝液(或铜液)不能及时凝固，会导致铝液(或铜液)沿渗流装置的上盖溢出，从而增加了制备过程的风险；(2)在利用低压渗流法制备泡沫铝及泡沫铜材料的工艺过程中，由于升液管的顶端不能及时凝固，会导致未凝固的铝液(或铜液)在气压去除以后，未凝固的铝液(或铜液)沿升液管回流到坩埚内，回流的铝液(或铜液)还包括已经渗到渗流颗粒中的铝液(或铜液)，从而会导致得到的渗流颗粒和铝液(或铜液)的复合体的下端不致密，影响到泡沫铝及泡沫铜材料的结构和性能；(3)由于内模具的底部是固定的，当渗流颗粒在紧实时只能是内模具上边的颗粒可以向下运动，而内模具下面的颗粒不能运动，会导致内模具中渗流颗粒在紧实后存在紧实度不均匀的现象。

上述现象均会对泡沫铝的制备产生不同的程度的影响，从而影响泡沫铝及泡沫铜的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，从而能够得到结构和性能更加稳定的泡沫铝及泡沫铜，同时能够使得所制备的泡沫铝及泡沫铜的紧密度具有均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置，包括内模具、外模具、坩埚和升液管，所述内模具用于盛放紧实后的渗流颗粒，所述内模具的底端设置有不锈钢网格及丝网，预热后的所述内模具放置在所述外模具的空腔中，所述外模具放置于所述坩埚上并与之相连通，用于盛放铝液(或铜液)的所述坩埚内放置有所述升液管，所述升液管的外缘与所述外模具的底端密封连接并固定在所述坩埚的顶端外缘，所述坩埚的外壁上连接有进气管。

可选的，所述内模具的顶端和底端分别设置有上紧实系统和下紧实系统，所述上紧实系统包括上紧实压柱、上紧实压板和上紧实定位框，所述上紧实定位框安装在所述内模具的顶端开口外侧，所述上紧实压板放置在所述上紧实定位框中，所述上紧实压柱固定设置在所述上紧实压板的中心处；所述下紧实系统包括下紧实压柱、下紧实压板和下紧实定位框，所述下紧实定位框安装固定于所述内模具的底端外侧，所述下紧实压板位于所述下紧实定位框的开口处，所述下紧实压柱固定设置在所述下紧实压板的中心处；通过所述上紧实压柱和下紧实压柱施加压力。

可选的，所述不锈钢网格及丝网通过所述内模具底端的四个定位销进行固定。

可选的，所述制备装置还包括密封安装固定在所述外模具顶端的抽真空罩子，所述抽真空罩子内侧设置有真空管并与外界连通，所述抽真空罩子的内腔中放置有压铁，且所述抽真空罩子的顶端还设置有加压柱。

可选的，所述制备装置还包括设置于所述升液管顶端外侧的第一循环水管、设置于所述抽真空罩子内侧的第二循环水管以及设置于所述外模具内侧的第三循环水管，所述第一循环水管、第二循环水管和第三循环水管均与进水管相连通。

可选的，所述升液管的外缘与所述外模具之间通过第一石棉垫圈密封，所述外模具与所述抽真空罩子之间通过第二石棉垫圈密封，所述升液管的外缘与所述坩埚之间通过第三石棉垫圈密封。

可选的，所述坩埚和所述升液管均采用不锈钢材质。

可选的，所述升液管的外缘与所述外模具的底端之间通过定位螺钉固定；所述升液管的外缘与所述坩埚的顶端外缘之间通过密封螺钉固定。

本发明还提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的方法，包括上述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：具体步骤如下：

(1)内模具渗流颗粒压紧过程

首先通过下紧实压板和下紧实压柱将不锈钢网格及丝网固定在指定的位置，然后将一定重量的渗流颗粒倒入内模具空腔内，将上平面铺平后，将上紧实压柱和上紧实压板下降到指定位置，通过上下紧实压柱和压板对内模具内的渗流颗粒同时加压，待紧实到指定位置后，对下面的不锈钢网格及丝网，利用四个内模具定位销固定，则完成了内模具中渗流颗粒的紧实工作；

(2)泡沫铝或泡沫铜制备过程

首先将紧实好渗流颗粒的内模具放入预热炉中进行预热；

将铝锭或铜锭放入坩埚内进行加热，待加热到铝液(或铜液)的指定温度，将升液管放在坩埚上并进行紧实和密封；

然后将外模具安放到升液管上并进行密封；将预热到指定温度的内模具迅速放入外模具的空腔内，放上压铁和抽真空罩子，通过加压柱将抽真空罩子压实，同时开启进气管阀门和真空管阀门；

