CN110125632A - 一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺，包括装置基体、填充槽、流道、排出口；所述填充槽及流道设置于所述装置基体上，所述流道设置于所述填充槽的周边；所述排出口连通所述流道；所述流道自远离所述排出口至靠近所述排出口方向，其竖直方向上的厚度越来越小。应用本技术方案可实现多孔金属无孔结构破坏的保型铣削成型以及多样化快速高效加工成型。

Description

一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体是指一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺。

背景技术

多孔金属材料是一种在金属基体内形成无数三维网状结构的工程材料，兼具结构和功能双重属性，广泛应用于催化剂载体、电极材料、减振降噪和生物医疗等领域。随着多孔材料的应用扩大，对其多样化设计与制造需求越来越高。高效高质量的多孔金属材料切割方法对保证材料性能有着十分重要的作用。激光切割多孔金属是利用激光束与被加工材料的相互作用，使材料高温熔化并受冲击抛出，从而实现多孔金属加工。激光加工具有速度快、无接触力、对泡沫金属结构无损伤等优点。但是在激光加工过程中，由于上层材料切除后切缝边缘部分会阻挡光束，并且随着焦距增长，激光束能量衰减，导致切缝呈倒梯形，激光加工对于切割深度以及形状很难精确把握。电火花加工是通过两极之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来去除多余的金属，它具有无宏观切削力、不破坏孔洞结构，加工精度高，等诸多优点。线切割加工多孔材料时，冷却液、切割产生的废料等杂质容易吸附到泡沫金属内部结构，堵塞孔洞不易于清洗，同时使用电火花加工多孔金属材料氧化严重，使得后续处理变得复杂，不利用多孔材料的后续应用。成型制造方法是通过铸造法、烧结法获得所需特定形状和尺寸的多孔金属材料。其优点是制造方便，节省原料，但仅限于单一形状的多孔金属材料，对于多样化结构需要相对应的模具，其加工成本与加工时长十分巨大。机械加工方法具有工艺灵活，精度高，可加工空间复杂三维结构等优势，在多孔金属多样化设计与制造方面具有巨大的优势，但是该加工为接触式加工，接触应力会造成多孔金属孔结构破坏、造成孔隙闭合的现象，不能直接用于多孔金属加工中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺，实现多孔金属无孔结构破坏的保型铣削成型以及多样化快速高效加工成型。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多孔金属固化装置，包括装置基体、填充槽、流道、排出口；所述填充槽及流道设置于所述装置基体上，所述流道设置于所述填充槽的周边；所述排出口连通所述流道；所述流道自远离所述排出口至靠近所述排出口方向，其竖直方向上的厚度越来越小。

在一较佳的实施例中，所述装置基体设置有一容置槽，所述填充槽设置于所述容置槽内，所述填充槽的外部即所述容置槽内不设置所述填充槽的槽底具体为所述流道。

在一较佳的实施例中，所述容置槽内设置有多个填充槽；所述装置基体的两侧均设置有排出口，具体分别为第一排出口、第二排出口。

在一较佳的实施例中，所述容置槽内设置有4个填充槽，所述填充槽呈2×2阵列排列；所述流道呈田字型分布。

在一较佳的实施例中，所述流道内相互平行的第一侧边流道及第二侧边流道分别连通有第一排出口及第二排出口；位于所述第一侧边流道与第二侧边流道之间且与所述第一侧边相互平行的流道具体为第一中间流道；所述第一侧边流道、第二侧边流道及第一中间流道的厚度均设置为中间薄两边厚结构；

位于所述第一侧边流道与第二侧边流道之间且与所述第一中间流道相互垂直的流道具体为第二中间流道；所述第二中间流道的厚度设置为中间厚两边薄的结构。

在一较佳的实施例中，所述填充槽的内表面覆盖有锡箔纸。

在一较佳的实施例中，所述装置基体设置于一温度控制板上。

在一较佳的实施例中，所述装置基体的两侧分别设置有吊环。

本发明还提供了一种多孔金属的固化加工工艺，采用了所述的一种多孔金属固化装置，包括以下步骤：

(一)将填充材料放入所述填充槽内，通过所述温度控制板6加热所述装置基体，使填充材料呈熔融状态；

(二)将需加工的多孔金属工件放入所述填充槽内，利用多孔金属工件的渗透性，使填充材料浸入多孔金属工件的孔隙内部；

(三)按照步骤(二)，将需加工的多孔金属工件浸透在填充材料内一段时间，直到填充材料完全填充，同时利用所述流道定向引导多余的填充材料流动，并通过所述第一排出口及第二排出口将填充材料排出至所诉多孔金属固化装置的外部；

