CN111653253A - 一种液态金属块体非晶吹打乐器及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属块体非晶吹打乐器及其制备工艺，吹打乐器由液态金属块体非晶合金制成，制备工艺包括以下步骤：高温融化、产品胚件成型、精度检测、精打磨、抛光，液态金属非晶合金在700℃～1050℃的温度下融化，得到合金浇注液，以100‑300mpa/cm2的高压填充入模具内，冷却至200℃～450℃，得到产品胚件；本发明公开的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，利用液态金属块体非晶合金制作吹打乐器，可使乐器产生一些新的音色元素，同时用液态金属块体非晶合金制作乐器，可以保证乐器的高精密度的技术要求，能通过模具进行标准化，批量化的生产。

Description

一种液态金属块体非晶吹打乐器及其制备工艺
技术领域
本发明涉及乐器制备领域，具体是一种液态金属块体非晶吹打乐器及其制备工艺。
背景技术
随着人类生活品质的不断提升，人类对音乐及乐器的要求也越来越需要有新的突破，传统的乐器在经过历年的发展，各方面的制备技术已经达到精益求精的地步，但是现有的吹打乐器也存在一些问题，例如部分乐器如竹笛很难找到完全相同的标准原材料而制作出一批音色及其近似的产品,另外现有的吹打乐器的制作工艺不能保证产品的高精密度的技术要求，不能通过模具进行标准化，批量化成型，而且用传统的材料和制作工艺使产品外壁容易被腐蚀，保存时间有限，内壁发生氧化，发生氧化变黑的情况，导致音色降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态金属块体非晶吹打乐器及其制备工艺，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种液态金属块体非晶吹打乐器，吹打乐器由液态金属块体非晶合金制成，液态金属块体非晶合金具有超弹性、高硬度、不变形、耐腐蚀等优势，其性能优秀于其他传统材料，用于吹打乐器的制造能产生一种新的音色元素，丰富乐器演奏的整体效果，同时液态金属块体非晶产品的制备工艺可以保证产品的高精密度的技术要求，能通过模具进行标准化，批量化成型。
所述吹打乐器为笛子，所述吹打乐器也可以为箫、笙、唢呐、锣等其它吹打乐器。
一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、高温融化；
步骤二、产品胚件成型；
步骤三、精度检测；
步骤四、精打磨；
步骤五、抛光；
优选的，一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、高温融化：先对感应熔炼炉坩埚内抽真空充入惰性气体，再将液态金属非晶合金送入感应熔炼炉的坩埚内，液态金属非晶合金在700℃～1050℃的温度下融化，得到合金浇注液，熔炼时长为20s～180s，使整个融化过程处于一个无氧化反应环境，消除了任何形式的孔隙或者收缩，有效的避免了液态金属非晶合金在加工过程中被氧化，达到基本没沙孔无氧化的效果，合金浇注液持续保持在真空条件下控制并防止氧化；
步骤二、产品胚件成型：将模具抽真空，合金浇注液以100-300mpa/cm2的高压填充入模具内，以实现快速冷却而形成大块非晶合金.由于合金浇注液以对模具腔的充填速度很快,并保持较大的压力,这种方法具有更快的冷却速率,更有利于形成大块非晶合金，冷却至200℃～450℃，得到产品胚件，成型时长为10s以内，该合金浇注液的冷却速率,不容易造成非均匀形核以至影响大块非晶合金的形成，液态金属非晶合金通过模具成型，可以轻松实现乐器管壁上凸起的精密复杂图案，而一般的管件胚料很难做到；
步骤三、精度检测：首先用夹具夹紧产品胚件，再用位移式传感器检测产品胚件的长度、厚度和开孔的口径大小，接着将检测到的数据和标准数据做对比，根据对比结果将产品胚件分为合格、再加工和不合格三类，设产品胚件的数据和标准数据相同，则误差为0，产品胚件的数据大于标准数据，则误差为正，产品胚件的数据小于标准数据，则误差为负数，其中误差是-0.05～0.05mm的为合格的产品胚件，误差大于0.05mm的是再加工的产品胚件，误差小于-0.05mm的是不合格的产品胚件，该精度检测的方式在精加工的初期就对产品胚件做了筛选，杜绝了后续工艺造成的时间成本、人力成本等的浪费，防止了原材料的浪费，对吹打乐器的精度做了有效控制；
步骤四、精打磨：先对产品胚件第一次打磨，打磨压力为7～9psi，打磨转速为160～190rpm，第一次打磨是对产品胚件的毛刺、圆面部位进行打磨，再对产品胚件第一次清洗，清洗液的流量为1000～1300ml/min，清洗液是常规的清洗液，清除打磨后的碎屑杂质残留，辅助第二次打磨，接着对产品胚件第二次打磨，打磨压力为3～4psi，打磨转速为120～140rpm，第二次打磨可以获得相对平坦光亮的产品表面，然后对产品胚件第二次清洗，第二次清洗用于洗去产品胚件表面的杂质，清洗液的流量为1000～1300ml/min，最后将产品胚件烘干；
