CN109530701B - 粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,包括顶盖及底座,所述顶盖为凹形,具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于所述第一平板上表面的第一筋条;所述第一平板的边缘与所述第一侧壁的下边缘连接;所述底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于所述第二平板下表面的第二筋条;所述第二侧壁的下边缘与所述第二平板连接,且所述第二侧壁至少部分围绕所述第二平板并与所述第二平板共同形成空腔;所述第一侧壁及所述第一平板能够放置于所述空腔内,所述第一侧壁与所述第二侧壁接触,且所述第二侧壁的上边缘与所述限位部接触,使所述顶盖与所述底座共同形成发泡腔。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫金属领域,特别是粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具。
背景技术
泡沫金属三明治结构,尤其是泡沫铝三明治结构是一种多孔结构功能材料,具有优异的物理性能和力学性能,如轻质、吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽等;满足***减重、结构承载和功能一体化等多方面性能需求,适应未来航空航天、汽车制造、轨道交通等领域对结构功能材料的要求,具有广阔的开发及应用前景。
粉末冶金法是目前制备性能稳定、优异的泡沫铝三明治结构较好的方法,不但实现了芯层/面板之间的冶金结合,而且从根本上解决了粘结法所制备出产品的耐高温、耐腐蚀能力差及易老化等缺点。但在使用粉末冶金法制备相对较大尺寸的泡沫铝三明治结构的时候,如果仅通过同比放大制备小尺寸泡沫铝三明治结构所用的发泡模具,难以保持泡沫金属的泡孔均一性,获得与小尺寸泡沫铝相同的性能。
发明内容
基于此,有必要提供一种适用于大尺寸泡沫金属的发泡模具。
一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,包括顶盖及底座,
所述顶盖为凹形,具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于所述第一平板上表面的第一筋条;
所述第一平板的边缘与所述第一侧壁的下边缘连接;
所述底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于所述第二平板下表面的第二筋条;
所述第二侧壁的下边缘与所述第二平板连接,且所述第二侧壁至少部分围绕所述第二平板并与所述第二平板共同形成空腔;
所述第一侧壁及所述第一平板能够放置于所述空腔内,所述第一侧壁与所述第二侧壁接触,且所述第二侧壁的上边缘与所述限位部底接,使所述顶盖与所述底座共同形成发泡腔。
在其中一个实施例中,所述第一筋条垂直于第一平板,和/或所述第二筋条垂直于所述第二平板。
在其中一个实施例中,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种设置为多个;
所述多个第一筋条相互平行,或所述多个第一筋条中的至少两个相互交叉;
所述多个第二筋条相互平行,或所述多个第二筋条中的至少两个相互交叉。
在其中一个实施例中,所述第一平板与所述第二平板的面积分别大于或等于300mm×300mm,小于或等于600mm×600mm;
当所述多个第一筋条相互平行时,所述多个第一筋条中的任一个的宽度为6mm至10mm;当所述多个第一筋条中的至少两个相互交叉时,所述多个第一筋条中的任一个的宽度为8mm至12mm;
当所述多个第二筋条相互平行时,所述多个第二筋条中的任一个的宽度为6mm至10mm;当所述多个第二筋条中的至少两个相互交叉时,所述第二筋条中的任一个的宽度为8mm至12mm。
在其中一个实施例中,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种的数量为4至6个。
在其中一个实施例中,所述第一筋条在所述第一平板上均匀分布,或所述第二筋条在所述第二平板上均匀分布,或所述第一筋条和所述第二筋条分别在所述第一平板和所述第二平板上均匀分布。
在其中一个实施例中,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种的高度为30mm至60mm。
在其中一个实施例中,当所述第二侧壁部分围绕所述第二平板时,还包括挡液板,所述挡液板的第一边与所述第二平板未被所述第二侧壁围绕的边缘连接,所述挡液板的与所述第一边相对的第二边在水平方向上高于所述第二平板。
在其中一个实施例中,所述挡液板与水平方向的夹角为15°至30°之间。
