真空液相氣壓浸漬定量注料裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種真空液相氣壓浸漬定量注料裝置。所述注料裝置具有坩堝；所述坩堝內設置一缸體，該缸體的壁面上從上至下開設有上進液口、下出液口和下調節口；所述缸體的下出液口與一連接管相連，且連接管與缸體的下出液口連接的一端低于其另一端；所述缸體通過上進液口和下調節口與坩堝連通，所述缸體內裝有與上活塞管相連的上活塞以及與下活塞桿相連的下活塞，該上活塞用于開啟或關閉上進液口，該下活塞用于開啟或關閉下出液口和下調節口。本發明使真空液相氣壓浸漬過程中的熔煉和浸漬能分別在不同的爐體內進行，熔煉爐僅加熱和保溫，浸漬爐僅保溫和冷卻，在浸漬爐中進行壓力浸漬，以降低能源耗費、減少鋁基體用量，提高生產效率。
【專利說明】真空液相氣壓浸漬定量注料裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及新材料技術和機械裝置運輸領域，具體為一種真空液相氣壓浸漬定量 注料裝置。

【背景技術】
[0002] 顆粒增強鋁基碳化硅復合材料的顯著特點是質量輕，熱導率高，熱膨脹系數較低 等。可廣泛地應用于相控陣雷達T / R組件、空間飛行器某機構、大功率LED、照明系統、大 規模集成電路等。目前，顆粒增強鋁基碳化硅復合材料制備主要有鑄造法、熱壓法、熔滲法 等，通過鑄造法(負壓鑄造法）與熔滲法(壓力熔滲法）的結合，形成了真空液相氣壓浸漬法， 并成為當前鋁基碳化硅復合材料制備的主要工藝方法。目前，該工藝方法不能在真空環境 下注入定量的金屬液體，只能采用人工預先在爐內裝料方式，因此，熔煉爐和浸漬爐不能分 離，導致浸漬爐體周而復始地加熱、熔煉爐周而復始地冷卻，在耗費大量的能源的同時又增 加了鋁基體用量，還降低了生產效率，嚴重制約了該材料應用范圍的擴大。
[0003] 現有高溫金屬液注料裝置一般為磁力泵或氣壓力注料方式，注料口外部的壓力不 能低于注料裝置內部金屬液的壓力，否則，金屬液在負壓下就可以直接流出，所以用于常壓 環境注料。真空液相氣壓浸漬要求在真空環境下定量注入液態金屬，用金屬液完全浸沒包 裹住碳化硅基體，然后再用氣體加壓進行浸漬，在壓力的作用下金屬液浸入碳化硅基體內， 其過程中注料口必然存在有時負壓有時正壓的工況，當前的注料裝置尚不能滿足要求，故 而，仍采用人工預先在爐內裝料方式，并在同一爐體內完成熔煉和浸漬。


【發明內容】

[0004] 為了克服現有的真空液相氣壓浸漬法熔煉爐和浸漬爐不能分離導致能源浪費的 不足，本發明旨在提供一種真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，該裝置可降低能源耗費、減少 鋁基體用量，提高生產效率。
[0005] 為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是： 一種真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，具有一用于盛裝液體的坩堝；其結構特點是，所 述坩堝內設置一缸體，該缸體的壁面上從上至下開設有上進液口、下出液口和下調節口；所 述缸體的下出液口與一用于與浸漬爐相連的連接管相連，且連接管與缸體的下出液口連接 的一端低于其另一端；所述缸體通過上進液口和下調節口與坩堝連通，所述缸體內裝有與 上活塞管相連的上活塞以及與下活塞桿相連的下活塞，該下活塞桿穿過所述上活塞管和上 活塞，該上活塞沿著缸體運動時其側壁用于開啟或關閉上進液口，該下活塞沿著缸體運動 時其側壁用于開啟或關閉下出液口和下調節口。
[0006] 由此，本發明的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置具有不借助閥門實現高溫真空密 封和正壓密封能力，能完成負壓定量注料，能使熔煉坩堝內金屬液面的高低不影響金屬液 注入容量，為真空液相氣壓浸漬提供外部注料條件，使真空液相氣壓浸漬過程中的熔煉和 浸漬能分別在不同的爐體內進行，熔煉爐僅加熱和保溫，浸漬爐僅保溫和冷卻，為采用金屬 類浸漬模具創造了條件。
[0007] 以下為本發明的進一步改進的技術方案： 為了更好地實現上活塞側壁用于開啟或關閉上進液口的目的，所述上進液口到下出液 口的距離，小于上活塞底部到下活塞底部的距離，但大于上活塞底部到下活塞頂部的距離， 以使下活塞關閉下出液口時，上進液口處于開啟狀態，而上活塞關閉上進液口時，下出液口 處于開啟狀態。
[0008] 為了更好地實現下活塞側壁用于開啟或關閉下出液口和下調節口的目的，所述下 出液口底部到下調節口頂部的距離大于下活塞的高度，使下活塞側壁在關閉下出液口時， 下調節口處于開啟狀態。