步骤五、抛光：先对合格的产品胚件进行预处理，再对产品胚件进行抛光，然后洗涤残留液并吹干，抛光是为了产品胚件的表面具有更好的金属光泽，降低产品胚件表面的粗糙度，提高表面亮度。
优选的，所述步骤三中产品胚件根据对比结果分为合格、再加工和不合格三类，合格的产品胚件进行步骤四的工艺，不合格的产品胚件做废弃处理，再加工的产品胚件用铣床、砂轮进行打磨后重新进入步骤三的工艺，节省了原材料，较大限度的减少了浪费。
优选的，所述步骤四中第一次清洗的时长为120～150s，所述第二次清洗的时长为20～40s，所述烘干温度为70～90℃。
优选的，所述步骤五中操作时，先将产品胚件在常温下水洗烘干，再将产品胚件置入30℃的抛光液中处理20min，产品胚件浸泡在抛光液内，产品胚件在高温融化和成型的过程中如果形成氧化层，则该抛光液对此氧化层进行溶解去除，降低产品胚件表面的粗糙度，提高表面亮度，接着在70℃下用6g/L磷酸钠溶液去除产品胚件上的残留液90s，碱性的磷酸钠溶液和酸性的抛光液发生反应将其脱洗下来；所述抛光液包括800mL/L的过氧化氢、12mL/L的硫酸、90mL/L的乙醇、0.5g/L的脂肪醇聚氧乙烯。
优选的，经过所述步骤二成型的胚件管件的壁厚是0.8～3.5mm，经过所述步骤四处理后的产品胚件的壁厚是0.7～3.5mm，经过所述步骤五抛光后的产品胚件的壁厚是0.6～3.4mm。
优选的，还包括将抛光后的产品胚件进行激光雕刻：用激光雕刻器在所述产品胚件上雕刻花纹，激光雕刻技术刻出来的花纹没有刻痕，产品胚件表面依然光滑，花纹不会磨损，用作装饰，使乐器表面更精美。
优选的，还包括将抛光后的产品胚件用覆盖漆粉或真空镀膜的方式为产品胚件的外壁上色，漆粉在静电作用下，会均匀的吸附于精制产品的外表面，然后经过高温烘烤流平固化，形成涂层，使精制产品表面获得更好的耐腐蚀性能和外观，真空镀膜已经广泛应用于金属上色，这种方式上色稳定性好，不容易脱膜，耐磨。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、液态金属块体非晶合金跟钛合金、不锈钢对比其弹性性能以数倍的结果超出，将会产生不一样的共振效果，产生不同于传统材料的音色，且无需经过其它处理其硬度在45-55度之间，完全满足吹打乐器的硬度要求，同时该材料具有超过的屈服强度，不易发生形变，且液态金属块体非晶合金耐腐蚀、产品表面不会被氧化发黑，使用时间长，易保存；
2、本发明精度检测的方式在成型后就对产品胚件做了筛选，杜绝了后续工艺造成的时间成本、人力成本等的浪费，防止了原材料的浪费，对吹打乐器的精度做了有效控制；
3、本发明在精打磨过程中使用机械和化学结合的打磨方式，打磨后产品表面没有划痕，又没有杂质，且经过精确的打磨速度、打磨压力和清洗速度，使产品胚件表面几乎没有杂质留存，为后续的抛光工艺提供了很优异的抛光条件，抛光处理中将产品胚件浸泡在抛光液内，产品胚件在高温融化和成型的过程中如果形成氧化层，则该抛光液对此氧化层进行溶解去除，降低产品胚件表面的粗糙度，提高表面亮度，形成平坦光滑的表面；
4、将液态金属非晶合金用高压填充进入模具成型的方式，可以轻松实现乐器管壁上凸起的精密复杂图案，而一般的管件胚料很难做到。
5、本申请实际操作时，可选择液态金属与其他材料进行任意组合以制备得到笛子，如：利用液态金属制备笛子部件，制备得到部分为竹木、部分为液态金属的组合型笛子。
附图说明
图1为本发明一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺流程图。
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。
实施例1：一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、高温融化：先对感应熔炼炉坩埚内抽真空充入惰性气体，再将液态金属非晶合金送入感应熔炼炉的坩埚内，液态金属非晶合金在700℃的温度下融化，得到合金浇注液，熔炼时长为180s；
步骤二、产品胚件成型：将模具抽真空，合金浇注液以100mpa/cm2的高压填充入模具内，冷却至200℃，得到产品胚件，成型时长为8s，得到胚件管件的壁厚是0.8mm；
步骤三、精度检测：首先用夹具夹紧产品胚件，再用位移式传感器检测产品胚件的长度、厚度和开孔的口径大小，接着将检测到的数据和标准数据做对比，产品胚件的误差为0.01；