铝液(或铜液)充满内模具型腔后，开启抽真空罩子、内模具以及升液管上部的循环水阀门，待未凝固的铝液(或铜液)冷却后，取下抽真空罩子，取下外模具后再取下内模具，将制备好的渗流颗粒和铝(或铜)的复合体取出，经机械加工再去除渗流颗粒后即可得到泡沫铝或泡沫铜材料。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本装置中坩埚和升液管都采用不锈钢材质，可以满足制备泡沫铝或泡沫铜材料所需耐高温的要求，坩埚的加热方式可以是电炉也可以是天然气炉，可符合现在的环保要求；

(2)在本装置上设置了抽真空的装置，使铝液(或铜液)在渗流过程快结束时，只能沿着压铁和抽真空罩子形成的缝隙流动，在循环水管的作用下，迅速凝固，避免了制备过程中可能出现的风险；

(3)在本装置升液管末端和外模具上设置了循环水管以加速铝液(或铜液)的冷却速度，避免了铝液(或铜液)在气压去除以后发生的回流险象，保证了泡沫铝及泡沫铜材料的结构和性能的稳定；

(4)通过将内模具底端的不锈钢网格及丝网设置成可以活动的，可以使渗流颗粒在内模具内紧实时颗粒可以向下和向上运动，从而保证了内模具中渗流颗粒在紧实后保持紧实度均匀。

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。

图1为制备泡沫铝的装置的整体结构示意图；

图2为内模具渗流颗粒压紧的示意图；

其中，1第一循环水管；2进气管；3进水管；4升液管；5第一石棉垫圈；6外模具；7第二石棉垫圈；8第二循环水管；9抽真空罩子；10加压柱；11真空管；12压铁；13内模具；14渗流颗粒；15第三循环水管；16不锈钢网格及丝网；17定位螺钉；18密封螺钉；19第三石棉垫圈；20铝液；21坩埚；22上紧实压柱；23上紧实压板；24上紧实定位框；25定位销；26下紧实定位框；27下紧实压板；28下紧实压柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，从而能够得到结构和性能更加稳定的泡沫铝及泡沫铜，同时能够使得所制备的泡沫铝及泡沫铜的紧密度具有均匀性。

本发明提供的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，包括内模具、外模具、坩埚和升液管，内模具用于盛放紧实后的渗流颗粒，内模具的底端设置有不锈钢网格及丝网，预热后的内模具放置在外模具的空腔中，外模具放置于坩埚上并与之相连通，用于盛放铝液(或铜液)的坩埚内放置有升液管，升液管的外缘与外模具的底端密封连接并固定在坩埚的顶端外缘，坩埚的外壁上连接有进气管。

将铝锭(或铜锭)放入坩埚中，用电炉或是天然气炉进行加热，待加热到铝液(或铜液)的指定温度，将升液管放在坩埚上并进行紧实和密封；然后将外模具安放到升液管上并密封；将预热到指定温度的装有渗流颗粒的内模具迅速放入外模具的空腔内；开启进气管阀门，使得铝液(或铜液)迅速上升并充满内模具型腔，待铝液(或铜液)充满内模具并冷却后，取下外模具后再取下内模具，将制备好的渗流颗粒和铝的复合体取出，经机械加工再去除渗流颗粒后即可得到泡沫铝及泡沫铜材料。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-2，其中，图1为制备泡沫铝及泡沫铜的装置的整体结构示意图；图2为内模具渗流颗粒压紧的示意图。

如图1所示，本发明提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置，包括内模具13、外模具6、坩埚21和升液管4，内模具13用于盛放紧实后的渗流颗粒14，内模具13的底端设置有不锈钢网格及丝网16，预热后的内模具13放置在外模具6的空腔中，外模具6放置于坩埚21上并与之相连通，用于盛放铝液20或铜液的坩埚21内放置有升液管4，升液管4的外缘与外模具6的底端密封连接并固定在坩埚21的顶端外缘，坩埚21的外壁上连接有进气管2。

内模具13的顶端和底端分别设置有上紧实系统和下紧实系统，上紧实系统包括上紧实压柱22、上紧实压板23和上紧实定位框24，上紧实定位框24安装在内模具13的顶端开口外侧，上紧实压板23放置在上紧实定位框24中，上紧实压柱22固定设置在上紧实压板23的中心处；下紧实系统包括下紧实压柱28、下紧实压板27和下紧实定位框26，下紧实定位框26安装固定于内模具13的底端外侧，下紧实压板27位于下紧实定位框26的开口处，下紧实压柱28固定设置在下紧实压板27的中心处；通过上紧实压柱22和下紧实压柱28施加压力；通过下紧实压板27和下紧实压柱28将不锈钢网格及丝网16固定在指定的位置，然后将一定重量的渗流颗粒14倒入内模具13空腔内，将上平面铺平后，将上紧实压柱22和上紧实压板23下降到指定位置，通过上下紧实压柱28和压板对内模具13内的渗流颗粒14同时加压，待紧实到指定位置后，对下面的不锈钢网格及丝网16，利用四个内模具13定位销25固定，则完成了内模具13中渗流颗粒14的紧实工作。

