CN104605746B - 一种复合锅具、制备方法及成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合锅具、制备方法及成型模具，该复合锅具包括锅体，所述锅体包括内层锅体和外层锅体，所述外层锅体上表面设有一个以上的腔大口小的凹槽，内层锅体下表面具有与所述凹槽数量及形状适配的凸块，所述凸块嵌入凹槽内，使内层锅体与外层锅体紧密贴合并固定连接。本发明的复合锅具，凸块嵌入凹槽内使内层锅体与外层锅体紧密贴合并固定连接，凸块与凹槽形成榫接结构，大大提高了内层锅体与外层锅体的连接强度，锅具整体具有良好的结构稳定性，不易变形和脱层，提高了锅具的质量和使用寿命，具有良好的应用前景。

Description

一种复合锅具、制备方法及成型模具

技术领域

本发明属于锅具技术领域，具体涉及一种复合锅具，同时还涉及一种复合锅具的制备方法及用于制备该复合锅具的成型模具。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们越来越重视生活品质与身体健康，而与食品卫生息息相关的厨房炊具的质量，也逐渐引起人们的重视。在多种多样的厨房炊具中，锅具是直接与入口食物相接触的，也使用最为普遍，因此尤为受到人们的关注。

目前，复合材料锅具已成为锅具的发展趋势，如复合底的不锈钢锅具有传热均匀、加热快、烹调效果好等优点。目前市场上所售的复合锅底的不锈钢锅，其复合锅底(不锈钢-铝材-不锈钢/不锈铁)的中间热传导层多为铝材，层间通常采用热压钎焊而成，由于铝材与不锈钢之间的热膨胀系数差别较大，使用过程中易发生变形、脱层等现象。此外，由于热膨胀系数差异引起的热应力也会导致锅具传热不均匀，降低烹调效果。

复合材料锅体内外层的连接方法，有采用贴合的方法，该法的锅底容易分层而影响使用效果，改进的方法有铆接法、凸凹结构的热固相粘合法等，但其凸凹孔或沟槽往往需要采用机械加工方法进行，粘接强度也往往是通过粘接界面处相对滑动区来实现，成本较高，结合强度也不很理想，无法满足使用的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合锅具，解决现有复合材料锅具内外层之间结合强度不高，易发生变形、脱层等现象的问题。

本发明的第二个目的是提供一种复合锅具的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种用于制备复合锅具的成型模具。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合锅具，包括锅体，所述锅体包括外层锅体和内层锅体，所述外层锅体的锅底上表面设有一个以上的腔大口小的凹槽，内层锅体下表面具有与所述凹槽数量及形状适配的凸块，所述凸块嵌入凹槽内，形成榫接结构，使内层锅体与外层锅体紧密贴合并固定连接。

所述凹槽槽口形状呈矩形、正方形、环形或圆形。

所述凹槽为燕尾槽。

所述凹槽在外层锅体的锅底上表面呈同心圆环状、辐射状或平行线形分布。

所述内层锅体为镁合金，外层锅体为铝合金。

所述复合锅具的制备方法，是采用复合液态模锻的方法先后成型出外层锅体和内层锅体，形成锅体，再经后续加工和微弧氧化处理，得到复合锅具产品。

所述复合液态模锻的技术方案是：先采用液态模锻的方法成形出底部上表面带有口大底小的梯形槽的外层锅体，然后通过热塑性变形使该梯形槽变成腔大口小的燕尾槽，再采用液态模锻的方法在外层锅体内成型出内层锅体，从而形成带有榫接结构的复合锅体。

一种上述的复合锅具的制备方法，包括下列步骤：

1)取模具，将外层锅体材料熔体注入凹模型腔内，将第一凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化，取出第一凸模，即得上表面具有梯形沟槽的外层锅体；

2)使用第二凸模压触步骤1)所得外层锅体的梯形沟槽，使梯形沟槽的口沿产生压缩变形形成燕尾槽，即得上表面具有燕尾槽的外层锅体；

3)向凹模型腔内外层锅体的内部注入内层锅体材料熔体，将第二凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化得到内层锅体，脱模，即得所述复合锅具。

