本发明涉及复合材料制造,具体涉及一种金属陶瓷连续体的成型方法和声波制造装置
背景技术:
1、金属陶瓷是以陶瓷为硬质相,以金属或合金作为粘结剂相组合而成的复合材料,一定程度上兼有金属和陶瓷的某些优点。由于具有硬度高、强度高、耐磨性好和可机加工性等性能特点,金属陶瓷已广泛应用于切削刀具、工业模具、抗震零件和耐磨零件以及航空航天等领域。如在航空航天领域,其主要应用于机翼以及涡轮叶片的表面涂层上,以加强结合强度、耐腐蚀性能等。
2、目前通常采用烧结技术进行金属陶瓷的成型,例如真空烧结、热等静压烧结、热压烧结微波烧结放电等离子体烧结、高频感应烧结、超高压烧结以及激光烧结等。但仍存在一些问题:目前的成型技术主要是通过加压加热使得粉体结合成一个统一的整体,对于规定的坯体形状需要相应的模具或者进行切削等二次加工。现有技术采用分层三维打印的方法成型构件,例如中国专利cn108883467a公开了制造3d打印的金属陶瓷或硬质合金刀体的方法,该方法虽然能利用3d打印金属陶瓷或硬质合金的金属粉末,但所得的打印产品为不连续成型产品,存在较大品质缺陷。
技术实现思路
1、本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种金属陶瓷连续体的成型方法,该方法通过声波使得金属、陶瓷和树脂固化成型为目标构件,所得目标构件为连续构型,力学性能好,且该方法具有容易操作和成本低的优点。
2、本发明的目的之二在于提供一种声波制造装置。
3、为实现上述目的之一,本发明提供以下技术方案:
4、提供金属陶瓷连续体的成型方法,包括以下步骤,
5、将金属粉末、陶瓷粉末和热固性树脂混合均匀,得到混合料液;
6、采用声波作用头作用于所述混合料液,设置所述声波作用头的运动程序和声波参数,控制所述声波作用头按照目标构件成型路径移动,在所述声波的作用下,所述混合料液成型为固化且连续的目标构件。
7、在一些实施方式中,所述声波参数为:频率20khz~100khz,单边振幅3μm~50μm。
8、在一些实施方式中,所述金属粉末的材料包括ti、cr、mo、fe、co、ni中一种或任意两种以上的组合。
9、在一些实施方式中,所述陶瓷粉末的材料包括al2o3、zro2、sic中一种或任意两种以上的组合。
10、在一些实施方式中,所述热固性树脂为丙烯酸酯、pdms、环氧树脂中一种或任意两种以上的组合。
11、在一些实施方式中,所述树脂为丙烯酸酯,通过调节所述金属粉末和/或所述陶瓷粉末在混合料液中的比重调整目标构件的软硬度,其中,所述金属粉末的添加量与目标构件的硬度呈正相关,所述陶瓷粉末的添加量与目标构件的软度呈正相关。
12、在一些实施方式中,所述金属粉末与所述陶瓷粉末的重量之比为1:1~1:2,所述热固性树脂的用量使得所述金属粉末和所述陶瓷粉末混合均匀为混合料液。
13、在一些实施方式中,控制所述声波参数,调整所述所述目标构件内部多孔分布,随后对所述目标构件烧结,得到多孔金属陶瓷连续体。
14、本发明一种金属陶瓷连续体的成型方法的有益效果:
15、(1)本发明的一种金属陶瓷连续体的成型方法,将金属粉末、陶瓷粉末与热固性树脂混合后,得到混合料液,通过声波对混合料液产生基于机械振动能量、物理的空化作用和声射流作用、化学复合作用使混合料液成型为金属陶瓷构件,该方法一方面能自由地成型目标构件的形貌,另一方面能使整个构件之间无分层,有效提高构件的力学性能,具有较低成本、节能环保、操作方便的优点,有效地避免传统烧结方式需要二次切削成型导致制造工艺复杂以及避免3d打印目标构件存在构件分层力学性能差的问题。
16、(2)本发明的一种金属陶瓷连续体的成型方法,通过控制声波作用头就精确地控制成型路径继而准确地成型构件,使成型可控性强且所得构件精确高,实现多种复杂形状结构的金属陶瓷连续体成型。
17、为实现上述目的之二,本发明提供以下技术方案:
18、提供一种声波制造装置,所述声波制造装置应用于上述的金属陶瓷连续体的成型方法,包括:
19、声波波发生器,所述声波波发生器与所述声波作用头连接,所述声波作用头安装于运动模块上,所述运动模块驱动所述声波作用头按成型路径移动;
20、供液机构,所述供液机构输出所述混合料液,所述声波作用头作用于输出的混合料液;
21、控制模块,所述控制模块分别与所述声波波发生器、所述运动模块和所述供液机构连接。在一些实施方式中,所述供液机构包括料槽、供液管,所述供液管通过泵输送所述混合料液,所述料槽装载所述供液管输出的混合料液,所述声波作用头作用于所述料槽。
22、在一些实施方式中,所述供液机构包括供液管,所述供液管通过泵输送所述混合料液,所述声波作用头作用于所述供液管的输出口且与所述供液管的输出口同步移动。
1.一种金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,包括以下步骤,
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述声波参数为:频率20khz~100khz,单边振幅3μm~50μm。
3.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述金属粉末的材料包括ti、cr、mo、fe、co、ni中一种或任意两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述陶瓷粉末的材料包括al2o3、zro2、sic中一种或任意两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述热固性树脂为丙烯酸酯、pdms、环氧树脂中一种或任意两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述树脂为丙烯酸酯,通过调节所述金属粉末和/或所述陶瓷粉末在混合料液中的比重调整目标构件的软硬度,其中,所述金属粉末的添加量与目标构件的硬度呈正相关,所述陶瓷粉末的添加量与目标构件的软度呈正相关。
7.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,所述金属粉末与所述陶瓷粉末的重量之比为1:1~1:2,所述热固性树脂的用量使得所述金属粉末和所述陶瓷粉末混合均匀为混合料液。
8.根据权利要求1所述的金属陶瓷连续体的成型方法,其特征在于,控制所述声波参数,调整所述目标构件内部多孔分布,随后对所述目标构件烧结,得到多孔金属陶瓷连续体。
9.一种声波制造装置,其特征在于,所述声波制造装置应用于权利要求1~8任一项所述的金属陶瓷连续体的成型方法,包括:
10.根据权利要求9所述的声波制造装置,其特征在于,所述供液机构包括料槽、供液管,所述供液管通过泵输送所述混合料液,所述料槽装载所述供液管输出的混合料液,所述声波作用头作用于所述料槽。
11.根据权利要求9所述的声波制造装置,其特征在于,所述供液机构包括供液管,所述供液管通过泵输送所述混合料液,所述声波作用头作用于所述供液管的输出口且与所述供液管的输出口同步移动。
