本發(fā)明涉及的是一種工程材料的制備裝置及制備方法，具體涉及一種點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備裝置及制備方法。

背景技術(shù)：

點陣結(jié)構(gòu)是上下面板內(nèi)夾型芯的多孔結(jié)構(gòu)，其中型芯內(nèi)的桿件按照一定周期有序排列。點陣結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)韌、抗爆炸沖擊、吸聲和吸收電磁波、隔熱和散熱等優(yōu)點，因其具備優(yōu)良的力學(xué)性能和多功能可設(shè)計性，在航空航天、高鐵、汽車、船舶等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，也吸引了國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行研究。目前力學(xué)性能的基本理論已經(jīng)完善，但制備裝置和工藝有待創(chuàng)新和提高，現(xiàn)有工藝設(shè)備出的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與理論預(yù)測性能往往有較大差別，制備工藝好壞直接影響結(jié)構(gòu)的安全性，因此，在點陣結(jié)構(gòu)的應(yīng)用推廣中制備裝置和工藝方法尤為重要。

點陣結(jié)構(gòu)中的型芯一般采用鎂合金或鋁合金材料，對于復(fù)合材料點陣結(jié)構(gòu)常采用熔芯成型技術(shù)制備，為了能使桿件纖維束穿插可熔性合金型芯，需要預(yù)先制備帶孔洞的型芯。開孔常有兩種方法：一種是成型完成后進(jìn)行機(jī)械鉆孔，如果在內(nèi)部鉆大量不同角度的斜孔時,這種方法工作效率較低，精度也難以保證；另外，對于低熔點合金，鉆孔時產(chǎn)生高溫會融化金屬，鉆頭可能被卡死，故不宜采用機(jī)械鉆孔方法。另一種方法是采用砂型的方法，在制備時連同孔洞一起鑄造，待冷卻后取出孔內(nèi)填充芯，該方法制造復(fù)雜、鑄件表面質(zhì)量差、尤其對細(xì)小高精度的孔洞難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)效率高、成孔質(zhì)量好的點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種操作簡單、成本低的點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備方法。

本發(fā)明的點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備裝置包括上部為敞口的鑄模，還包括橫梁和開孔內(nèi)芯，鑄模上口的一對對應(yīng)邊上有卡槽，鑄模底部布置有第一磁鐵，橫梁上布置有第二磁鐵，橫梁的兩端置于所述卡槽中，開孔內(nèi)芯的兩端分別通過第一磁鐵和第二磁鐵固定于鑄模底部與橫梁上。

所述開孔內(nèi)芯由熱膨脹率高于鑄件的材料制成。

所述的開孔內(nèi)芯的截面形狀為圓形、方形、三角形、六邊形或橢圓形。

本發(fā)明的點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備方法為：

(1)根據(jù)鑄件內(nèi)腔預(yù)留孔的形狀和長度加工開孔內(nèi)芯；

(2)根據(jù)鑄件內(nèi)腔預(yù)留孔在鑄件上端的位置，在鑄模上口的一對對應(yīng)邊上加工卡槽；

(3)根據(jù)鑄件內(nèi)腔預(yù)留孔在鑄件下端的位置，在鑄模底部第一磁鐵；

(4)將開孔內(nèi)芯下端吸附在第一磁鐵上；

(5)將橫梁卡入卡槽中；

(6)調(diào)整開孔內(nèi)芯上端位置，使其吸附在橫梁上的第二磁鐵下部；

(7)加熱至合金澆鑄溫度后，澆入熔融合金達(dá)到設(shè)計液面；

(8)待其凝固冷卻后，取出橫梁，拔出開孔內(nèi)芯，將鑄件從鑄模中脫出。

本發(fā)明應(yīng)用開孔內(nèi)芯冷縮大于低熔點合金的原理，采用磁鐵吸附固定開孔內(nèi)芯的手段，達(dá)到自然脫模、方便定位的目的。與傳統(tǒng)點陣結(jié)構(gòu)制備方法相比，具有操作簡單，生產(chǎn)效率高、成孔質(zhì)量好、成本低的特點。

本發(fā)明可以取得以下有益效果：

(1)本發(fā)明成型工藝過程易操作。利用磁鐵將開孔內(nèi)芯固定在鑄模上設(shè)計的位置，注入液態(tài)合金，待其冷卻后取出橫梁，拔出開孔內(nèi)芯，最終從鑄模中脫出鑄件，整個操作步驟簡單，便于操作。

(2)本發(fā)明成孔精度高、孔洞表面質(zhì)量好。鑄模和橫梁的內(nèi)嵌磁鐵能很好地固定開孔內(nèi)芯，保證其在澆鑄過程中不發(fā)生移動。由于磁鐵吸附開孔內(nèi)芯下表面，所以孔洞能很好地貫穿鑄件。使用本發(fā)明形成的孔洞表面比機(jī)械鉆孔方法的光潔度好，并且可以根據(jù)設(shè)計要求可形成圓形、方形、三角形或其他異形孔。