[0009] 為了便于獨立控制上活塞和下活塞，所述下活塞桿和上活塞管分別連接獨立的伺 服系統。
[0010] 為了保證坩堝內的鋁液通過上調節口進入上活塞管和下活塞桿之間的間隙形成 液封，并使其壓力與外界一致，所述上活塞管壁面上開有上調節口。
[0011] 優選地，所述連接管為鵝頸管，由此，將鵝頸管與浸漬爐注料口連接后，使真空液 相氣壓浸漬過程中的熔煉和浸漬能分別在不同的爐體內進行，熔煉爐僅加熱和保溫，浸漬 爐僅保溫和冷卻，在浸漬爐中進行壓力浸漬。
[0012] 優選地，所述上活塞、下活塞、缸體、下活塞桿、上活塞管、連接管、坩堝均采用陶瓷 基材質制成。
[0013] 所述缸體上部為開口結構。
[0014] 藉由上述結構，工作注料時，每次注入金屬液的容量僅與上活塞與下活塞之間的 空間體積的變化量相等，即等于預定容量；上活塞和下活塞均能由伺服系統驅動，并進行獨 立運動或組合運動；其中，上活塞、下活塞、缸體、下活塞桿、上活塞管、鵝頸管、坩堝均采用 耐高溫陶瓷基材質，鵝頸管口與浸漬爐的注入口相連。
[0015] 與現有技術相比，本發明的有益效果是： 在真空浸漬爐處于抽真空階段時，下活塞關閉下出液口，液相氣壓浸漬定量注料裝置 下出液口外部為負壓，下活塞上部與下活塞下部金屬液的壓力均高于下出液口的壓力，下 活塞上部、下活塞下部和鵝頸管中金屬液在表面張力的作用下，不能進入活塞側面與缸體 內壁的間隙，鵝頸管中金屬液保持初始高度，金屬液負壓密封。
[0016] 當真空度達到預定值后，上、下活塞同時向上運動，在運動過程中，下活塞側面始 終堵住下出液口，當上活塞下部運動到開啟上進液口位置時，缸體內的金屬液通過上進液 口與坩堝內的金屬液相通，此時，下活塞停止運動，上活塞繼續向上運動一定距離，將預定 容量的金屬液從坩堝內抽到缸體內，鵝頸管中金屬液面仍保持初始高度。
[0017] 然后，上、下活塞保持距離一起向下運動，當下活塞上部運動至下出液口以下時， 下出液口開啟，上、下活塞間的金屬液與鵝頸管的金屬液相通，此時，下活塞停止運動，上活 塞繼續向下運動一定距離，將預定容量的金屬液壓入鵝頸管(浸漬爐內），進行浸漬爐真空 環境下的注料；完成注料后，上、下活塞同時向上運動，在運動過程中，下活塞側面逐漸堵住 下出液口，然后保持堵住下出液口狀態，鵝頸管中金屬液面保持初始高度。
[0018] 在上、下活塞分別堵住上進液口和下出液口時，進行氣體壓力浸漬，在浸漬過程 中，液相氣壓浸漬定量注料裝置的下出液口外部為正壓，鵝頸管中金屬液的壓力高于下活 塞上部與下活塞下部金屬液的壓力，鵝頸管中金屬液在表面張力的作用下，不能進入活塞 側面與缸體內壁的間隙，鵝頸管中金屬液面保持初始高度，此時，金屬液正壓密封。
[0019] 浸漬完成，復合材料冷卻結束后，浸漬爐泄壓，取出鋁基碳化硅復合材料，再將新 SiC基片置于浸漬爐內，浸漬爐開始新一輪抽真空-浸漬-冷卻的過程，依此循環往復。在 整個注料、浸漬、冷卻過程中，鵝頸管中金屬液面始終保持初始高度，不受坩堝內金屬液面 高度的影響。
[0020] 最終使真空液相氣壓浸漬過程中的熔煉和浸漬能分別在不同的爐體內進行，熔煉 爐僅加熱和保溫，浸漬爐僅保溫和冷卻，從而降低了能源耗費、減少了鋁基體用量，提高了 生產效率。
[0021] 以下結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明一個實施例的結構原理圖。
[0023] 在圖中 1-缸體； 2-坩堝； 3-上活塞； 4-下活塞； 5-上活塞管； 6-下活 塞桿； 7-上進液口； 8-下出液口； 9-下調節口； 10-上調節口； 11-伺服 系統；12-鵝頸管；13-鵝頸管口； 14-鋁合金液。

【具體實施方式】
[0024] -種真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，如圖1所示，主要由伺服系統11、上活塞3、 下活塞4、缸體1、下活塞桿6、上活塞管5、鵝頸管12、坩堝2等組成，在缸體壁有上進液口 7、下出液口 8、下調節口 9,上活塞管壁上有上調節口 10,其中下出液口 8與鵝頸管12相通， 上活塞3、下活塞4、缸體1、下活塞桿6、上活塞管5、鵝頸管12、坩堝2等采用耐高溫陶瓷基 材質。
