CN218286837U - 一种感应热压成型装置 - Google Patents
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Abstract
一种感应热压成型装置，包括支撑固定装置、轮辐式拉压力传感器、上位机、分离式液压千斤顶、手动液压泵、循环水冷却装置、模具、高频感应加热控制箱、加热线圈和热电偶；分离式液压千斤顶置于轮辐式拉压力传感器上并与手动液压泵连接；循环水冷却装置包括循环水储存器、水管、水箱和水泵，循环水储存器置于分离式液压千斤顶上，模具置于所述循环水储存器上，加热线圈缠绕固定于套筒的外层，加热线圈与高频感应加热控制箱连接，所述热电偶插入套筒中以监测样品的热压温度。本发明的装置适用范围广泛，可精确制备各种小尺寸的金属复合材料，满足科研研究工作的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料加工成型技术领域，尤其涉及一种感应热压成型装置.
背景技术
经多年的发展，金属复合材料的制备工艺现在已经有粉末冶金法、热轧冷轧法、大塑性变形法、热压成型法、爆炸复合法、焊接法等。其中热压成型工艺具有突出的批量生产制造优势，它是指将一定量的热压原料放入模具中，通过一定的温度和压力，将原材料加工成型的过程。伴随着不断涌现而出的新型材料，热压成型工艺的应用范围越来越广，其制作工艺技术也呈现出多元化发展趋势，不仅带动了热压成型技术的改革，还促进了热压成型设备的创新。
虽然现有的热压成型设备种类众多，且基本都已投入到生产中，但是其工艺生产局限性大、效率低、成本高。专利号CN209632013U的专利文献公开了一种金属板材热压成型装置，包括底箱、支撑顶板和保护机构。该金属板材热压成型装置在瞬间热压的过程，通过保护机构缓冲吸收瞬间的巨大压力，起到保护作用；同时通过热压板下压，以及底部的底压板上升共同作用增大二者间的压力，压力变化区间范围广，可应用于不同的金属板材。但是，在科研实践中，实用新型人发现不同金属板材的压制成型受热压温度的影响是极大的，该装置在控温方面并不完善。
除此之外，对于科研研究工作而言，为探究实验方案的可行性且考虑到低成本、高效率、实验方便及安全等问题，试验样品尺寸一般较小，而现有的制备金属复合材料的设备基本都是大规模的，如果制备小尺寸的试验样品难以控制工艺参数，将导致实验数据不精确。因此，设计一种使用便捷、成本低且可应用到科研工作中的金属复合材料的热压成型装置意义重大。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种结构简单可制备金属复合材料的感应热压成型装置，该装置可精确制备各种小尺寸的金属复合材料，满足常规科研研究工作的需要。
为了达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现的：
一种感应热压成型装置，包括支撑固定装置、轮辐式拉压力传感器、上位机、分离式液压千斤顶、手动液压泵、循环水冷却装置、模具、高频感应加热控制箱、加热线圈和热电偶；
所述支撑固定装置包括顶板、底板和支撑柱，支撑柱固定于顶板和底板之间，所述轮辐式拉压力传感器置于底板上并与上位机连接，分离式液压千斤顶置于轮辐式拉压力传感器上并与手动液压泵连接；
所述循环水冷却装置包括循环水储存器、水管、水箱和水泵，循环水储存器置于分离式液压千斤顶上，水泵置于水箱中并通过水管与循环水储存器连接；
所述模具由上模、下模和套筒组成，上模和下模分别插在套筒的上方和下方，模具置于所述循环水储存器上，加热线圈缠绕固定于套筒的外层，加热线圈与高频感应加热控制箱连接，所述热电偶插入套筒中以监测样品的热压温度。
优选的，所述支撑固定装置采用高强度不锈钢制成，支撑柱设有6根，分列于顶板和底板的两侧。
优选的，所述循环水储存器采用不锈钢制成，循环水储存器为内部中空且密封的圆柱体，所述循环水储存器的两侧设有进水口和出水口。
优选的，所述模具采用耐高温、高导热、高强度硬度的12Cr不锈钢材料制成。
优选的，所述加热线圈在模具外的缠绕匝数为3匝。