(3)本發(fā)明裝配化程度高、生產(chǎn)效率高，成本低。裝置脫模后能重復(fù)使用，能大幅降低模具產(chǎn)生的費用。

(4)本發(fā)明不需要機(jī)床再對鑄件進(jìn)行二次加工，對機(jī)械設(shè)備要求低。

附圖說明

圖1是開孔內(nèi)芯；

圖2是鑄模的正視圖；

圖3是鑄模的俯視圖；

圖4是鑄模的側(cè)視圖；

圖5是橫梁的俯視圖；

圖6是橫梁的側(cè)視圖；

圖7是鑄件的正視圖；

圖8是鑄件的俯視圖；

圖9是鑄件的側(cè)視圖；

圖10是合模澆鑄的正視圖；

圖11是合模澆鑄的俯視圖；

圖12是合模澆鑄的側(cè)視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述：

結(jié)合圖1至圖12，本發(fā)明的點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備裝置主要包括開孔內(nèi)芯1、鑄模2以及橫梁3。開孔內(nèi)芯1選用材料的熱膨脹率高于鑄件中低熔點合金4-1，截面形狀可以是圓形、方形、三角形或異形，具體要根據(jù)鑄件的孔洞4-2形狀選定。開孔內(nèi)芯1上下端切削為能緊貼鑄模2和橫梁3的形狀。

鑄模2是由殼體2-1按照鑄件4形狀沖壓形成的模腔2-2，在鑄模2底部嵌有磁鐵2-3，磁鐵2-3的位置根據(jù)鑄件孔洞4-2的傾角和長度來確定，磁鐵2-3吸附固定開孔內(nèi)芯1下端，在鑄模2側(cè)面的頂部開有卡槽2-4，卡槽2-4固定橫梁3。

橫梁3內(nèi)嵌有磁鐵3-1，磁鐵3-1的位置根據(jù)孔洞4-2的傾角和長度來確定，并吸附固定開孔內(nèi)芯1的上端，橫梁3固定在卡槽2-4中保證磁鐵3-1相對鑄模2位置固定。

進(jìn)行模具組裝時，橫梁3卡在模具卡槽2-4中，將開孔內(nèi)芯1兩端分布吸附在磁鐵2-3和磁鐵3-1上。

本發(fā)明還提供一種點陣結(jié)構(gòu)低熔點合金型芯制備方法，采用的低熔點合金以伍德合金(熔點60-70攝氏度)為例，其較佳的實施例是按照以下步驟實現(xiàn)。

(1)根據(jù)鑄件預(yù)留孔4-2的形狀和長度加工鐵質(zhì)開孔內(nèi)芯1，開孔內(nèi)芯1可使用鐵棒或鋼棒，表層作防銹處理；

(2)根據(jù)鑄件內(nèi)腔預(yù)留孔4-2在鑄件上端的位置，在鑄模2頂部的側(cè)面開有卡槽2-4，卡槽2-4應(yīng)有裝配余量，余量控制在以0.5mm以內(nèi)為宜，橫梁3可采用鋁合金材料；

(3)根據(jù)鑄件預(yù)留孔4-2在鑄件下端的位置，在鑄模2底部內(nèi)嵌磁鐵2-3，鑄模2可采用玻璃鋼復(fù)合材料或鋁合金材料；

(4)在模具內(nèi)側(cè)涂抹脫模臘，首次涂抹需涂抹3遍，每次涂抹后加熱至85攝氏度維持30分鐘；

(5)調(diào)整鑄模2位置，保證處于水平狀態(tài)；

(6)將開孔內(nèi)芯1下端吸附在鑄模2內(nèi)嵌磁鐵2-3上，后將橫梁3固定于卡槽2-4中。

(7)調(diào)整開孔內(nèi)芯1上端位置，使其吸附在固定橫梁3的磁鐵3-1下部；

(8)澆鑄前先將模具加熱至85攝氏度，然后緩慢澆入85攝氏度的熔融伍德合金至設(shè)計液面5，澆鑄的金屬需取自中間深度位置的熔融金屬，表層的漂浮物和底層的不 熔物不應(yīng)澆入；

(9)凝固冷卻至室溫，冷卻過程中保證鑄件表面平整；

(10)取出固定橫梁3，冷卻后開孔內(nèi)芯1將自動和低熔點合金脫離，用手或者鉗子直接拔出開孔內(nèi)芯1；

(11)將鑄件4從鑄模2中脫出，考慮到伍德合金抗壓、抗拉強(qiáng)度低，脫模過程要用力均勻，防止鑄件意外損壞。最后清理模具，涂抹脫模臘，準(zhǔn)備下一批次生產(chǎn)。

以上對本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，基于本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。