(四)调节所述温度控制板，降低所述装置基体的温度，使填充材料在多孔金属工件中凝固，实现多孔金属工件的固化；将固化后的多孔金属工件从填充槽中取出，并更换锡箔纸；重复步骤(一)至步骤(四),完成多孔金属工件的固化；

(五)将固化后的多孔金属工件放入数控加工中心进行铣削，获得所需求的几何结构；

(六)将加工后的多孔金属工件放入所述填充槽内，并调教温度控制板，加热所述装置基体，并在所述填充槽内加入乙醇，浸泡一段时间并进行反复清洗；清洗废液经过所述流道与排出口排出至所述多孔金属固化装置的外部；重复步骤(六)，完成多孔金属工件清洗，获得所需结构的多孔金属，投入使用。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺，保证在机械加工的情况下多孔金属孔结构完整性的加工工艺方法，通过使用相变填充材料填充至多孔金属内部，使得在填充材料的保护下，铣削区域附近的多孔结构不会在切削力的作用下发生扭曲、坍台变形等，保证了被加工多孔金属材料加工前后的微结构及性能的统一，加工结构完整性较之非接触加工无差，且提高了孔金属进行铣削结构的多样性与精确性。

附图说明

图1为本发明优选实施例中多孔金属固化装置的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中流道结构示意图；

图3为本发明优选实施例中多孔金属工件的固化工艺流程示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种多孔金属固化装置，参考图1至2，包括装置基体1、填充槽2、流道3、排出口；所述填充槽2及流道3设置于所述装置基体1上，所述流道3为了引导填充材料300的流向设置于所述填充槽2的周边；所述排出口连通所述流道3；所述流道3自远离所述排出口至靠近所述排出口方向，其竖直方向上的厚度越来越小。所述装置基体1设置有一容置槽，所述填充槽2设置于所述容置槽内，所述填充槽2的外部即所述容置槽内不设置所述填充槽2的槽底具体为所述流道3。所述容置槽内设置有多个填充槽2；所述装置基体1的两侧均设置有排出口，具体分别为第一排出口41、第二排出口42。为了便于填充材料300与填充槽2之间的分离，所述填充槽2的内表面覆盖有锡箔纸。所述装置基体1设置于一温度控制板400上。为了便于本装置的搬运，所述装置基体1的两侧分别设置有吊环5。所述第一排出口41、第二排出口42及吊环5均通过螺栓固定在装置基体1上。

在本实施例中，所述容置槽内设置有4个填充槽2，所述填充槽2呈2×2阵列排列；所述流道3呈田字型分布。

具体来说，所述流道3内相互平行的第一侧边流道31及第二侧边流道32分别连通有第一排出口41及第二排出口42；位于所述第一侧边流道31与第二侧边流道32之间且与所述第一侧边相互平行的流道3具体为第一中间流道33；所述第一侧边流道31、第二侧边流道32及第一中间流道33的厚度均设置为中间薄两边厚结构；位于所述第一侧边流道31与第二侧边流道32之间且与所述第一中间流道33相互垂直的流道3具体为第二中间流道34；所述第二中间流道34的厚度设置为中间厚两边薄的结构。具体来说，所述第一侧边流道31、第二侧边流道32及第一中间流道33的坡度角度，与所述第二中间流道34的坡度角度均为5°。

利用上述的多孔金属固化装置200，下面介绍一下一种多孔金属的固化加工工艺，包括以下步骤：

(一)将填充材料300放入所述填充槽2内，通过所述温度控制板4006加热所述装置基体1，使填充材料300呈熔融状态；

(二)将需加工的多孔金属工件100放入所述填充槽2内，利用多孔金属工件100的渗透性，使填充材料300浸入多孔金属工件100的孔隙内部；

(三)按照步骤(二)，将需加工的多孔金属工件100浸透在填充材料300内一段时间，直到填充材料300完全填充，同时利用所述流道3定向引导多余的填充材料300流动，并通过所述第一排出口41及第二排出口42将填充材料300排出至所诉多孔金属固化装置200的外部；

(四)调节所述温度控制板400，降低所述装置基体1的温度，使填充材料300在多孔金属工件100中凝固，实现多孔金属工件100的固化；将固化后的多孔金属工件100从填充槽2中取出，并更换锡箔纸；重复步骤(一)至步骤(四),完成多孔金属工件100的固化；