在其中一个实施例中,还包括底架,还包括底架,所述底架的上端部与所述第二平板的下表面连接,用于支撑所述底座,所述底架的高度大于所述第二筋条的高度。
当使用大尺寸发泡模具时,如果增加第一平板和第二平板的厚度,容易导致热量难以快速到达发泡腔,本发明粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具通过在凹形的顶盖的凹陷部设置突出于顶盖的第一平板的上表面的筋条,并且与顶盖配合使用的底座设置突出于第二平板下表面的筋条,使得在通过粉末冶金法制备大尺寸泡沫金属时,无需增加第一平板和第二平板的厚度即可以有效抑制使用过程中第一平板和第二平板的热变形,使热量迅速通过第一平板和第二平板到达发泡腔,从而使泡沫金属具有较好的泡孔均一性,提高了泡沫金属的力学性能。同时还有效地避免了由于第一平板和第二平板的厚度减小导致的发泡模具在升温和降温的过程中发生形变,进而保证了生产出的泡沫金属的尺寸稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具分解状态的主视示意图;
图2为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具组合状态的主视示意图;
图3为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具组合状态的侧视示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参阅图1至图3,本发明实施例提供一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具10,包括顶盖100及底座。
所述顶盖100为凹形,具有水平设置的第一平板110、竖直设置的第一侧壁120、凸出于第一侧壁120外表面的限位部130以及凸出于所述第一平板110上表面的第一筋条140。所述第一平板110的边缘与所述第一侧壁120的下边缘连接。
所述底座包括水平设置第二平板210、竖直设置的第二侧壁220以及凸出于所述第二平板210下表面的第二筋条240。所述第二侧壁220的下边缘与所述第二平板210连接,且所述第二侧壁220至少部分围绕所述第二平板210并与所述第二平板210共同形成空腔230。
所述第一侧壁120及所述第一平板110能够放置于所述空腔230内,所述第一侧壁120与所述第二侧壁220接触,且所述第二侧壁220的上边缘与所述限位部130抵接,使所述顶盖100与所述底座共同形成发泡腔300。
当使用大尺寸发泡模具时,如果增加第一平板和第二平板的厚度,容易导致热量难以快速到达发泡腔,本发明粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具通过在凹形的顶盖的凹陷部设置突出于顶盖的第一平板的上表面的筋条,并且与顶盖配合使用的底座设置突出于第二平板下表面的筋条,使得在通过粉末冶金法制备大尺寸泡沫金属时,无需增加第一平板和第二平板的厚度即可以有效抑制使用过程中第一平板和第二平板的热变形,使热量迅速通过第一平板和第二平板到达发泡腔,从而使泡沫金属具有较好的泡孔均一性,提高了泡沫金属的力学性能。同时还有效地避免了由于第一平板和第二平板的厚度减小导致的发泡模具在升温和降温的过程中发生形变,进而保证了生产出的泡沫金属的尺寸稳定性。
优选地,所述第一筋条140垂直于第一平板110,和/或所述第二筋条240垂直于所述第二平板210,以更加有效抑制第一平板110和/或第二平板210的热变形,并使热量快速且均匀地传导至第一平板110和/或第二平板210。
优选地,第一筋条140在第一平板110的上表面均匀分布,不仅能使得发泡模具10具有均匀的热传导性能,还能在不增加第一平板110厚度的同时抑制第一平板110的热变形。出于同样的目的,第二筋条240也优选为在第二平板210下表面均匀分布。更优选地,第一筋条140和第二筋条240分别在第一平板110和第二平板210上均匀分布。第一筋条140和第二筋条240的数量可分别为一个或多个。以第一筋条140为例,当第一筋条140设置为一个时,所述第一筋条140可以设置于第一平板110的正中间,将第一平板110平分为两个相等的区域;当第一筋条140设置为多个时,所述多个第一筋条140可以平行且等间隔设置,或者所述多个第一筋条140中的至少两个相互交叉,例如,以汉字“井”或汉字“米”的形状交叉。多个第一筋条140可分为多组,各组之间的第一筋条140相互交叉设置,每组中的第一筋条140相互平行且等间隔设置。第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上,不再赘述。