所述模具使用前预热至300～500℃。

步骤3)中，第二凸模压入型腔时，先用压套压住外层锅体的口沿，再使第二凸模压入型腔内的外层锅体中使材料熔体充满模腔。

一种用于制备上述的复合锅具的成型模具，包括第一凸模、第二凸模和凹模，所述凹模上设有型腔；所述第一凸模的模头顶端具有一个以上的凸台，所述凸台的侧面具有脱模斜度，凸台侧面与模头顶端端面相接连处设有斜槽，第一凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与型腔形成用于使外层锅体成型的闭合模腔；所述第二凸模的模头顶端为平面，第二凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与外层锅体形成用于使内层锅体成型的闭合模腔。

所述第二凸模的模头后部设有环形台阶，在环形台阶与模头之间滑配套设有环状的压套，压套用于抵顶外层锅体的口沿使模腔密封。第二凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头、压套与外层锅体形成用于使内层锅体成形的闭合模腔。

所述环形台阶上设置有螺栓孔，螺栓孔内滑配安装有螺栓，所述螺栓通过螺纹与压套固定连接；所述环形台阶上设置有盲孔，盲孔中放置有弹簧；

所述凹模上在型腔的底部设有通孔，通孔内滑配安装有顶出器。

所述凸台侧面的脱模斜度为1°～5°。凸台的数量、轮廓形状及分布于外层锅体的锅底燕尾槽相适应。

第一凸模的模头形状与复合锅具外层锅体的内表面形状相适应；第二凸模的模头形状与复合锅具内层锅体的内表面形状相适应。

本发明的复合锅具，锅体包括内层锅体和外层锅体，外层锅体上表面设有一个以上的腔大口小的凹槽，内层锅体下表面具有与所述凹槽数量及形状适配的凸块，凸块嵌入凹槽内使内层锅体与外层锅体紧密贴合并固定连接，凸块与凹槽形成榫接结构，大大提高了内层锅体与外层锅体的连接强度，锅具整体具有良好的结构稳定性，不易变形和脱层，提高了锅具的质量和使用寿命，具有良好的应用前景。

进一步的，所述凹槽为燕尾槽，燕尾槽与对应的凸块形成燕尾榫结构，使内外层锅体的连接更牢固。凹槽的槽口在外层锅体上表面呈同心圆环状或辐射状分布，即凹槽呈回转体或槽口在外层锅体上表面呈多层同心圆或辐射状均布，使内外层锅体之间的榫接结构均匀分布，进一步提高连接强度。内层锅体为镁合金，外层锅体为铝合金，两者的膨胀系数基本相同，避免了因热膨胀系数差异引起的热应力导致的传热不均，使用过程中不会发生变形、脱层现象。

本发明的用于制备复合锅具的成型模具，包括第一凸模、第二凸模和凹模，第一凸模与凹模的组合装配用于外层锅体的成型，第二凸模与凹模的组合装配用于内层锅体的成型，即该一套成型模具即可完成复合锅具的成型，所得复合锅具结构稳定，具有良好的质量和较长的使用寿命；该成型模具的使用，减少了制作工序，缩短了制造周期，提高了生产效率，明显减少设备和模具成本的投入，降低了复合锅具的生产成本。

本发明的复合锅具的制备方法，是先采用液态模锻的方法成型出带有梯形槽的外层锅体，然后通过热塑性变形使梯形槽变成燕尾槽，再采用液态模锻的方法在外层锅体内成型出内层锅体，从而形成带有榫接结构的复合锅体，液态模锻使内外层锅体材料间实现冶金结合，进一步提高了内外层锅体间的结合强度；液态模锻成型的合金晶粒更细，没有气孔、疏松等缺陷，层状结构均匀且质硬，具有较高的耐腐蚀性能；该制备方法将榫接结构的成型与液态模锻相结合，方法新颖独特，工艺简单，生产效率高，操作方便，易于自动化控制，成本低，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1为实施例1的复合锅具的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1的俯视图；