[0025] 采用雙活塞同缸組合結構設計，在缸體1的上部、中部和下部有上進液口 7、下出 液口 8和下調節口 9,用上活塞3側壁開啟或關閉上進液口 7,用下活塞4側壁開啟或關閉 下出液口 8,在上活塞3和下活塞4的運動過程中，上活塞3和下活塞4的上下面以及鵝頸 管12中均有金屬液體； 在開啟上進液口 7時，上活塞3下部高于上進液口 7,上活塞3繼續向上運動，從上進 液口 7吸入預定容量的金屬液。在上活塞3向上運動（吸入金屬液）的過程中，下活塞4通 過側壁始終關閉下出液口 8 ;在開啟下出液口 8時，下活塞4上部低于下出液口 8,上活塞3 向下運動，使金屬液從下出液口 8排出； 當下出液口 8外部為負壓時，活塞側面與缸體1內壁的間隙，下活塞4上部與下活塞 4下部金屬液的壓力高于外部壓力，金屬液在表面張力的作用下不能進入間隙，下活塞4上 部與下活塞4下部的金屬液密封，使浸漬爐處于真空狀態； 當下出液口 8外部為正壓時，活塞側面與缸體1內壁的間隙，下活塞4側面鵝頸管12 內的壓力高于缸內壓力，金屬液在表面張力的作用下不能進入間隙，被鵝頸管12中的金屬 液密封，使浸漬爐處于真空狀態； 缸體1上部為開口結構，缸壁下部設置下調節口 9,使缸內上、下腔的液體不影響活塞 組的上下運動，并且在在整個注料、浸漬、加壓、冷卻過程中，鵝頸管12中金屬液面始終保 持初始高度。
[0026] 本實施例將鵝頸管12與浸漬爐注料口連接后，使真空液相氣壓浸漬過程中的熔 煉和浸漬能分別在不同的爐體內進行，熔煉爐僅加熱和保溫，浸漬爐僅保溫和冷卻，具有降 低能源耗費、減少鋁基體用量，提高生產效率作用。
[0027] 上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發明，而不 用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式 的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
【權利要求】
1. 一種真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，具有一用于盛裝液體的坩堝（2);其特征在 于，所述坩堝（2)內設置一缸體（1)，該缸體（1)的壁面上從上至下開設有上進液口（7)、下 出液口（8)和下調節口（9);所述缸體（1)的下出液口（8)與一用于與浸漬爐相連的連接管 相連，且連接管與缸體（1)的下出液口（8)連接的一端低于其另一端；所述缸體（1)通過上 進液口（ 7)和下調節口（9)與坩堝（2)連通，所述缸體（1)內裝有與上活塞管（5)相連的上 活塞（3)以及與下活塞桿（6)相連的下活塞（4)，該下活塞桿（6)穿過所述上活塞管（5)和 上活塞（3)，該上活塞（3)沿著缸體（1)運動時其側壁用于開啟或關閉上進液口（7)，該下活 塞（4)沿著缸體（1)運動時其側壁用于開啟或關閉下出液口（8)和下調節口（9)。
2. 根據權利要求1所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述上進液 口（ 7 )到下出液口（8)的距離，小于上活塞（3)底部到下活塞（4)底部的距離，但大于上活 塞（3 )底部到下活塞（4 )頂部的距離，以使下活塞（4 )關閉下出液口（ 8 )時，上進液口（ 7 )處 于開啟狀態，而上活塞（3)關閉上進液口（7)時，下出液口（8)處于開啟狀態。
3. 根據權利要求1所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述下出液 口（8)底部到下調節口（9)頂部的距離大于下活塞（4)的高度，使下活塞（4)側壁在關閉下 出液口（8)時，下調節口（9)處于開啟狀態。
4. 根據權利要求1~3之一所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述 下活塞桿（6)和上活塞管（5)分別連接獨立的伺服系統。
5. 根據權利要求1~3之一所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述 上活塞管（5)壁面上開有上調節口（10)。
6. 根據權利要求1~3之一所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述 連接管為鵝頸管（12)。
7. 根據權利要求1~3之一所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述 上活塞（3)、下活塞（4)、缸體（1)、下活塞桿（6)、上活塞管（5)、連接管、坩堝（2)均采用陶 瓷基材質制成。
8. 根據權利要求1~3之一所述的真空液相氣壓浸漬定量注料裝置，其特征在于，所述 缸體（1)上部為開口結構。
【文檔編號】B22D39/06GK104084570SQ201410361869
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】鄧星, 楊爾衛, 劉輝, 陽衡, 楊帆 申請人:湖南航天機電設備與特種材料研究所