步骤四、精打磨：先对产品胚件第一次打磨，打磨压力为7psi，打磨转速为160rpm，再对产品胚件第一次清洗，清洗液的流量为1000ml/min，清洗的时长为120s，接着对产品胚件第二次打磨，打磨压力为3psi，打磨转速为120rpm，然后对产品胚件第二次清洗，清洗液的流量为1000ml/min，清洗的时长为20s，最后将产品胚件烘干，烘干温度为70℃，得到产品胚件的壁厚是0.7mm。
步骤五、抛光：先对合格的产品胚件进行预处理，再对产品胚件进行抛光，然后洗涤残留液并吹干，具体为先将产品胚件在常温下水洗烘干，再将产品胚件置入30℃的抛光液中处理20min，接着在70℃下用6g/L磷酸钠溶液去除产品胚件上的残留液90s；抛光液包括800mL/L的过氧化氢、12mL/L的硫酸、90mL/L的乙醇、0.5g/L的脂肪醇聚氧乙烯，得到产品胚件的壁厚是0.6mm。
实施例2：一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、高温融化：先对感应熔炼炉坩埚内抽真空充入惰性气体，再将液态金属非晶合金送入感应熔炼炉的坩埚内，液态金属非晶合金在1050℃的温度下融化，得到合金浇注液，熔炼时长为20s；
步骤二、产品胚件成型：将模具抽真空，合金浇注液以300mpa/cm2的高压填充入模具内，冷却至450℃，得到产品胚件，成型时长为6s，得到胚件管件的壁厚是3.5mm；
步骤三、精度检测：首先用夹具夹紧产品胚件，再用位移式传感器检测产品胚件的长度、厚度和开孔的口径大小，接着将检测到的数据和标准数据做对比，产品胚件的误差为0.03；
步骤四、精打磨：先对产品胚件第一次打磨，打磨压力为9psi，打磨转速为190rpm，再对产品胚件第一次清洗，清洗液的流量为1300ml/min，清洗的时长为150s，接着对产品胚件第二次打磨，打磨压力为4psi，打磨转速为140rpm，然后对产品胚件第二次清洗，清洗液的流量为1300ml/min，清洗的时长为40s，最后将产品胚件烘干，烘干温度为90℃，得到产品胚件的壁厚是3.5mm。
步骤五、抛光：先对合格的产品胚件进行预处理，再对产品胚件进行抛光，然后洗涤残留液并吹干，具体为先将产品胚件在常温下水洗烘干，再将产品胚件置入30℃的抛光液中处理20min，接着在70℃下用6g/L磷酸钠溶液去除产品胚件上的残留液90s；抛光液包括800mL/L的过氧化氢、12mL/L的硫酸、90mL/L的乙醇、0.5g/L的脂肪醇聚氧乙烯，得到产品胚件的壁厚是3.4mm。
实施例3：一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、高温融化：先对感应熔炼炉坩埚内抽真空充入惰性气体，再将液态金属非晶合金送入感应熔炼炉的坩埚内，液态金属非晶合金在900℃的温度下融化，得到合金浇注液，熔炼时长为100s；
步骤二、产品胚件成型：将模具抽真空，合金浇注液以200mpa/cm2的高压填充入模具内，冷却至350℃，得到产品胚件，成型时长为7s以，得到胚件管件的壁厚是2.4mm；
步骤三、精度检测：首先用夹具夹紧产品胚件，再用位移式传感器检测产品胚件的长度、厚度和开孔的口径大小，接着将检测到的数据和标准数据做对比，产品胚件的误差为-0.03；
步骤四、精打磨：先对产品胚件第一次打磨，打磨压力为8psi，打磨转速为175rpm，再对产品胚件第一次清洗，清洗液的流量为1200ml/min，清洗的时长为135s，接着对产品胚件第二次打磨，打磨压力为3.5psi，打磨转速为130rpm，然后对产品胚件第二次清洗，清洗液的流量为1200ml/min，清洗的时长为30s，最后将产品胚件烘干，烘干温度为80℃，得到产品胚件的壁厚是2.2mm。
步骤五、抛光：先对合格的产品胚件进行预处理，再对产品胚件进行抛光，然后洗涤残留液并吹干，具体为先将产品胚件在常温下水洗烘干，再将产品胚件置入30℃的抛光液中处理20min，接着在70℃下用6g/L磷酸钠溶液去除产品胚件上的残留液90s；抛光液包括800mL/L的过氧化氢、12mL/L的硫酸、90mL/L的乙醇、0.5g/L的脂肪醇聚氧乙烯，得到产品胚件的壁厚是2mm。
实施例1-3中制备的笛子均满足《中华人民共和国轻工行业标准》对笛子的规格要求，其定调以第三孔为准，小字一组a音为440Hz，在连续吹奏的情况下，高级品音高变化不超过±30音分。
实验检测：对实施例1-3中制备的笛子进行检测，包括：
(1)硬度检测：具体是指将试样以1500kgf的试验力，将直径为10mm的硬质合金球或碳化钢球压入被测试样表面计算得到硬度；
(2)屈服强度：用拉力试验机直接测试得到被测试样的屈服强度；
(3)盐雾测试：采用5％的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围(6.5～7.2)作为喷雾用的溶液，用试验机将氯化纳溶液,以雾状喷于笛子表面，和盐雾测试标准作对比，得到盐雾测试结构；
