1.一種單晶化金屬線液固輥軋柔性制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:依據成形單晶線材的材料和尺寸要求,選擇金屬線材和對應微型噴嘴的直徑,將選擇的金屬線材料盤安裝到料盤電機上面,并將金屬線材的一端穿過線材輸送導輪,經過金屬線材輸送管道,放入熔煉坩堝中;.
步驟2:打開惰性氣體壓力儲蓄瓶和高分子循環泵,對手套箱進行低氧環境處理,使得手套箱內的壓強與外界大氣壓保持基本一致,經過3~ 5h 的除氧處理后,確保手套箱內的氧含量低于1PPM;
步驟3:啟動制冷器,通過冷氣輸送管道將產生的冷氣輸送到冷氣儲存腔中,依據熱電偶的反饋溫度設置冷氣排氣孔的開后大小,保證冷氣強制對流冷卻作用滿足定向凝固的條件;
步驟4:啟動計算機控制系統和多軸運動控制器,分別對左旋轉電機、右旋轉電機、平移軸伺服電機、旋轉軸伺服電機、料盤電機和導輪電機進行伺服上電;
步驟5:打開觸屏人機界面,對每個電機的轉速、轉向進行設置,多軸運動控制器依據設置的參數對各個電機進行精確控制;
步驟6:啟動溫度控制器,并根據步驟一中選取的材料,設定環形加熱爐的加熱溫度,使得環形加熱爐將進入到坩堝中的金屬線材熔化成金屬熔液,并通過熱電偶將溫度信號反饋到溫度控制器中,實現溫度的閉環控制;
步驟7:啟動料盤電機和導輪電機的轉動,將金屬線材精確定量輸送到熔煉坩堝內部,控制坩堝內金屬熔液在噴射過程中的液面高度保持不變;
步驟8:啟動脈沖信號發生器,將產生的高頻脈沖信號輸入到高頻電磁閥中,高頻電磁閥依據脈沖信號進行開啟/關閉,使脈沖氣壓腔內部產生高頻脈沖氣壓,沖擊底部的金屬熔液,迫使金屬熔液微型噴嘴中噴射出來,形成連續均勻的金屬熔滴;
步驟9:啟動旋轉電機,保證均勻連續的金屬熔滴沉積到軋制模具內部,控制旋轉水冷軋輥的相對轉動,完成輥軋成形出單晶線材;
步驟10:啟動旋轉軸伺服電機和平移軸伺服電機,旋轉軸伺服電機帶動繞線輪旋轉,平移軸伺服電機帶動直線滑臺在水平方向上往復運動,進而將成形出的單晶線材纏繞在繞線輪上面;
步驟11:當成形出單晶線材纏滿繞線輪時,取下繞線輪,安裝另外一個繞線輪,繼續完成單晶線材的制備。
2.一種單晶化金屬線液固輥軋柔性制備裝置,其特征在于,包括:壓力儲氣瓶、制冷器、伺服電機、氣體分流閥、手套箱、線材料盤、線材輸送導論、脈沖信號發生器、溫度控制器、熱電偶、多軸運動控制器、高分子循環泵、計算機控制系統、環形加熱爐、熔煉坩堝、旋轉水冷軋輥、微型噴嘴、繞線輪、直線滑臺和軋制模具;
所述壓力儲存瓶內部存儲氬氣,氣體分流閥一端與壓力儲氣瓶相連,另一端與氣體輸送管道相連,氣體輸送管道與手套箱相連,另一氣體輸送管道與高頻電磁閥相連;
所述高分子循環泵位于手套箱的底部,啟動循環泵,并將高純氬氣通過氣體輸送管道流入手套箱內,確保手套箱內低氧環境,手套箱操作窗口位于手套箱前端;
所述線材料盤安裝在手套箱的上面,料盤電機與線材料盤相連,控制料盤電機的轉動可以實現金屬線材的精確輸送;
所述線材輸送導輪安裝在手套箱的內部,導輪電機安裝在線材輸送導輪的兩端,當金屬線材輸送到線材輸送導輪兩輪中間時,控制導輪電機的轉動,保證金屬線材精確定量輸送到熔煉坩堝內部;
所述熔煉坩堝位于環形加熱爐的內側,金屬線材輸送管道位于坩堝上端,可將金屬線材輸送到坩堝內熔化,通過控制料盤電機和導輪電機的轉速,控制坩堝內金屬熔液的液面高度保持不變;
所述微型噴嘴位于熔煉坩堝的底部,過濾片放置于坩堝內部,對金屬熔液進行過濾,脈沖氣壓腔位于熔煉坩堝的內部中心位置,其上端與高頻電磁閥相連,脈沖信號發生器與電磁閥相連,通過輸出的脈沖信號控制電磁閥的開啟/關閉,使脈沖氣壓腔內部產生高頻脈沖氣壓,沖擊底部的金屬熔液,迫使金屬熔液微型噴嘴中噴射出來形成連續均勻的金屬熔滴;
所述左旋轉水冷軋輥和右旋轉水冷軋輥通過安裝板固定在手套箱內部,其兩者位置可以調整;所述左旋轉電機與左旋轉水冷軋輥相連,右旋轉電機與右旋轉水冷軋輥相連,控制旋轉電機的轉動可實現旋轉水冷軋輥的相對轉動;
所述軋制模具分布在旋轉水冷軋輥的表面,有左右兩個半圓凹模配合而成,可以依據成形單晶金屬絲的尺寸要求加工成不同的尺寸,當均勻連續的金屬熔滴沉積到軋制模具內部時,控制旋轉水冷軋輥的相對轉動,就可以完成輥軋,成形出單晶線材;
所述繞線輪安裝在繞線輪支架上面,繞線輪可以隨意的安裝和取下,旋轉軸伺服電機與繞線輪相連,控制伺服電機的轉動可以實現繞線輪的旋轉纏絲;
所述冷氣儲存腔位于繞線輪支架的下面,且通過連接板安裝在直線滑臺上面,制冷器通過冷氣輸送管道與冷氣儲存腔相通,冷氣儲存腔上面分布多個冷氣排氣孔,其氣孔的大小可以調節進而控制冷氣的流量;
所述平移軸伺服電機與直線滑臺相連,控制平移軸伺服電機的轉動可以實現直線滑臺在水平方向上的往復運動,進而控制繞線輪在纏絲過程中的往返直線運動,實現纏絲復合運動控制要求;
所述熱電偶位于熔煉坩堝內部,熱電偶放置在繞線輪下方,熱電偶將采集到的溫度信號傳送到溫度加熱控制器,實現對環形加熱爐和冷氣排氣孔的反饋控制,進而精確控制熔煉坩堝內部的溫度和強制對流冷卻溫度;
所述多軸運動控制器通過控制總線分別左旋轉電機、右旋轉電機、平移軸伺服電機、旋轉軸伺服電機、料盤電機和導輪電機相連,在觸屏人機界面上可對每個電機的轉速、轉向進行設置,多軸運動控制器依據設置的參數對各個電機進行精確控制;
所述計算機控制系統通過CAN總線與多軸運動控制器、脈沖信號發生器、溫度加熱控制器相連,實現對各個模塊的總體控制。