一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法

摘要

本发明公开了一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法，包括倒锥形料桶、反应釜和模具，所述倒锥形料桶底端均固定架设有安装架，所述安装架内底部通过螺栓安装有转动电机，所述转动电机顶部的驱动轴贯穿设置于倒锥形料桶底部出料端内，所述驱动轴顶部两侧固定焊设有打料杆，所述倒锥形料桶内底部且位于驱动轴外围依次套设有下料盘和齿盘，所述下料盘上开设有第一下料口，所述齿盘上分布开设有与第一下料口对应数量的第二下料口，所述安装架内一端通过支撑架安装有伺服电机。整体加工工艺采用自动化加工设备，有效降低人员配制，降低人力成本，并可随着加工需求，精确改变配比输出，大大提高加工效率与品质。

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金技术领域，具体涉及一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法。

背景技术

现有的高温记忆合金加工性能不足，成本昂贵的问题，现有的制备装置及方法有一些共同的缺点，即所用设备较大，成本高，生产周期长，阻碍了记忆合金的推广应用，烧结坯时氧含量高，加工塑性差，缺乏精确的自动化辅助加工设备，耗费较多人力资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法，包括倒锥形料桶、反应釜和模具，所述倒锥形料桶底端均固定架设有安装架，所述安装架内底部通过螺栓安装有转动电机，所述转动电机顶部的驱动轴贯穿设置于倒锥形料桶底部出料端内，所述驱动轴顶部两侧固定焊设有打料杆，所述倒锥形料桶内底部且位于驱动轴外围依次套设有下料盘和齿盘，所述下料盘上开设有第一下料口，所述齿盘上分布开设有与第一下料口对应数量的第二下料口，所述安装架内一端通过支撑架安装有伺服电机，所述伺服电机顶部驱动端安装有转齿，所述转齿一端与齿盘啮合连接，所述安装架一端通过螺栓安装有第一计量粉泵，所述倒锥形料桶一侧布设有反应釜，所述反应釜一侧通过支撑架安装有第二计量粉泵，所述第二计量粉泵一端设有作业架，所述作业架内一端固定安装有机械手，所述作业架内另一端设有模具，所述作业架内顶部固定安装有液压推杆，所述模具的顶盖固定安装于液压推杆底部输出端上，所述第二计量粉泵顶部通过支撑架分别安装有真空泵和气泵。

一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置的加工方法，所述具体步骤如下：

步骤一：取镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉，分别存储至对应的倒锥形料桶内，通过第一计量粉泵分别将对应的倒锥形料桶内的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉计量抽排至反应釜内，且抽排时，通过转动电机的驱动轴驱动打料杆转动，使倒锥形料桶底部堆积的粉料能够快速由下料盘和齿盘的料口排出，在当前批次的粉料相继排送好后，通过对应的伺服电机转动转齿，使的第二下料口离开与下料盘的第一下料口的对合，实现对第一下料口的封堵，使粉料暂停排放；

步骤二：待镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均排送至反应釜内后，通过真空泵对反应釜内抽真空处理，随后通过气泵对反应釜内排入氩气，并通过反应釜以500-600℃的温度进行20-30min的混拌处理，且混拌的转速为800-1200r/min，得到复合金属粉末；

步骤三：将反应釜底部排料口打开，通过第二计量粉泵将反应釜内处理后的复合金属粉末排送至机械手的料管，由机械手带动料管将排出的复合金属粉末排布喷送于模具内；

步骤四：待步骤三的复合金属粉末对模具喷送结束后，机械手收回料管，通过液压推杆下压模具的顶盖，使其对模具进行210-250MPa的压坯处理，得到自动化成型的复合记忆合金原料块；

步骤五：将步骤四得到的复合记忆合金原料块送至电阻炉中进行气洗处理，先行对电阻炉进行抽真空处理，随后以25-35ml/min的气流量对电阻炉内进行冲氩气处理，对复合记忆合金原料块进行反复洗气处理；