第一平板110与第二平板210的面积可以根据泡沫金属的实际生产需求而确定。在传统的泡沫冶金法制备大尺寸的泡沫金属的方法中,传统的发泡模具容易在高温发泡的过程中以及在泡沫金属产品的脱模冷却的过程中发生明显的形变,导致泡沫金属产品的尺寸稳定性差,且发泡模具的使用周期也会变短。本申请实施例中的发泡模具10通过第一筋条140和第二筋条240的设置可以避免上述问题,在不增加第一平板110和第二平板210厚度的同时使大面积的第一平板110和第二平板210也具有较好的尺寸稳定性。例如,本申请中的发泡模具10尤其适用于制备面积大于或等于300mm×300mm,优选小于或等于600mm×600mm的泡沫金属。可选地,第一平板110与第二平板210的面积分别大于或等于300mm×300mm,且优选小于或等于600mm×600mm,发泡模具10的发泡腔300在水平方向上的面积大于或等于300mm×300mm且优选小于或等于600mm×600mm。
对于第一平板110的面积分别在300mm×300mm至600mm×600mm之间的实施例,可选地,第一筋条140设置为多个,多个第一筋条140可以在第一平板110上相互平行。当多个第一筋条140相互平行时,所述多个第一筋条140相互之间的间距优选为80mm至100mm,多个第一筋条140中的任一个的宽度优选为6mm至10mm,优选地,多个第一筋条140相互之间的间距相等。多个第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上,不再赘述。第一筋条140或第二筋条240的宽度是指其与第一平板110或第二平板210连接的底面的宽度。可选地,第一筋条140或第二筋条240的纵向截面可以为三角形、半圆形或矩形等形状。
第一筋条140和第二筋条240的数量分别优选为4至6个。以第一筋条140为例,第一筋条140可以相互平行且等间隔设置。在另一实施例中,在第一平板110上可分布有1个第一方向的第一筋条140及与第一方向的第一筋条140垂直的3至5个第二方向的第一筋条140;在另一实施例中,在第一平板110上可分布有2个相互平行的第一方向的第一筋条140及与第一方向的第一筋条140垂直的2至4个第二方向的第一筋条140;在另一实施例中,4至6个第一筋条140的方向均不同,并形成一个共同的交叉点,优选地,交叉点位于各个第一筋条140的中点处。多个第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上,不再赘述。优选地,第一筋条140在第一平板110上的分布形式与第二筋条240在第二平板210上的分布形式对应。
可选地,限位部130可以为折边、凸块、凸钩等,能使所述顶盖100稳定地盖置于所述底座200,且第一平板110与第二平板210间隔预定距离。在发泡模具10的组合状态,第一侧壁120可与第二侧壁220抵靠,优选地,所述顶盖100与所述底座200在水平方向上形成过盈配合,使得发泡前驱体在发泡的过程中不会从发泡模具10的上部溅出。
第一平板110与第二平板210之间的间隔可以根据泡沫金属的实际生产需要进行选择。在一实施例中,限位部130设置在第一侧壁120的上边缘,则可以通过不同高度的第一侧壁120,即不同凹陷深度的顶盖100,制备不同厚度尺寸的泡沫金属。
第一侧壁120和第二侧壁220的形状配合,可以分别为曲面或平面。当第一平板110和第二平板210分别为圆形或椭圆形等形状时,第一侧壁120和第二侧壁220可以分别为截面为弧形的柱面;当第一平板110和第二平板210分别为矩形或其他多边形时,第一侧壁120和第二侧壁220可以分别包括多个相互连接的平面状子侧壁。
优选地,第一筋条140长度方向的至少一端与第一侧壁120的内表面接触,更优选地,第一筋条140长度方向的两端均与第一侧壁120接触,例如,当第一平板110为矩形时,第一筋条140的两端可以与第一侧壁120中相对的两个子侧壁接触。同样优选地,第二筋条240长度方向的至少一端与第二侧壁220的内表面接触,更优选地,第二筋条240长度方向的两端均与第二侧壁220的内表面接触。
可选地,当第二侧壁220部分围绕第二平板210时,底座200还包括挡液板500,挡液板500的第一边与第二平板210未被第二侧壁220围绕的边缘连接,挡液板500的与第一边相对的第二边在水平方向上高于第二平板210,以便于发泡前驱体放入发泡腔300内,且在发泡的过程中不流出发泡腔300,同时不影响发泡后的泡沫金属的脱模。优选地,挡液板500与水平方向的夹角为15°至30°之间,挡液板500的长度可以根据实际需要进行选择,当挡液板500与水平方向的夹角较小时,可以使用长度较长的挡液板500,当挡液板500与水平方向的夹角较大时,可以使用长度较短的挡液板500。在一实施例中,第一平板110和第二平板210为尺寸配合的矩形板,第二侧壁220包括三个子侧壁,分别与第二平板210的三个边连接,从三个方向围绕第二平板210,挡液板500的第一边与第二平板210的第四个边连接。