优选的，所述顶板和底板的尺寸为420mm*420mm*420mm；支撑柱为长620mm、直径为40mm的圆柱；上模和下模的高为120mm、直径为42mm；套筒的高为200mm、外径80mm、内径42mm；循环水储存器的外径为80mm、内径为70mm，高20mm。
本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型装置适用范围广泛，可精确制备各种小尺寸的金属复合材料，满足科研研究工作的需求。
2、本实用新型装置结构件组装便捷灵活，构件及模具的更换和检修非常方便，其规模大小可根据所需设计不同尺寸。
3、本实用新型装置通过高频感应加热控制箱设置输出功率分阶段热压，在压制的同时升高温度，相比于热锻来说，该装置的控温控压效果好，可使样品在固定温度下变形，提高样品界面结合率。
4、本实用新型装置具有控温控压稳定、效率高、生产局限性小、寿命长、结构简单、成本低的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型整体结构模型图；
图2是所述模具的结构示意图；
图3是本实施例中20层沉积石墨烯铜箔片堆叠图；
图4是本实施例中热压后石墨烯/铜复合坯料的图片；
图5是本实施例中石墨烯/铜复合坯料拉伸后的图片；
图6是本实施例中石墨烯/铜复合坯料拉伸后在100x显微镜下的结构图；
图7是本实施例中石墨烯/铜复合坯料拉伸后在1000x显微镜下的结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、顶板，2、底板，3、支撑柱，4、螺帽，5、轮辐式拉压力传感器，6、上位机，7、分离式液压千斤顶，8、手动液压泵，9、循环水储存器，10、水泵，11、水箱；12、上模，13、下模，14、套筒，15、样品，16、加热线圈，17、高频感应加热控制箱，18、热电偶，19、插孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实施例中，本实施例中支撑固定装置采用高强度含Fe不锈钢，其上下板尺寸为420mm×420mm×40mm，支撑柱直径40mm、长620mm、两端螺纹部分分别长60mm；轮辐式拉压力传感器采用的量程为0-100t，直径280mm；分离式液压千斤顶承载载荷0-100t，行程150mm；高频感应加热控制箱采用温控系统、冷却循环系统和电源控制系统一体的小型高频感应加热机，可调功率5千瓦，温度达到500-600℃，加热线圈内径比模具稍大，匝数为3；模具采用耐高温、高导热且强度高的12Cr不锈钢材料，上模和下模的直径42mm、高120mm，套筒内径42mm、外径80mm、高200mm，套筒中间部位预留两个小孔，孔深为17mm(套筒的壁厚为19mm，未穿透的套筒厚度为2mm)；循环水储存器外径80mm、内径70mm、高20mm，透明水管若干，水泵2个。
如图1-2所示，一种感应热压成型装置，包括支撑固定装置、轮辐式拉压力传感器5、上位机6、分离式液压千斤顶7、手动液压泵8、循环水冷却装置、模具、高频感应加热控制箱17、加热线圈16和热电偶18；
所述支撑固定装置包括顶板1、底板2和支撑柱3，支撑柱3固定于顶板1和底板2之间，所述轮辐式拉压力传感器5置于底板2上并与上位机6连接，分离式液压千斤7顶置于轮辐式拉压力传感器5上并与手动液压泵8连接；
所述循环水冷却装置包括循环水储存器9、水管、水箱11和水泵10，循环水储存器9置于分离式液压千斤顶7上，水泵10置于水箱11中并通过水管与循环水储存器9连接；
所述模具由上模12、下模13和套筒14组成，模具置于所述循环水储存器9上，加热线圈16缠绕固定于套筒14的外层，加热线圈16与高频感应加热控制箱17连接，套筒14的中间部位两侧开有插孔19，插孔未贯穿套筒内壁且距离内表面2mm，所述热电偶18插入插孔19中以监测样品的热压温度。
本实施例中，所述支撑固定装置采用高强度不锈钢制成，顶板1和底板2上各开有6个连接孔，支撑柱3设有6根且尾部带有螺纹，支撑柱插接于顶板和底板的连接孔中且支撑柱的两端螺纹连接有螺帽。