步骤六：对步骤五处理后的复合记忆合金原料块以930-1200℃进行加热处理，且加热时，与35-40℃/min的温度进行递增加热处理，待电阻炉内温度恒值达到1250℃时，停止加热，并对内接通氩气，进行150-180℃/s的降温处理，得到形状记忆合金料。

进一步地，所述下料盘和齿盘通过轴承与驱动轴转动套设连接，所述下料盘外围固定安装于倒锥形料桶内壁上，所述倒锥形料桶内底部壁面上开设有与齿盘对应的盘槽。

进一步地，所述第一计量粉泵的进料端与倒锥形料桶底部的出料口连接，所述反应釜顶部的进料口分别与对应的倒锥形料桶的第一计量粉泵的出料端连接。

进一步地，所述反应釜底部的出料端与第二计量粉泵的进料端连接，所述第二计量粉泵的出料端连接有料管，所述料管的出料端固定安装于机械手的驱动端的端部。

进一步地，所述真空泵的抽气端与反应釜顶部连接，所述气泵的排气端与真空泵顶部连接。

进一步地，所述步骤一中的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均为0.2-0.5μm颗粒大小的超细粉。

进一步地，所述镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅的使用比例为0.3:0.6:1:0.014:5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的形状记忆合金塑型性高，具备较高的形状记忆效应，具有较好的热稳定性，提高可恢复应变提高2％，能够有效提高32％的拉伸延伸率，在提高延伸率的同时，还保证了形状记忆效应没有下降，整体加工工艺采用自动化加工设备，有效降低人员配制，降低人力成本，并可随着加工需求，精确改变配比输出，大大提高加工效率与品质。

附图说明

图1为本发明一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法的整体示意图。

图2为本发明一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法的倒锥形料桶示意图。

图3为本发明一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法的倒锥形料桶局部截面示意图。

图4为本发明一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置及方法的下料盘俯视示意图。

图中：1、倒锥形料桶；2、反应釜；3、第二计量粉泵；4、真空泵；5、气泵；6、作业架；7、模具；8、液压推杆；9、机械手；10、安装架；11、转动电机；12、驱动轴；13、打料杆；14、下料盘；15、第一下料口；16、齿盘；17、第二下料口；18、转齿；19、伺服电机；20、第一计量粉泵；21、。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置，包括倒锥形料桶1、反应釜2和模具7，所述倒锥形料桶1底端均固定架设有安装架10，所述安装架10内底部通过螺栓安装有转动电机11，所述转动电机11顶部的驱动轴12贯穿设置于倒锥形料桶1底部出料端内，所述驱动轴12顶部两侧固定焊设有打料杆13，所述倒锥形料桶1内底部且位于驱动轴12外围依次套设有下料盘14和齿盘16，所述下料盘14上开设有第一下料口15，所述齿盘16上分布开设有与第一下料口15对应数量的第二下料口17，所述安装架10内一端通过支撑架安装有伺服电机19，所述伺服电机19顶部驱动端安装有转齿18，所述转齿18一端与齿盘16啮合连接，所述安装架10一端通过螺栓安装有第一计量粉泵20，所述倒锥形料桶1一侧布设有反应釜2，所述反应釜2一侧通过支撑架安装有第二计量粉泵3，所述第二计量粉泵3一端设有作业架6，所述作业架6内一端固定安装有机械手9，所述作业架6内另一端设有模具7，所述作业架6内顶部固定安装有液压推杆8，所述模具7的顶盖固定安装于液压推杆8底部输出端上，所述第二计量粉泵3顶部通过支撑架分别安装有真空泵4和气泵5。

