CN109967860A - 一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法
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。
图1为本发明搅拌摩擦连续挤出装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明搅拌摩擦连续挤出装置实施例二的结构示意图；
图3为本发明搅拌摩擦连续挤出方法的结构框图；
其中，1-夹持柄、2-搅拌头、3-模具、4-元素粉末、5-进料斗、6-衬套、7-螺杆、8-进料筒、9-冷却嘴、10-支撑筒、11-冷却通道、12-轴肩、13-成形嘴、14-搅拌针、15-搅拌区。
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搅拌摩擦连续挤出装置及方法，以解决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1-3，其中，图1为本发明搅拌摩擦连续挤出装置实施例一的结构示意图；图2为本发明搅拌摩擦连续挤出装置实施例二的结构示意图；图3为本发明搅拌摩擦连续挤出方法的结构框图。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种搅拌摩擦连续挤出装置，包括支撑筒10，支撑筒10中设置有模具3，模具3中设置有搅拌头2，搅拌头2的底部设置有搅拌针14，搅拌针14由上自下的直径不断减小，且搅拌针14的外壁上设置有螺旋凹槽，搅拌针14的下方设置有位于模具3和支撑筒10的底板上的成形嘴13，搅拌针14的底端与模具3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3的搅拌区15的进料筒8、设置于进料筒8内且与进料筒8同轴的螺杆7及设置于进料筒8上切与进料筒8内部相通的进料斗5。
搅拌头2的顶部设置有夹持柄1，驱动装置通过夹持夹持柄1来驱动搅拌头2高速旋转。
搅拌头2的轴肩12上设置有凹槽，凹槽远离搅拌针14的一端低于凹槽靠近搅拌针14的一端，搅拌头2轴肩12上设有凹槽，凹槽靠近搅拌针14的一端紧邻搅拌针14的根部，可以驱动搅拌区15内的材料向搅拌针14根部迁移，搅拌针14上设有螺旋凹槽，可以驱动搅拌针14周围的材料向出口即成形嘴13处迁移，直至复合材料被挤出成形。搅拌头2高速旋转中，轴肩12以及搅拌针14与搅拌区15内的材料相互摩擦会产生大量的热，使得轴肩12与搅拌针14周围的材料塑化，塑化的材料在搅拌针14的驱动下被挤出成形
进料筒8内圈设置有衬套6，便于拆卸清理。进料筒8的侧壁中均设置有一个环形的冷却通道11，冷却通道11连接有冷却嘴9，冷却介质流经冷却通道11时可有效防止螺槽内元素粉末4发生塑化粘附在螺杆7螺槽内堵塞进料通道。
如图3所示，本实施例还提供一种搅拌摩擦连续挤出方法：首先将元素粉末4机械混合，然后将所述元素粉末4放入到进料斗5中，然后旋转螺杆7将所述元素粉末4送入模具3内部的搅拌区15，同时高速旋转搅拌头2，搅拌针14及轴肩12驱动所述元素粉末4发生剪切、摩擦混合，搅拌针14驱动所述元素粉末4向成形嘴13迁移，最终元素粉末4被挤出成形。
进一步地，上述元素粉末4的材料为金属、金属陶瓷、陶瓷或塑料。
实施例二
如图1-所示，本实施例提供一种搅拌摩擦连续挤出装置，在实施例一的基础上，本实施例的搅拌摩擦连续挤出装置还具有以下特点：包括有两个进料单元，在进料筒8的左右两侧分别设置有一个由进料筒8、进料斗5和螺杆7组成的进料单元，设置两个进料单元方便对两种不同的元素粉末4进行复合材料的搅拌摩擦连续挤出成形。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
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 (7)

1.一种搅拌摩擦连续挤出装置，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦连续挤出装置，其特征在于：所述搅拌头的轴肩上设置有凹槽。
3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦连续挤出装置，其特征在于：所述凹槽靠近所述搅拌针的一端紧邻所述搅拌针。
4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦连续挤出装置，其特征在于：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。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的搅拌摩擦连续挤出装置，其特征在于：所述进料单元为两个或多个。
6.一种搅拌摩擦连续挤出方法，其特征在于：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。
7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦连续挤出方法，其特征在于：所述元素粉末的材料为金属、金属陶瓷、陶瓷或塑料。
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