图4为实施例2的成型模具中凹模的结构示意图；

图5为实施例2的成型模具中第一凸模的结构示意图；

图6为图5中B处的放大图；

图7为实施例3中凹模与第一凸模的装配示意图；

图8为实施例2的成型模具中第二凸模的结构示意图；

图9为实施例3中凹模与第二凸模的装配示意图；

图10为实施例4的复合锅具的结构示意图；

图11为图10中外层锅体的俯视图；

图12为实施例7的复合锅具的外层锅体的俯视图；

图13为实施例8的复合锅具的外层锅体的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式中，内层锅体所用的镁合金为镁基复合材料，包括以下质量百分含量的组分：Zn 1.0％～3.0％、Zr 0.5％～1.0％、Nd 1.0％～8.0％、Gd 0.5％～1.8％、Cu0.1％、Ni0.01％、颗粒增强材料5％～15％，余量为镁和不可避免的杂质。外层锅体所用的铝合金为铝合金ZL305，包括以下质量百分含量的组分：Mg 7.5％～9.0％、Zn 1.0％～1.5％、Ti 0.1％～0.2％、Be 0.03％～0.1％，余量为铝和不可避免的杂质。

实施例1

本实施例的复合锅具，如图1、2、3所示，包括锅体，锅体为圆盘形、平底、口大底小且口沿外翻的煎锅形式，所述锅体包括外层锅体1和内层锅体2，所述外层锅体1的锅底上表面设有三个(根据锅体大小可以增减)燕尾槽3，燕尾槽3在外层锅体1的锅底上表面以底部中心为圆心呈三层同心圆环状分布；内层锅体2下表面具有与所述燕尾槽3数量、分布及形状适配的凸块4，所述凸块4对应嵌入燕尾槽3内，使内层锅体2与外层锅体1紧密贴合并固定连接，形成榫接结构。内层锅体2的侧壁低于外层锅体1的侧壁，外层锅体1的外翻口沿与侧壁的连接处设有用于使内层锅体2的外沿抵顶的侧面，使内层锅体2与外层锅体1的衔接处平滑过渡。锅体1的外翻口沿处设有双耳(图中未画出)。

本实施例中，内层锅体的材料为镁合金，外层锅体的材料为铝合金。

实施例2

本实施例的用于制备实施例1所述的复合锅具的成型模具，包括第一凸模、第二凸模和凹模，如图4所示，所述凹模12上设有型腔14，型腔14的形状与复合锅具的外形相适应；所述凹模12上在型腔14的底部设有通孔，通孔内滑配安装有顶出器13。

如图5和6所示，所述第一凸模11的模头15顶端具有三个(可以根据锅体燕尾槽数量增减)凸台16，该凸台16与复合锅具中外层锅体上表面的燕尾槽相适应，单个凸台的台面为圆环状，凸台16以模头15顶端端面中心为圆心呈三层同心圆环状分布；所述凸台16的侧面具有5°的脱模斜度，凸台16侧面与模头15顶端端面相接连处设有斜槽17，第一凸模1用于与凹模12、顶出器13配合，如图7所示，其间隙形成用于使外层锅体成型的闭合模腔。

如图8所示，所述第二凸模18的模头19顶端为平面，第二凸模18的模头19后部设有环形台阶20，在环形台阶20与模头19之间套设有环状的压套21，所述压套21靠近模头19的一端为斜面，该斜面与复合锅具中外层锅体的口沿相适应，用于抵顶外层锅体的口沿使模腔密封；所述环形台阶20上设置有螺栓孔，螺栓孔内滑配安装有螺栓22，所述螺栓22通过螺纹与压套21固定连接；所述环形台阶20上设置有盲孔23，盲孔23中放置有弹簧24；第二凸模18用于与凹模12的型腔14插接配合，如图9所示，使模头19、压套21、顶出器13与外层锅体形成用于使内层锅体成型的闭合模腔。

