本發明涉及的是一種工程材料的制備裝置及制備方法，具體涉及一種點陣結構低熔點合金型芯制備裝置及制備方法。

背景技術：

點陣結構是上下面板內夾型芯的多孔結構，其中型芯內的桿件按照一定周期有序排列。點陣結構具有高強韌、抗爆炸沖擊、吸聲和吸收電磁波、隔熱和散熱等優點，因其具備優良的力學性能和多功能可設計性，在航空航天、高鐵、汽車、船舶等領域具有廣闊的應用前景，也吸引了國內外學者進行研究。目前力學性能的基本理論已經完善，但制備裝置和工藝有待創新和提高，現有工藝設備出的結構力學性能與理論預測性能往往有較大差別，制備工藝好壞直接影響結構的安全性，因此，在點陣結構的應用推廣中制備裝置和工藝方法尤為重要。

點陣結構中的型芯一般采用鎂合金或鋁合金材料，對于復合材料點陣結構常采用熔芯成型技術制備，為了能使桿件纖維束穿插可熔性合金型芯，需要預先制備帶孔洞的型芯。開孔常有兩種方法：一種是成型完成后進行機械鉆孔，如果在內部鉆大量不同角度的斜孔時,這種方法工作效率較低，精度也難以保證；另外，對于低熔點合金，鉆孔時產生高溫會融化金屬，鉆頭可能被卡死，故不宜采用機械鉆孔方法。另一種方法是采用砂型的方法，在制備時連同孔洞一起鑄造，待冷卻后取出孔內填充芯，該方法制造復雜、鑄件表面質量差、尤其對細小高精度的孔洞難以實現。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種生產效率高、成孔質量好的點陣結構低熔點合金型芯制備裝置。本發明的目的還在于提供一種操作簡單、成本低的點陣結構低熔點合金型芯制備方法。

本發明的點陣結構低熔點合金型芯制備裝置包括上部為敞口的鑄模，還包括橫梁和開孔內芯，鑄模上口的一對對應邊上有卡槽，鑄模底部布置有第一磁鐵，橫梁上布置有第二磁鐵，橫梁的兩端置于所述卡槽中，開孔內芯的兩端分別通過第一磁鐵和第二磁鐵固定于鑄模底部與橫梁上。

所述開孔內芯由熱膨脹率高于鑄件的材料制成。

所述的開孔內芯的截面形狀為圓形、方形、三角形、六邊形或橢圓形。

本發明的點陣結構低熔點合金型芯制備方法為：

(1)根據鑄件內腔預留孔的形狀和長度加工開孔內芯；

(2)根據鑄件內腔預留孔在鑄件上端的位置，在鑄模上口的一對對應邊上加工卡槽；

(3)根據鑄件內腔預留孔在鑄件下端的位置，在鑄模底部第一磁鐵；

(4)將開孔內芯下端吸附在第一磁鐵上；

(5)將橫梁卡入卡槽中；

(6)調整開孔內芯上端位置，使其吸附在橫梁上的第二磁鐵下部；

(7)加熱至合金澆鑄溫度后，澆入熔融合金達到設計液面；

(8)待其凝固冷卻后，取出橫梁，拔出開孔內芯，將鑄件從鑄模中脫出。

本發明應用開孔內芯冷縮大于低熔點合金的原理，采用磁鐵吸附固定開孔內芯的手段，達到自然脫模、方便定位的目的。與傳統點陣結構制備方法相比，具有操作簡單，生產效率高、成孔質量好、成本低的特點。

本發明可以取得以下有益效果：

(1)本發明成型工藝過程易操作。利用磁鐵將開孔內芯固定在鑄模上設計的位置，注入液態合金，待其冷卻后取出橫梁，拔出開孔內芯，最終從鑄模中脫出鑄件，整個操作步驟簡單，便于操作。

(2)本發明成孔精度高、孔洞表面質量好。鑄模和橫梁的內嵌磁鐵能很好地固定開孔內芯，保證其在澆鑄過程中不發生移動。由于磁鐵吸附開孔內芯下表面，所以孔洞能很好地貫穿鑄件。使用本發明形成的孔洞表面比機械鉆孔方法的光潔度好，并且可以根據設計要求可形成圓形、方形、三角形或其他異形孔。

