CN117483719B - 一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置及工艺，包括：下砂型，其位于下槽中，且所述下砂型的上表面具有第一槽体，所述第一槽体底部具有贯通槽；支撑件，其能够密封贯穿所述贯通槽；以及上砂型，其位于上框中，且所述上砂型的下表面具有第二槽体，所述第二槽体与第一槽体相同，所述第一槽体与第二槽体之间构成一型腔，所述上砂型上还设置有浇口、冒口、排气孔；所述下砂型采用3DP打印技术制作而成；所述型腔中预置有中间件，通过向浇口中浇注钢水，钢水包裹中间件即可构成复合钢板。
Description
技术领域
本发明涉及复合钢板制备技术领域，具体是一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置及工艺。
背景技术
钢板广泛应用在机械、电子、化工、石油、冶金等工业领域，然而传统钢板经轧制变形后，虽具有一定的强韧性，满足普通应用需求，但其耐磨、耐蚀、耐热、抗冲击等性能尚不满足特殊需求。
工业机柜是内置电子元件、电子专用设备及其他输配电及控制设备的良好载体及保护装置，但现有机柜通常由普通钢制板材经形变而成，在无外界干扰时，为内部元器件提供一定的保护作用，但当受到故意破坏时，难以抵抗外界的冲击(破坏)作用，如锤击、切割、火焰烧蚀等，造成设备及器件的损失。这一问题一直困扰设备生产及使用厂家。工业机柜需要一定的防护，以抵御冲击体，有效吸收或分散冲击体的能量。
发明内容
鉴于工业机柜现有防护性能的上述缺陷或不足，期望提供一种耐磨、耐烧蚀、抗冲击的碳化物陶瓷/钢板异质结构复合板及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，包括：
下砂型，其位于下槽中，且所述下砂型的上表面具有第一槽体，所述第一槽体底部具有贯通槽；
支撑件，其能够密封贯穿所述贯通槽；以及
上砂型，其位于上框中，且所述上砂型的下表面具有第二槽体，所述第二槽体与第一槽体相同，所述第一槽体与第二槽体之间构成一型腔，所述上砂型上还设置有浇口、冒口、排气孔；
所述下砂型采用3DP打印技术制作而成；
所述型腔中预置有中间件。
进一步，作为优选，所述中间件为碳化物陶瓷夹层，所述碳化物陶瓷夹层的两侧均匀分布阵列式凸起，所述碳化物陶瓷夹层经热压烧结成形。
进一步，作为优选，所述碳化物陶瓷夹层碳化物为碳化钛。
进一步，作为优选，所述碳化物陶瓷夹层为单层结构，其厚度为2～5mm，所述凸起的高度为0.5～1mm。
进一步，作为优选，所述支撑件的上表面具有对应于所述凸起的凹槽，所述凹槽的数量为2～4个，通过所述支撑件能够抬升所述中间件，使其悬浮于型腔中。
进一步，作为优选，所述下槽上设置有对应于贯通槽的锁紧槽，所述锁紧槽中锁紧连接有锁紧件，通过所述锁紧件能够定位所述支撑件。
进一步，作为优选，所述下槽的两侧延伸设置有转轴，所述转轴转动设置于支架中，所述支架的一侧设置有减速电机，用于驱动所述转轴进行转动，所述支架的另一侧设置有锁紧组件，用于锁紧所述转轴。
进一步，作为优选，所述转轴上固定有伸缩器，两个伸缩器共同连接有多功能板。
进一步，作为优选，所述多功能板为制冷板。
一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备工艺，括如下步骤：
S1.将中间件放置在第一槽体中，并由支撑件进行支撑抬升；
S2.放置上砂型并将下槽与上框进行锁定；
S3.向浇口中注入钢水，凝固后与中间件熔于一体；
S4.呈180°旋转下砂型和上砂型，取出支撑件，通过贯通槽继续浇注钢水，形成完整的复合钢板；
S5.复合钢板经热处理提升中间件与钢体的结合强度。
与现有技术相比，本发明提供了一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置及工艺，具备以下有益效果：
1.本发明实施例中，碳化物陶瓷夹层具有阵列分布的凸起结构，使得碳化物陶瓷夹层与钢体结合性能好。碳化物陶瓷夹层采用碳粉与钛粉热压烧结而成，耐高温、耐磨性好，整体制备工艺简单、成本低，获得的异质结构复合板耐磨、耐烧蚀、抗冲击性能好。