制备装置还包括密封安装固定在外模具6顶端的抽真空罩子9，抽真空罩子9内侧设置有真空管11并与外界连通，抽真空罩子9的内腔中放置有压铁12，且抽真空罩子9的顶端还设置有加压柱10。

制备装置还包括设置于升液管4顶端外侧的第一循环水管1、设置于抽真空罩子9内侧的第二循环水管8以及设置于外模具6内侧的第三循环水管15，第一循环水管1、第二循环水管8和第三循环水管15均与进水管3相连通。开启进水管3上的阀门后，第二循环水管8使得压铁12和抽真空罩子9缝隙内的铝液20(或铜液)迅速凝固，防止铝液20(或铜液)沿渗流装置的上端溢出，避免了制备过程中可能出现的风险；第三循环水管15使得模具中的铝液20(或铜液)迅速凝固；第一循环水管1使得升液管4上方的铝液20(或铜液)也迅速凝固，避免了铝液20(或铜液)在气压去除以后发生的回流险象，保证了泡沫铝及泡沫铜材料的结构和性能的稳定。

升液管4的外缘与外模具6之间通过第一石棉垫圈5密封，外模具6与抽真空罩子9之间通过第二石棉垫圈7密封，升液管4的外缘与坩埚21之间通过第三石棉垫圈19密封；坩埚21和升液管4均采用不锈钢材质；升液管4的外缘与外模具6的底端之间通过定位螺钉17固定；升液管4的外缘与坩埚21的顶端外缘之间通过密封螺钉18固定。

本发明还提供一种制备泡沫铝及泡沫铜的方法，包括上述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：具体步骤如下：

(1)内模具渗流颗粒压紧过程

首先通过下紧实压板27和下紧实压柱28将不锈钢网格及丝网16固定在指定的的位置，然后将一定重量的渗流颗粒14倒入内模具13空腔内，将上平面铺平后，将上紧实压柱22和上紧实压板23下降到指定位置，通过上下紧实压柱28和压板对内模具13内的渗流颗粒14同时加压，待紧实到指定位置后，对于下面的不锈钢网格及丝网16，利用四个内模具的定位销25固定，则完成了内模具13中渗流颗粒14的紧实工作；

(2)泡沫铝及泡沫铜制备过程

首先将紧实好渗流颗粒14的内模具13放入预热炉中，对装有渗流颗粒14的内模具13进行预热；将铝锭(或铜锭)放入坩埚21内，用电炉或是天然气炉进行加热，待加热到铝液20(或铜液)的指定温度，将升液管4放在坩埚21上，并通过石棉垫圈和密封螺钉18进行紧实和密封；然后将外模具6通过定位螺钉17安放到升液管4上，通过石棉垫圈密封；将预热到指定温度的装有渗流颗粒14的内模具13从加热炉中取出，迅速放入外模具6的空腔内，放上压铁12和抽真空罩子9，通过加压柱10将抽真空罩子9压实，同时开启进气管2的阀门和真空管11阀门，使得铝液20(或铜液)迅速上升并充满内模具13型腔，开启抽真空罩子9、内模具13以及升液管4上部的循环水阀门，使得压铁12和抽真空罩子9缝隙内的铝液20(或铜液)迅速凝固，同时升液管4上方的铝液20(或铜液)也迅速凝固，取下抽真空罩子9，取下外模具6后再取下内模具13，将制备好的渗流颗粒14和铝的复合体取出，经机械加工再去除渗流颗粒14后即可得到泡沫铝及泡沫铜材料。

本发明设计的新的抽真空及低压渗流法制备泡沫铝、泡沫铜的制备装置。该装置解决了传统的低压渗流法制备泡沫铝的工艺过程中普遍存在三个缺点：(1)通过在低压渗流装置上增加了抽真空的装置，以便使铝液20(本发明将金属液的种类增加了铜液以制备泡沫铜材料，还可以适用于泡沫铜的制备)在渗流过程快结束时，只能沿着压铁12和抽真空罩子9形成的缝隙流动，使铝液20(或铜液)在抽真空罩子9上设置的循环水管的作用下，迅速凝固，以防止铝液20(或铜液)沿渗流装置的上端溢出，避免了制备过程中可能出现的风险；(2)通过在升液管4末端和外模具6上设置了循环水管以加速铝液20(或铜液)的冷却速度，避免了铝液20(或铜液)在气压去除以后发生的回流险象，保证了泡沫铝及泡沫铜材料的结构和性能的稳定；(3)通过将内模具13底端的不锈钢网格及丝网16设置成可以活动的，所以当渗流颗粒14在内模具13内紧实时不止是内模具13上边的颗粒可以向下运动，内模具13下面的颗粒也可以向上运动，从而保证了内模具13中渗流颗粒14在紧实后保持紧实度均匀。

