一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置
：本技术涉及连续碳纤维增强铝基复合板制造，具体涉及一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置。
背景技术
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背景技术：
1、碳纤维增强铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，以低密度、高强度、高模量的碳纤维增强的铝基复合材料。纤维含量为20％～60％(体积)，纤维排列分布可以根据构件性能特点选择设计一维、二维或三维分布。碳纤维增强铝基复合材料的性能取决于纤维的种类、含量、分布、基体铝合金的成分以及制备方法。这种材料具有比强度高、比模量高、导热导电性好、耐高温、耐磨、热膨胀系数小等优异的综合性能。碳纤维增强铝的性能可据设计性能要求通过优化组合纤维的含量、分布得到，是航天技术理想的结构材料。
2、为了能够制备碳纤维增强铝基复合材料现有技术进行了各种尝试，如中国发明专利公开了一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法(申请号：201010588882.x)，该制备方法采用层叠技术制备连续纤维增强金属基复合材料，即在惰性气体保护下将熔融状态的金属反复喷吹到连续纤维表面，并通过碾压制造高性能复合材料。又如中国发明专利公开了一种连续纤维增强金属基复合材料型材的制备方法(申请号：201110253656.0)，该制备方法按照复合型材的受力分布，将连续碳纤维制成连续碳纤维预制体，并对该连续碳纤维预制体进行表面涂层处理，以保证连续纤维在复合材料中的合力空间分布的方法。再如中国发明专利公开了一种连续纤维增强金属基复合材料板带铸轧成型工艺及设备(申请号：201310078417.5)，该制备工艺采用连续纤维在惰性气体保护下与金属液混合并浸润，经冷却后利用双辊轧机进行轧制成板材。上述技术方案虽然都能生产出连续纤维增强的金属基复合材料板材，但在铸轧过程中，对于碳纤维的入口控制较差，造成碳纤维浮在复合板的上面或者下面，严重影响了生产质量及效率；另外由于在铸轧过程中，熔融金属液温度较高，当与碳纤维接触的时候特别容易氧化，现有技术的防氧化效果一般，有待进一步提高。因此有必要对制备碳纤维增强铝基复合板的装置进行改进优化。
3、需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
技术实现思路
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技术实现要素：
1、本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，具有结构设计合理、采用双层浇道的浇注方式确保碳纤维在复合板中间、对高温碳纤维进行气体保护避免其氧化、生产效率高、产品质量好等优点。
2、本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：
3、一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，包括浇注模具，所述浇注模具上分别设有上浇道和下浇道，所述上浇道和下浇道的入口分别注入熔融金属液，所述上浇道和下浇道的出口竖向间隔设置且对齐，两所述出口之间设有持续输送的碳纤维，所述浇注模具上设有输丝管道，所述碳纤维穿过输丝管道，所述输丝管道内通入惰性气体，所述输丝管道内设有给碳纤维加热的加热器。
4、所述上浇道包括连通的竖向段a和倾斜段a，所述竖向段a上端为入口a，所述倾斜段a末端为出口a，所述下浇道包括连通的竖向段b和倾斜段b，所述竖向段b上端为入口b，所述倾斜段b末端为出口b。
5、所述输丝管道设置在上浇道与下浇道之间，所述浇注模具上设有与输丝管道连通的吹气孔，所述惰性气体通过吹气孔进入输丝管道内。
6、所述碳纤维通过送丝机构进行持续输送，所述送丝机构包括间隔设置的送丝机和绕丝机，所述送丝机和绕丝机配合调节碳纤维张力。
7、所述加热器为电加热管。
8、所述浇注模具设置在箱体上，所述箱体上设有熔融金属液加工装置，所述熔融金属液加工装置包括加热炉、坩埚及温度传感器。
9、所述浇注模具后端设有铸轧装置，所述铸轧装置包括沿碳纤维进给方向依次间隔设置的两轧辊、冷却器和矫直块。
10、本实用新型采用上述结构，能够带来如下有益效果：
11、通过对浇注模具结构进行改进设计成双层浇道的浇注方式，在很大程度上改善了碳纤维浮在复合板表面的现状，当金属液浇注过来时，张紧的碳纤维在外力的作用下夹在金属液中间，接着在轧辊的作用下成型成复合板，从而避免了碳纤维在复合板的上下表面。通过设计半密封的输丝管道以及通入惰性气体保护，在很大程度上避免或者减少了由于高温金属液对碳纤维的氧化。送丝机和绕丝机配合起到给碳纤维提供张力的作用，碳纤维在出口处与上下两层熔融金属液接触，以保证碳纤维在成形复合板的中间。上浇道和下浇道都设计有倾斜段，实现浇口的倾斜设计，能够起到提高材料利用率的效果。
技术特征：
1.一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，包括浇注模具，所述浇注模具上分别设有上浇道和下浇道，所述上浇道和下浇道的入口分别注入熔融金属液，所述上浇道和下浇道的出口竖向间隔设置且对齐，两所述出口之间设有持续输送的碳纤维，所述浇注模具上设有输丝管道，所述碳纤维穿过输丝管道，所述输丝管道内通入惰性气体，所述输丝管道内设有给碳纤维加热的加热器。
2.根据权利要求1所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述上浇道包括连通的竖向段a和倾斜段a，所述竖向段a上端为入口a，所述倾斜段a末端为出口a，所述下浇道包括连通的竖向段b和倾斜段b，所述竖向段b上端为入口b，所述倾斜段b末端为出口b。
3.根据权利要求1或2所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述输丝管道设置在上浇道与下浇道之间，所述浇注模具上设有与输丝管道连通的吹气孔，所述惰性气体通过吹气孔进入输丝管道内。
4.根据权利要求3所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述碳纤维通过送丝机构进行持续输送，所述送丝机构包括间隔设置的送丝机和绕丝机，所述送丝机和绕丝机配合调节碳纤维张力。
5.根据权利要求1或4所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述加热器为电加热管。
6.根据权利要求5所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述浇注模具设置在箱体上，所述箱体上设有熔融金属液加工装置，所述熔融金属液加工装置包括加热炉、坩埚及温度传感器。
7.根据权利要求6所述的一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，其特征在于，所述浇注模具后端设有铸轧装置，所述铸轧装置包括沿碳纤维进给方向依次间隔设置的两轧辊、冷却器和矫直块。
技术总结
本技术涉及一种双层浇注连续碳纤维增强铝基复合板的装置，包括浇注模具，所述浇注模具上分别设有上浇道和下浇道，所述上浇道和下浇道的入口分别注入熔融金属液，所述上浇道和下浇道的出口竖向间隔设置且对齐，两所述出口之间设有持续输送的碳纤维，所述浇注模具上设有输丝管道，所述碳纤维穿过输丝管道，所述输丝管道内通入惰性气体，所述输丝管道内设有给碳纤维加热的加热器。具有结构设计合理、采用双层浇道的浇注方式确保碳纤维在复合板中间、对高温碳纤维进行气体保护避免其氧化、生产效率高、产品质量好等优点。
技术研发人员：牟维鹏,朱保顺,林金保,魏娜娜,付璟琪,王景耀
受保护的技术使用者：山西科技学院
技术研发日：20231117
技术公布日：2024/9/23