2.本发明实施例中，通过配置支撑件能够使得碳化物陶瓷夹层被悬空设置，便于钢水包裹，便于后续在不损坏碳化物陶瓷夹层的基础上对复合钢板的边缘部分进行打孔处理，另外，在浇注过程中，支撑件与凸起配合能够提升碳化物陶瓷夹层的稳定性；
3.本发明实施例中，设置的减速电机能够轻微摇晃钢水，使之分布更加均匀，并且能够翻转上砂型、下砂型，使得便于后续对支撑件所在部分二次浇注；并且该翻转有利于实现快速下料。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置的主视结构示意图；
图2为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置的俯视结构示意图；
图3为图2的A-A剖视结构示意图；
图4为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置的立体结构示意图；
图5为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置的爆炸结构示意图；
图6为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中下槽和下砂型的立体结构示意图；
图7为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中支撑件的立体结构示意图；
图8为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中减速电机的立体结构示意图；
图9为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中锁紧组件的立体结构示意图；
图10为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中碳化物陶瓷夹层的立体结构示意图；
图11为一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置中复合钢板的平面结构示意图；
图中：1、下砂型；2、下槽；3、上砂型；4、上框；5、复合钢板；6、支撑件；7、锁紧件；8、伸缩器；9、多功能板；10、支架；11、减速电机；12、锁紧组件；13、转轴；51、碳化物陶瓷夹层；52、凸起；53、钢层；31、浇口；32、冒口；101、贯通槽；61、凹槽；121、外架体；122、内环；123、夹爪；124、弹簧；125、驱动臂；126、驱动器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
实施例：请参照图1-11，本发明实施例中，提供了一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，包括：
下砂型1，其位于下槽2中，且所述下砂型1的上表面具有第一槽体，所述第一槽体底部具有贯通槽101；
支撑件6，其能够密封贯穿所述贯通槽101；以及
上砂型3，其位于上框4中，且所述上砂型3的下表面具有第二槽体，所述第二槽体与第一槽体相同，所述第一槽体与第二槽体之间构成一型腔，所述上砂型3上还设置有浇口31、冒口32、排气孔；
所述下砂型1采用3DP打印技术制作而成；
所述型腔中预置有中间件。
3DP打印技术制作而成的下砂型1具有多个优势，例如：
灵活性高：3DP打印技术可以根据设计要求制作各种形状的砂型模具，无需额外的模具制造工艺，可以快速满足不同产品的需求。
精度高：3DP打印技术可以实现高精度的砂型模具制作，可以准确地复制设计图纸中的细节和曲线，提高产品的精度和质量。
生产周期短：相比传统的砂型制造工艺，3DP打印技术可以大大缩短生产周期，减少制造过程中的等待时间，提高生产效率。
最重要的是，3DP打印技术制作的砂型模具可以多次使用，基于此，3DP打印技术制作的砂型模具在使用过程中可能会出现一些损坏或磨损，但可以通过修复来使其再次使用。修复的具体方法如下：
表面修复：如果砂型模具的表面出现了一些小的损坏或磨损，可以使用砂纸或砂轮进行打磨修复。根据损坏的程度，可以选择不同粗细的砂纸或砂轮进行修复，直到表面恢复平整。
补强修复：如果砂型模具的某些部位出现了较大的损坏，可以使用3DP打印技术再次制作相同形状的部件，并使用胶水或其他粘合剂将其粘贴在损坏的部位上，以增强模具的结构和稳定性。