需要说明的是，本发明中的制备泡沫铝的装置，还可以适用于泡沫铜的制备以及其他制备方式相似的金属液种类的制备；本发明中所选用的密封垫圈仅是举例说明，采用其他满足密封要求的垫圈或密封件也均在本发明的保护范围内；只要与本发明的制备原理相同，只是部分简单的技术替换或者增删，也均落入本发明的保护范围内。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：包括内模具、外模具、坩埚和升液管，所述内模具用于盛放紧实后的渗流颗粒，所述内模具的底端设置有不锈钢网格及丝网，预热后的所述内模具放置在所述外模具的空腔中，所述外模具放置于所述坩埚上并与之相连通，用于盛放铝液或铜液的所述坩埚内放置有所述升液管，所述升液管的外缘与所述外模具的底端密封连接并固定在所述坩埚的顶端外缘，所述坩埚的外壁上连接有进气管。

2.根据权利要求1所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述内模具的顶端和底端分别设置有上紧实系统和下紧实系统，所述上紧实系统包括上紧实压柱、上紧实压板和上紧实定位框，所述上紧实定位框安装在所述内模具的顶端开口外侧，所述上紧实压板放置在所述上紧实定位框中，所述上紧实压柱固定设置在所述上紧实压板的中心处；所述下紧实系统包括下紧实压柱、下紧实压板和下紧实定位框，所述下紧实定位框安装固定于所述内模具的底端外侧，所述下紧实压板位于所述下紧实定位框的开口处，所述下紧实压柱固定设置在所述下紧实压板的中心处；通过所述上紧实压柱和下紧实压柱施加压力。

3.根据权利要求1所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述不锈钢网格及丝网通过所述内模具底端的四个定位销进行固定。

4.根据权利要求1所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述制备装置还包括密封安装固定在所述外模具顶端的抽真空罩子，所述抽真空罩子内侧设置有真空管并与外界连通，所述抽真空罩子的内腔中放置有压铁，且所述抽真空罩子的顶端还设置有加压柱。

5.根据权利要求4所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述制备装置还包括设置于所述升液管顶端外侧的第一循环水管、设置于所述抽真空罩子内侧的第二循环水管以及设置于所述外模具内侧的第三循环水管，所述第一循环水管、第二循环水管和第三循环水管均与进水管相连通。

6.根据权利要求4所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述升液管的外缘与所述外模具之间通过第一石棉垫圈密封，所述外模具与所述抽真空罩子之间通过第二石棉垫圈密封，所述升液管的外缘与所述坩埚之间通过第三石棉垫圈密封。

7.根据权利要求1所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述坩埚和所述升液管均采用不锈钢材质。

8.根据权利要求1所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：所述升液管的外缘与所述外模具的底端之间通过定位螺钉固定；所述升液管的外缘与所述坩埚的顶端外缘之间通过密封螺钉固定。

9.一种制备泡沫铝及泡沫铜的方法，包括权利要求1-8中的任一项所述的制备泡沫铝及泡沫铜的装置，其特征在于：具体步骤如下：

(1)内模具渗流颗粒压紧过程

首先通过下紧实压板和下紧实压柱将不锈钢网格及丝网固定在指定的位置，然后将一定重量的渗流颗粒倒入内模具空腔内，将上平面铺平后，将上紧实压柱和上紧实压板下降到指定位置，通过上下紧实压柱和压板对内模具内的渗流颗粒同时加压，待紧实到指定位置后，对下面的不锈钢网格及丝网，利用四个内模具定位销固定，则完成了内模具中渗流颗粒的紧实工作；

(2)泡沫铝制备过程

首先将紧实好渗流颗粒的内模具放入预热炉中进行预热；

将铝锭或铜锭放入坩埚内进行加热，待加热到铝液或铜液的指定温度，将升液管放在坩埚上并进行紧实和密封；

然后将外模具安放到升液管上并进行密封；将预热到指定温度的内模具迅速放入外模具的空腔内，放上压铁和抽真空罩子，通过加压柱将抽真空罩子压实，同时开启进气管阀门和真空管阀门；

铝液或铜液充满内模具型腔后，开启抽真空罩子、内模具以及升液管上部的循环水阀门，待未凝固的液体冷却后，取下抽真空罩子，取下外模具后再取下内模具，将制备好的渗流颗粒和铝的复合体取出，经机械加工再去除渗流颗粒后即可得到泡沫铝或泡沫铜材料。