记录检测结果，得到如下数据：
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 普通钢材笛子
硬度(度) 45 55 50 40
屈服强度(MPa) 320 400 350 200
盐雾测试 合格 合格 合格 不合格
根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：相比于传统的普通钢材笛子，实施例1-3中制备的笛子其硬度、屈服强度均有较大提升，这充分说明了本发明完全满足吹打乐器的硬度要求，且盐雾测试均通过，同时液态金属块体非晶合金具有超过的屈服强度，抗氧化性能和耐腐蚀性能都比较优秀，具有较高的实用性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种液态金属块体非晶吹打乐器，其特征在于，吹打乐器由液态金属块体非晶合金制成。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器，其特征在于，所述吹打乐器为笛子。
3.一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、高温融化；
步骤二、产品胚件成型；
步骤三、精度检测；
步骤四、精打磨；
步骤五、抛光。
4.根据权利要求3所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、高温融化：先对感应熔炼炉坩埚内抽真空充入惰性气体，再将液态金属非晶合金送入感应熔炼炉的坩埚内，液态金属非晶合金在700℃～1050℃的温度下融化，得到合金浇注液，熔炼时长为20s～180s；
步骤二、产品胚件成型：将模具抽真空，合金浇注液以100-300mpa/cm2的高压填充入模具内，冷却至200℃～450℃，得到产品胚件，成型时长为10s以内；
步骤三、精度检测：首先用夹具夹紧产品胚件，再用位移式传感器检测产品胚件的长度、厚度和开孔的口径大小，接着将检测到的数据和标准数据做对比，根据对比结果将产品胚件分为合格、再加工和不合格三类；
步骤四、精打磨：先对产品胚件第一次打磨，打磨压力为7～9psi，打磨转速为160～190rpm，再对产品胚件第一次清洗，清洗液的流量为1000～1300ml/min，接着对产品胚件第二次打磨，打磨压力为3～4psi，打磨转速为120～140rpm，然后对产品胚件第二次清洗，清洗液的流量为1000～1300ml/min，最后将产品胚件烘干；
步骤五、抛光：先对合格的产品胚件进行预处理，再对产品胚件进行抛光，然后洗涤残留液并吹干。
5.根据权利要求4所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中产品胚件根据对比结果分为合格、再加工和不合格三类，合格的产品胚件进行步骤四的工艺，不合格的产品胚件做废弃处理，再加工的产品胚件用铣床、砂轮进行打磨后重新进入步骤三的工艺。
6.根据权利要求4所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，所述步骤四中第一次清洗的时长为120～150s，所述第二次清洗的时长为20～40s，所述烘干温度为70～90℃。
7.根据权利要求4所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，所述步骤五中操作时，先将产品胚件在常温下水洗烘干，再将产品胚件置入30℃的抛光液中处理20min，接着在70℃下用6g/L磷酸钠溶液去除产品胚件上的残留液90s；所述抛光液包括800mL/L的过氧化氢、12mL/L的硫酸、90mL/L的乙醇、0.5g/L的脂肪醇聚氧乙烯。
8.根据权利要求4所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，经过所述步骤二成型的胚件管件的壁厚是0.8～3.5mm，经过所述步骤四处理后的产品胚件的壁厚是0.7～3.5mm，经过所述步骤五抛光后的产品胚件的壁厚是0.6～3.4mm。
9.根据权利要求3～8任意一项所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，还包括将抛光后的产品胚件进行激光雕刻：用激光雕刻器在所述产品胚件上雕刻花纹。
10.根据权利要求3～8任意一项所述的一种液态金属块体非晶吹打乐器的制备工艺，其特征在于，还包括将抛光后的产品胚件用覆盖漆粉或真空镀膜的方式为产品胚件的外壁上色。
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