热修复：对于一些较为严重的损坏，可以使用热修复的方法。首先，将砂型模具加热至一定温度，使其软化。然后，使用热熔胶或其他热塑性材料填充损坏的部位，并利用热塑性材料的可塑性将其修复成原来的形状。
需要注意的是，修复后的砂型模具可能会出现一些细微的变形或不完全恢复的情况，因此在使用修复后的模具时需要进行一定的调整和测试，以确保其能够正常使用。此外，定期检查和维护砂型模具的状态也是保证其长期使用的重要措施；
而本实施例中，将下砂型1配置为采用3DP打印技术制作而成，则能够优化修复手段，原因如下：
由于本实施例中，用于制备复合钢板，而复合钢板的结构较为简单，外形往往是矩形；
下砂型1用于提供第一槽体，第一槽体的结构是对应于复合钢板的，如果存在第一槽体磨损的情况，仅需对其进行打磨，将磨损部分打磨消除掉，同时同步打磨其他位置，从而保持第一槽体的外形不变即可；
因此，在制备下砂型1时，可将其高度配置的较大一些，便于后续多次修复，增加重复使用的次数；
当然，上砂型同样可以采用3DP打印技术制作而成，但是考虑到浇注口对于上砂型的影响，以及下料的便捷性等方面，上砂型可采用普通的制备工艺制备而成，如此在取出复合钢板时则破坏上砂型3直接取出即可。
本实施例中，所述中间件为碳化物陶瓷夹层51，所述碳化物陶瓷夹层51的两侧均匀分布阵列式凸起52，所述碳化物陶瓷夹层51经热压烧结成形。
较佳的，所述碳化物陶瓷夹层51碳化物为碳化钛。
碳化钛(Titanium Carbide)是一种化合物，由钛和碳元素组成。它具有高熔点、高硬度和优异的耐磨性能，是一种重要的陶瓷材料。
另外，所述碳化物陶瓷夹层51为单层结构，其厚度为2～5mm，所述凸起52的高度为0.5～1mm。
凸起52能够增加整体的强度，增加碳化物陶瓷夹层51与钢层53的复合效果。
本实施例中，所述支撑件6的上表面具有对应于所述凸起52的凹槽61，所述凹槽61的数量为2～4个，通过所述支撑件6能够抬升所述中间件，使其悬浮于型腔中。
值得一提的是，本实施例中，支撑件6抬升所述中间件的目的是在浇注钢水时，钢水能够全面包裹中间件(钢水凝固形成钢层)，如此则能够保证复合钢板的边缘是由钢层构成；
如此也使得在制备复合钢板时需要分步浇注；
另外，需要注意的是，在碳化钛上钻孔对其有一定影响，具体影响如下：
机械性能：碳化钛硬度高，耐磨性好，在碳化钛上钻孔会破坏其整体稳定性，使其机械性能受到一定影响，导致耐磨性降低。
化学稳定性：碳化钛具有较好的化学稳定性，在常温下不与酸、碱反应，高温下也不易与氧化剂反应。在碳化钛上钻孔会破坏其表面，导致其化学稳定性降低。
因此，本实施例中，钢水能够全面包裹中间件，在后续钻孔(螺纹孔)时，可以在边缘部分钻孔(形成螺纹孔便于与螺栓螺纹连接)，边缘部分由钢水构成，因此不会损坏中间件，因此，本实施例中，钢水能够全面包裹中间件具有重要意义；
另外，由于所述碳化物陶瓷夹层51的两侧均匀分布阵列式凸起52，因此，支撑件6可配置为上表面具有对应于所述凸起52的凹槽61，并且，所述凹槽61的数量为2～4个，那么当利用支撑件6支撑所述中间件时，凹槽与凸起配合能够保证中间件的稳定性，使得其不会随意移动。
本实施例中，所述下槽2上设置有对应于贯通槽101的锁紧槽，所述锁紧槽中锁紧连接有锁紧件7，通过所述锁紧件7能够定位所述支撑件6。
本实施例中，所述下槽2的两侧延伸设置有转轴13，所述转轴13转动设置于支架10中，所述支架10的一侧设置有减速电机11，用于驱动所述转轴13进行转动，所述支架10的另一侧设置有锁紧组件12，用于锁紧所述转轴13。
一方面，在浇注过程中，设置的减速电机能够轻微摇晃钢水，使之分布更加均匀，另一方面，设置的减速电机能够翻转上砂型、下砂型使得便于后续对支撑件所在部分二次浇注；并且该翻转有利于实现快速下料。
所述的锁紧组件12包括：
外架体121，其固定于所述支架10上，且中部具有通孔；
内环122，其一体形成于通孔处，且内环122上开设有多个滑槽；
夹爪123，其径向滑动贯穿所述滑槽，通过多个夹爪123配合可实现对于转轴13的夹持定位；
弹簧124，其连接于所述夹爪123与外架体121之间，在日常情况下，弹簧能够驱动夹爪123锁紧所述转轴13；以及
驱动臂125，其一端与夹爪123铰接，中部与外架体121铰接，另一端与驱动器126铰接，驱动器126可伸缩驱动，从而驱动所述驱动臂125进行偏转，从而可以实现对于夹爪123的驱动，使其解除对于转轴13的夹持定位。