可选地,发泡模具10还包括底架400,底架400的上端部与第二平板210的下表面连接,用于支撑底座200。底架400可以为单独的结构,也可以与底座200一体成型,底座200的高度可以根据发泡模具10在发泡过程中处于的温度场的环境进行调节,例如,通过调节底座200的高度,使发泡模具10在发泡过程中位于发泡炉的炉膛中心,使发泡模具10的发泡腔300均匀受热,以进一步提高泡沫金属的内部泡孔的均一性。优选地,所述底架400的高度大于第二筋条240的高度,即保证第二筋条240不直接接触发泡炉。
本申请还提供一种上述发泡模具10的使用方法,包括以下步骤:将顶盖100置于所述第二侧壁220与第二平板210形成的所述空腔230内,与底座共同形成发泡腔300,然后将发泡模具10放置在发泡炉中进行加热到发泡温度保温;再将待发泡的含有发泡剂的金属前驱体通过发泡腔300的前开口放入,使待发泡的前驱体发泡形成泡沫金属;待发泡完成,将模具取出冷却后,使泡沫金属脱模即可。含有发泡剂的金属前驱体可以是将金属粉末与发泡剂混合后封装在金属盒体后经过轧制得到的坯体。金属粉末例如可以是金属铝粉或铝合金粉。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,包括顶盖、底座及底架,
所述顶盖为凹形,具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于所述第一平板上表面的第一筋条;
所述第一平板的边缘与所述第一侧壁的下边缘连接;
所述底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于所述第二平板下表面的第二筋条;
所述第二侧壁的下边缘与所述第二平板连接,且所述第二侧壁至少部分围绕所述第二平板并与所述第二平板共同形成空腔;
所述第一侧壁及所述第一平板能够放置于所述空腔内,所述第一侧壁与所述第二侧壁接触,且所述第二侧壁的上边缘与所述限位部抵 接,使所述顶盖与所述底座共同形成发泡腔;
所述底架的上端部与所述第二平板的下表面连接,用于支撑所述底座,所述底架的高度大于所述第二筋条的高度。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一筋条垂直于第一平板,和/或所述第二筋条垂直于所述第二平板。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种设置为多个;
所述多个第一筋条相互平行,或所述多个第一筋条中的至少两个相互交叉;
所述多个第二筋条相互平行,或所述多个第二筋条中的至少两个相互交叉。
4.根据权利要求3所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一平板与所述第二平板的面积分别大于或等于300mm×300mm,小于或等于600mm×600mm;
当所述多个第一筋条相互平行时,所述多个第一筋条中的任一个的宽度为6mm至10mm;当所述多个第一筋条中的至少两个相互交叉时,所述多个第一筋条中的任一个的宽度为8mm至12mm;
当所述多个第二筋条相互平行时,所述多个第二筋条中的任一个的宽度为6mm至10mm;当所述多个第二筋条中的至少两个相互交叉时,所述第二筋条中的任一个的宽度为8mm至12mm。
5.根据权利要求3所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种的数量为4至6个。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一筋条在所述第一平板上均匀分布,或所述第二筋条在所述第二平板上均匀分布,或所述第一筋条和所述第二筋条分别在所述第一平板和所述第二平板上均匀分布。
7.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述第一筋条和所述第二筋条中的至少一种的高度为30mm至60mm。
8.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,当所述第二侧壁部分围绕所述第二平板时,还包括挡液板,所述挡液板的第一边与所述第二平板未被所述第二侧壁围绕的边缘连接,所述挡液板的与所述第一边相对的第二边在水平方向上高于所述第二平板。
9.根据权利要求8所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡模具,其特征在于,所述挡液板与水平方向的夹角为15°至30°之间。
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