(3)本發明裝配化程度高、生產效率高，成本低。裝置脫模后能重復使用，能大幅降低模具產生的費用。

(4)本發明不需要機床再對鑄件進行二次加工，對機械設備要求低。

附圖說明

圖1是開孔內芯；

圖2是鑄模的正視圖；

圖3是鑄模的俯視圖；

圖4是鑄模的側視圖；

圖5是橫梁的俯視圖；

圖6是橫梁的側視圖；

圖7是鑄件的正視圖；

圖8是鑄件的俯視圖；

圖9是鑄件的側視圖；

圖10是合模澆鑄的正視圖；

圖11是合模澆鑄的俯視圖；

圖12是合模澆鑄的側視圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細的描述：

結合圖1至圖12，本發明的點陣結構低熔點合金型芯制備裝置主要包括開孔內芯1、鑄模2以及橫梁3。開孔內芯1選用材料的熱膨脹率高于鑄件中低熔點合金4-1，截面形狀可以是圓形、方形、三角形或異形，具體要根據鑄件的孔洞4-2形狀選定。開孔內芯1上下端切削為能緊貼鑄模2和橫梁3的形狀。

鑄模2是由殼體2-1按照鑄件4形狀沖壓形成的模腔2-2，在鑄模2底部嵌有磁鐵2-3，磁鐵2-3的位置根據鑄件孔洞4-2的傾角和長度來確定，磁鐵2-3吸附固定開孔內芯1下端，在鑄模2側面的頂部開有卡槽2-4，卡槽2-4固定橫梁3。

橫梁3內嵌有磁鐵3-1，磁鐵3-1的位置根據孔洞4-2的傾角和長度來確定，并吸附固定開孔內芯1的上端，橫梁3固定在卡槽2-4中保證磁鐵3-1相對鑄模2位置固定。

進行模具組裝時，橫梁3卡在模具卡槽2-4中，將開孔內芯1兩端分布吸附在磁鐵2-3和磁鐵3-1上。

本發明還提供一種點陣結構低熔點合金型芯制備方法，采用的低熔點合金以伍德合金(熔點60-70攝氏度)為例，其較佳的實施例是按照以下步驟實現。

(1)根據鑄件預留孔4-2的形狀和長度加工鐵質開孔內芯1，開孔內芯1可使用鐵棒或鋼棒，表層作防銹處理；

(2)根據鑄件內腔預留孔4-2在鑄件上端的位置，在鑄模2頂部的側面開有卡槽2-4，卡槽2-4應有裝配余量，余量控制在以0.5mm以內為宜，橫梁3可采用鋁合金材料；

(3)根據鑄件預留孔4-2在鑄件下端的位置，在鑄模2底部內嵌磁鐵2-3，鑄模2可采用玻璃鋼復合材料或鋁合金材料；

(4)在模具內側涂抹脫模臘，首次涂抹需涂抹3遍，每次涂抹后加熱至85攝氏度維持30分鐘；

(5)調整鑄模2位置，保證處于水平狀態；

(6)將開孔內芯1下端吸附在鑄模2內嵌磁鐵2-3上，后將橫梁3固定于卡槽2-4中。

(7)調整開孔內芯1上端位置，使其吸附在固定橫梁3的磁鐵3-1下部；

(8)澆鑄前先將模具加熱至85攝氏度，然后緩慢澆入85攝氏度的熔融伍德合金至設計液面5，澆鑄的金屬需取自中間深度位置的熔融金屬，表層的漂浮物和底層的不 熔物不應澆入；

(9)凝固冷卻至室溫，冷卻過程中保證鑄件表面平整；

(10)取出固定橫梁3，冷卻后開孔內芯1將自動和低熔點合金脫離，用手或者鉗子直接拔出開孔內芯1；

(11)將鑄件4從鑄模2中脫出，考慮到伍德合金抗壓、抗拉強度低，脫模過程要用力均勻，防止鑄件意外損壞。最后清理模具，涂抹脫模臘，準備下一批次生產。

以上對本發明的描述是說明性的，而非限制性的，基于本專業技術人員理解，在權利要求限定的精神與范圍之內可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將在本發明的保護范圍內。