(五)将固化后的多孔金属工件100放入数控加工中心进行铣削，获得所需求的几何结构；

(六)将加工后的多孔金属工件100放入所述填充槽2内，并调教温度控制板400，加热所述装置基体1，并在所述填充槽2内加入乙醇，浸泡一段时间并进行反复清洗；清洗废液经过所述流道3与排出口排出至所述多孔金属固化装置200的外部；重复步骤(六)，完成多孔金属工件100清洗，获得所需结构的多孔金属，投入使用。

上述的填充材料300具有100至300℃的相变温度，具有一定的硬度与刚度，并无毒无污染特征，易溶于醇类物质，且不限于一种材料，可由多种材料混合。

本发明提供了一种多孔金属固化装置及一种多孔金属的固化加工工艺，保证在机械加工的情况下多孔金属孔结构完整性的加工工艺方法，通过使用相变填充材料300填充至多孔金属内部，使得在填充材料300的保护下，铣削区域附近的多孔结构不会在切削力的作用下发生扭曲、坍台变形等，保证了被加工多孔金属材料加工前后的微结构及性能的统一，加工结构完整性较之非接触加工无差，且提高了孔金属进行铣削结构的多样性与精确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种多孔金属固化装置，其特征在于包括装置基体、填充槽、流道、排出口；所述填充槽及流道设置于所述装置基体上，所述流道设置于所述填充槽的周边；所述排出口连通所述流道；所述流道自远离所述排出口至靠近所述排出口方向，其竖直方向上的厚度越来越小。

2.根据权利要求1所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述装置基体设置有一容置槽，所述填充槽设置于所述容置槽内，所述填充槽的外部即所述容置槽内不设置所述填充槽的槽底具体为所述流道。

3.根据权利要求2所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述容置槽内设置有多个填充槽；所述装置基体的两侧均设置有排出口，具体分别为第一排出口、第二排出口。

4.根据权利要求3所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述容置槽内设置有4个填充槽，所述填充槽呈2×2阵列排列；所述流道呈田字型分布。

5.根据权利要求4所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述流道内相互平行的第一侧边流道及第二侧边流道分别连通有第一排出口及第二排出口；位于所述第一侧边流道与第二侧边流道之间且与所述第一侧边相互平行的流道具体为第一中间流道；所述第一侧边流道、第二侧边流道及第一中间流道的厚度均设置为中间薄两边厚结构；

位于所述第一侧边流道与第二侧边流道之间且与所述第一中间流道相互垂直的流道具体为第二中间流道；所述第二中间流道的厚度设置为中间厚两边薄的结构。

6.根据权利要求5所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述填充槽的内表面覆盖有锡箔纸。

7.根据权利要求6所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述装置基体设置于一温度控制板上。

8.根据权利要求7所述的一种多孔金属固化装置，其特征在于，所述装置基体的两侧分别设置有吊环。

9.一种多孔金属的固化加工工艺，其特征在于，采用了上述权利要求8所述的一种多孔金属固化装置，包括以下步骤：

(一)将填充材料放入所述填充槽内，通过所述温度控制板6加热所述装置基体，使填充材料呈熔融状态；

(二)将需加工的多孔金属工件放入所述填充槽内，利用多孔金属工件的渗透性，使填充材料浸入多孔金属工件的孔隙内部；

(三)按照步骤(二)，将需加工的多孔金属工件浸透在填充材料内一段时间，直到填充材料完全填充，同时利用所述流道定向引导多余的填充材料流动，并通过所述第一排出口及第二排出口将填充材料排出至所诉多孔金属固化装置的外部；

(四)调节所述温度控制板，降低所述装置基体的温度，使填充材料在多孔金属工件中凝固，实现多孔金属工件的固化；将固化后的多孔金属工件从填充槽中取出，并更换锡箔纸；重复步骤(一)至步骤(四),完成多孔金属工件的固化；

(五)将固化后的多孔金属工件放入数控加工中心进行铣削，获得所需求的几何结构；

(六)将加工后的多孔金属工件放入所述填充槽内，并调教温度控制板，加热所述装置基体，并在所述填充槽内加入乙醇，浸泡一段时间并进行反复清洗；清洗废液经过所述流道与排出口排出至所述多孔金属固化装置的外部；重复步骤(六)，完成多孔金属工件清洗，获得所需结构的多孔金属，投入使用。