实施例3

本实施例为实施例1所述的复合锅具的制备方法，采用实施例2所述的成型模具。复合锅具的制备方法具体包括下列步骤：

1)将模具安装在压力机上；

2)分别按成分配方对镁基复合材料和铝合金进行熔炼，分别制得内层锅体材料熔体和外层锅体材料熔体，静置备用；

3)将成形模具预热至300℃；

4)将外层锅体材料熔体(铝合金熔体)定量注入凹模型腔中，并将第一凸模安放到压力机的工作位置上，压力机下行，将第一凸模压入型腔，使材料熔体反向流动，充满第一凸模的模头与型腔形成的模腔(图7)，保压冷却使材料熔体固化定型，压力机带动第一凸模回程，即得上表面具有梯形沟槽的外层锅体；

5)将第二凸模换到工作位置；

6)压力机下行，使第二凸模的模头压触步骤4)所得外层锅体的梯形沟槽，使梯形沟槽的口沿产生压缩变形，梯形沟槽变形成燕尾槽，压力机带动第二凸模回程，即得上表面具有燕尾槽的外层锅体；

7)向凹模成形槽内外层锅体的内部定量注入内层锅体材料熔体(镁基复合材料熔体)，压力机下行，将第二凸模压入成形槽，压套首先压住外层锅体的口沿进行密封，第二凸模继续下行(在此过程中，螺栓在第二凸模的螺栓孔中滑动，弹簧受力压缩，使压套的斜面与外层锅体的口沿间产生闭合力，防止熔体泄露)，使材料熔体反向流动，充满第二凸模的模头、压套和外层锅体形成的模腔，保压冷却使材料熔体固化定型得到内层锅体；

8)压力机带动第二凸模并通过螺栓使压套一起回程；

9)压力机顶出缸带动顶出器上行将成形的锅体顶出凹模型腔，即得所述复合锅具；

10)顶出缸回程，顶出器也在自身重力作用下向下滑动复位，同时将第一凸模换回到原工作位置；

11)重复上述第4)步至第10)步的过程，重新进行下一个复合锅具的成形。

12)将步骤9)的成形的复合锅具进行少量后续切削加工和表面微弧氧化处理即得复合锅具产品。

实施例4

本实施例的复合锅具，如图10、11所示，包括锅体，锅体为圆盘形、平底、口大底小且口沿外翻的煎锅形式，所述锅体包括内层锅体16和外层锅体15，所述外层锅体15上表面设有二十四个燕尾槽17，单个燕尾槽的槽口为长方形，二十四个燕尾槽17在外层锅体15上表面以锅体底部中心为圆心呈两层辐射状分布，内层为八个均布，外层为十六个均布；内层锅体16下表面具有与所述燕尾槽17数量、分布及形状适配的凸块18，所述凸块18对应嵌入燕尾槽17内，使内层锅体16与外层锅体15紧密贴合并固定连接。内层锅体16的侧壁低于外层锅体15的侧壁，外层锅体15的外翻口沿与侧壁的连接处设有用于使内层锅体16的外沿抵顶的侧面，使内层锅体16与外层锅体15的衔接处平滑过渡。

本实施例中，内层锅体的材料为镁合金，外层锅体的材料为铝合金。

实施例5

本实施例的用于制备实施例4所述的复合锅具的成型模具，与实施例2不同之处在于：所述第一凸模的模头顶端具有二十四个凸台，该凸台与复合锅具中外层锅体上表面的燕尾槽相适应，单个凸台的台面为长方形，二十四个凸台的台面以模头顶端端面中心为圆心呈两层辐射状分布，内层为八个均布，外层为十六个均布。

实施例6

本实施例为实施例4所述的复合锅具的制备方法，采用实施例5所述的成型模具，具体操作步骤同实施例3。

实施例7

本实施例的复合锅具，如图12所示，与实施例4的不同之处在于：外层锅体的锅底上表面的燕尾槽3槽口为矩形，燕尾槽3在外层锅体上表面呈平行线形排布。

实施例8

本实施例的复合锅具，如图13所示，与实施例4的不同之处在于：外层锅体的锅底上表面的燕尾槽3槽口为圆形，燕尾槽3在外层锅体上表面以锅体底部中心为圆心呈多层环状排布。

在本发明的其他实施例中，用于制备复合锅具的成型模具中，凹模的型腔底部可不设置通孔及顶出器；该部分结构设置与否可根据脱模难易程度选择设置。

Claims (9)