本实施例中，为了保证在翻转上砂型时的稳定性，所述转轴13上固定有伸缩器8，两个伸缩器8共同连接有多功能板9。
通过伸缩器8能够控制多功能板9压紧于所述上砂型3上。
作为较佳的实施例，所述多功能板9为制冷板。
制冷板可以为多种模式，例如，制冷板的内部具有空腔，空腔中放置有冷源；
制冷板能够快速对浇口部分、冒口部分的钢水进行冷却，进而实现对上部分钢水冷却，便于快速成型。
一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备工艺，包括如下步骤：
S1.将中间件放置在第一槽体中，并由支撑件6进行支撑抬升；
S2.放置上砂型3并将下槽2与上框4进行锁定；
S3.向浇口31中注入钢水，凝固后与中间件熔于一体；
S4.呈180°旋转下砂型1和上砂型3，取出支撑件6，通过贯通槽101继续浇注钢水，形成完整的复合钢板；
S5.复合钢板经热处理提升中间件与钢体的结合强度。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：包括：
下砂型(1)，其位于下槽(2)中，且所述下砂型(1)的上表面具有第一槽体，所述第一槽体底部具有贯通槽(101)；
支撑件(6)，其能够密封贯穿所述贯通槽(101)；以及
上砂型(3)，其位于上框(4)中，且所述上砂型(3)的下表面具有第二槽体，所述第二槽体与第一槽体相同，所述第一槽体与第二槽体之间构成一型腔，所述上砂型(3)上还设置有浇口(31)、冒口(32)、排气孔；
所述下砂型(1)采用3DP打印技术制作而成；
所述型腔中预置有中间件；
所述中间件为碳化物陶瓷夹层(51)，所述碳化物陶瓷夹层(51)的两侧均匀分布阵列式凸起(52)，所述碳化物陶瓷夹层(51)经热压烧结成形；
所述支撑件(6)的上表面具有对应于所述凸起(52)的凹槽(61)，所述凹槽(61)的数量为2～4个，通过所述支撑件(6)能够抬升所述中间件，使其悬浮于型腔中；
所述下槽(2)的两侧延伸设置有转轴(13)，所述转轴(13)转动设置于支架(10)中，所述支架(10)的一侧设置有减速电机(11)，用于驱动所述转轴(13)进行转动，所述支架(10)的另一侧设置有锁紧组件(12)，用于锁紧所述转轴(13)；
所述转轴(13)上固定有伸缩器(8)，两个伸缩器(8)共同连接有多功能板(9)。
2.根据权利要求1所述的一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：所述碳化物陶瓷夹层(51)碳化物为碳化钛。
3.根据权利要求1所述的一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：所述碳化物陶瓷夹层(51)为单层结构，其厚度为2～5mm，所述凸起(52)的高度为0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：所述下槽(2)上设置有对应于贯通槽(101)的锁紧槽，所述锁紧槽中锁紧连接有锁紧件(7)，通过所述锁紧件(7)能够定位所述支撑件(6)。
5.根据权利要求1所述的一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：所述多功能板(9)为制冷板。
6.一种具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备工艺，其采用如权利要求1-5任意一项所述的具有碳化物陶瓷夹层的复合钢板的制备装置，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将中间件放置在第一槽体中，并由支撑件(6)进行支撑抬升；
S2.放置上砂型(3)并将下槽(2)与上框(4)进行锁定；
S3.向浇口(31)中注入钢水，凝固后与中间件熔于一体；
S4.呈180°旋转下砂型(1)和上砂型(3)，取出支撑件(6)，通过贯通槽(101)继续浇注钢水，形成完整的复合钢板；
S5.复合钢板经热处理提升中间件与钢体的结合强度。
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