所述循环水储存器9采用不锈钢制成，循环水储存器9为内部中空且密封的圆柱体，所述循环水储存器9的两侧设有进水口和出水口。
本装置的一个具体的应用为：将样品放置在下模上，然后将上模和下模分别从套筒14的上方和下方插入，按压手动液压泵8，分离式液压千斤顶7将上升并挤压下模，而下模将抵持于顶板1上，上模和下模将对两者之间的样品进行挤压；打开高频感应加热控制箱17，其将通过加热线圈16对套筒14进行加热，而套筒14一侧插入的热电偶18可实时监测套筒14的工作温度，当温度达到预定温度时，停止升温，上模和下模之间的挤压力可通过轮辐式拉压力传感器5进行监测并通过上位机进行观察，当挤压力达到预定值时，停止按压手动液压泵8，持续热压2小时；热压完成后，打开水泵10，水泵将水箱11中的冷却水从进水口泵入至循环水储存器9中并从出水口将升温的冷却水抽出，水泵将水箱中的冷却水循环泵入循环水储存器9中并抽出的过程中达到对模具的降温。
本实例中结合石墨烯增强铜基层状复合材料的制备对本实用新型进一步说明：将厚度0.1mm的高纯铜箔剪切成直径40mm的圆片，用砂纸磨去表面氧化物及杂质，然后通过电泳沉积将少层石墨烯沉积到铜箔表面，再将表面沉积石墨烯的铜箔一层一层堆叠，堆叠层数20层、厚2mm(如图3所示)，将堆叠样品装入模具进行热压处理。首先，在压力60t条件下冷压1h，排除层间氧气，然后温度缓慢上升至500℃，继续在压力60t条件下热压2小时，待模具冷却之后取出成型样品，测量样品厚度为1.2mm，压下量40％。热压成型后样品(如图4所示)进行拉伸实验，而拉伸后的样品如图5所示，对图5所示样品通过SEM电子显微镜观察断口形貌和复合界面情况，其结果如附图3所示，从断口形貌图6和图7可以清晰地看出，经过热压成型后石墨烯/铜复合材料微观形貌为层状结构，且结合界面呈平直态，显微组织中含有大量韧窝，表现为韧性断裂。这是因为热压温度的提升加速了原子的热振动，以及挤压过程中载荷强化，使石墨烯原子和铜原子扩散加剧，原子之间充分接触，石墨烯/铜界面结合率增大，从而获得界面结合良好的热压成型层状复合材料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
Claims (4)
1.一种感应热压成型装置，其特征在于，包括支撑固定装置、轮辐式拉压力传感器、上位机、分离式液压千斤顶、手动液压泵、循环水冷却装置、模具、高频感应加热控制箱、加热线圈和热电偶；
所述支撑固定装置包括顶板、底板和支撑柱，支撑柱固定于顶板和底板之间，所述轮辐式拉压力传感器置于底板上并与上位机连接，分离式液压千斤顶置于轮辐式拉压力传感器上并与手动液压泵连接；
所述循环水冷却装置包括循环水储存器、水管、水箱和水泵，循环水储存器置于分离式液压千斤顶上，水泵置于水箱中并通过水管与循环水储存器连接；
所述模具由上模、下模和套筒组成，上模和下模分别插在套筒的上方和下方，模具置于所述循环水储存器上，加热线圈缠绕固定于套筒的外层，加热线圈与高频感应加热控制箱连接，所述热电偶插入套筒中以监测样品的热压温度。
2.根据权利要求1所述的一种感应热压成型装置，其特征在于，所述支撑固定装置采用高强度不锈钢制成，支撑柱设有6根，分列于顶板和底板的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种感应热压成型装置，其特征在于，所述循环水储存器采用不锈钢制成，循环水储存器为内部中空且密封的圆柱体，所述循环水储存器的两侧设有进水口和出水口。
4.根据权利要求1所述的一种感应热压成型装置，其特征在于，所述模具采用耐高温、高导热、高强度硬度的12Cr不锈钢材料制成。
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| CN117208602B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-03-08 | 江苏道金智能制造科技股份有限公司 | 环式石墨化填料装置及填料方法 |
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