1.一种复合锅具，包括锅体，其特征在于：所述锅体包括外层锅体和内层锅体，所述外层锅体的锅底上表面设有一个以上的腔大口小的凹槽，内层锅体下表面具有与所述凹槽数量及形状适配的凸块，所述凸块嵌入凹槽内，形成榫接结构，使内层锅体与外层锅体紧密贴合并固定连接；

所述锅体由包括下列步骤的方法制备得到：

1）取模具，将外层锅体材料熔体注入凹模型腔内，将第一凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化，取出第一凸模，即得上表面具有梯形沟槽的外层锅体；

2）使用第二凸模压触步骤1）所得外层锅体的梯形沟槽，使梯形沟槽的口沿产生压缩变形形成燕尾槽，即得上表面具有燕尾槽的外层锅体；

3）向凹模型腔内外层锅体的内部注入内层锅体材料熔体，将第二凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化得到内层锅体，脱模，即得所述复合锅具；

所述模具包括第一凸模、第二凸模和凹模，所述凹模上设有型腔；所述第一凸模的模头顶端具有一个以上的凸台，所述凸台的侧面具有脱模斜度，凸台侧面与模头顶端端面相接连处设有斜槽，第一凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与型腔形成用于使外层锅体成型的密封模腔；所述第二凸模的模头顶端为平面，第二凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与外层锅体形成用于使内层锅体成型的闭合模腔。

2.根据权利要求1所述的复合锅具，其特征在于：所述凹槽在外层锅体的锅底上表面呈同心圆环状、辐射状或平行分布。

3.根据权利要求1或2所述的复合锅具，其特征在于：所述内层锅体为镁合金，外层锅体为铝合金。

4.一种复合锅具的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

1）取模具，将外层锅体材料熔体注入凹模型腔内，将第一凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化，取出第一凸模，即得上表面具有梯形沟槽的外层锅体；

2）使用第二凸模压触步骤1）所得外层锅体的梯形沟槽，使梯形沟槽的口沿产生压缩变形形成燕尾槽，即得上表面具有燕尾槽的外层锅体；

3）向凹模型腔内外层锅体的内部注入内层锅体材料熔体，将第二凸模压入型腔使材料熔体充满模腔，保压冷却使材料熔体固化得到内层锅体，脱模，即得所述复合锅具；

所述模具包括第一凸模、第二凸模和凹模，所述凹模上设有型腔；所述第一凸模的模头顶端具有一个以上的凸台，所述凸台的侧面具有脱模斜度，凸台侧面与模头顶端端面相接连处设有斜槽，第一凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与型腔形成用于使外层锅体成型的密封模腔；所述第二凸模的模头顶端为平面，第二凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与外层锅体形成用于使内层锅体成型的闭合模腔。

5.根据权利要求4所述的复合锅具的制备方法，其特征在于：所述模具使用前预热至300~500℃。

6.根据权利要求4所述的复合锅具的制备方法，其特征在于：步骤3）中，第二凸模压入凹模型腔时，先用压套压住外层锅体的口沿，再使第二凸模压入型腔内的外层锅体中使材料熔体充满模腔。

7.一种复合锅具的成型模具，其特征在于：包括第一凸模、第二凸模和凹模，所述凹模上设有型腔；所述第一凸模的模头顶端具有一个以上的凸台，所述凸台的侧面具有脱模斜度，凸台侧面与模头顶端端面相接连处设有斜槽，第一凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与型腔形成用于使外层锅体成型的密封模腔；所述第二凸模的模头顶端为平面，第二凸模用于与凹模的型腔插接配合，使模头与外层锅体形成用于使内层锅体成型的密封模腔。

8.根据权利要求7所述的成型模具，其特征在于：所述第二凸模的模头后部设有环形台阶，环形台阶与模头之间滑配套设有环状的压套，压套用于抵顶外层锅体的口沿使模腔密封。

9.根据权利要求7或8所述的成型模具，其特征在于：所述凹模上在型腔的底部设有通孔，通孔内滑配安装有顶出器。