一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置的加工方法：具体如下步骤：

步骤一：取镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉，分别存储至对应的倒锥形料桶1内，通过第一计量粉泵20分别将对应的倒锥形料桶1内的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉计量抽排至反应釜2内，且抽排时，通过转动电机11的驱动轴12驱动打料杆13转动，使倒锥形料桶1底部堆积的粉料能够快速由下料盘14和齿盘16的料口排出，在当前批次的粉料相继排送好后，通过对应的伺服电机19转动转齿18，使的第二下料口17离开与下料盘14的第一下料口15的对合，实现对第一下料口15的封堵，使粉料暂停排放；

步骤二：待镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均排送至反应釜2内后，通过真空泵4对反应釜2内抽真空处理，随后通过气泵5对反应釜2内排入氩气，并通过反应釜2以500℃的温度进行20min的混拌处理，且混拌的转速为800r/min，得到复合金属粉末；

步骤三：将反应釜2底部排料口打开，通过第二计量粉泵3将反应釜2内处理后的复合金属粉末排送至机械手9的料管21，由机械手9带动料管21将排出的复合金属粉末排布喷送于模具7内；

步骤四：待步骤三的复合金属粉末对模具7喷送结束后，机械手9收回料管21，通过液压推杆8下压模具7的顶盖，使其对模具7进行210MPa的压坯处理，得到自动化成型的复合记忆合金原料块；

步骤五：将步骤四得到的复合记忆合金原料块送至电阻炉中进行气洗处理，先行对电阻炉进行抽真空处理，随后以25ml/min的气流量对电阻炉内进行冲氩气处理，对复合记忆合金原料块进行反复洗气处理；

步骤六：对步骤五处理后的复合记忆合金原料块以930℃进行加热处理，且加热时，与35℃/min的温度进行递增加热处理，待电阻炉内温度恒值达到1250℃时，停止加热，并对内接通氩气，进行150℃/s的降温处理，得到形状记忆合金料。

其中，所述下料盘14和齿盘16通过轴承与驱动轴12转动套设连接，所述下料盘14外围固定安装于倒锥形料桶1内壁上，所述倒锥形料桶1内底部壁面上开设有与齿盘16对应的盘槽。

其中，所述第一计量粉泵20的进料端与倒锥形料桶1底部的出料口连接，所述反应釜2顶部的进料口分别与对应的倒锥形料桶1的第一计量粉泵20的出料端连接。

其中，所述反应釜2底部的出料端与第二计量粉泵3的进料端连接，所述第二计量粉泵3的出料端连接有料管21，所述料管21的出料端固定安装于机械手9的驱动端的端部。

其中，所述真空泵4的抽气端与反应釜2顶部连接，所述气泵5的排气端与真空泵4顶部连接。

其中，所述步骤一中的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均为0.2μm颗粒大小的超细粉。

其中，所述镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅的使用比例为0.3:0.6:1:0.014:5。

实施例2

如图1-4所示，一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置，包括倒锥形料桶1、反应釜2和模具7，所述倒锥形料桶1底端均固定架设有安装架10，所述安装架10内底部通过螺栓安装有转动电机11，所述转动电机11顶部的驱动轴12贯穿设置于倒锥形料桶1底部出料端内，所述驱动轴12顶部两侧固定焊设有打料杆13，所述倒锥形料桶1内底部且位于驱动轴12外围依次套设有下料盘14和齿盘16，所述下料盘14上开设有第一下料口15，所述齿盘16上分布开设有与第一下料口15对应数量的第二下料口17，所述安装架10内一端通过支撑架安装有伺服电机19，所述伺服电机19顶部驱动端安装有转齿18，所述转齿18一端与齿盘16啮合连接，所述安装架10一端通过螺栓安装有第一计量粉泵20，所述倒锥形料桶1一侧布设有反应釜2，所述反应釜2一侧通过支撑架安装有第二计量粉泵3，所述第二计量粉泵3一端设有作业架6，所述作业架6内一端固定安装有机械手9，所述作业架6内另一端设有模具7，所述作业架6内顶部固定安装有液压推杆8，所述模具7的顶盖固定安装于液压推杆8底部输出端上，所述第二计量粉泵3顶部通过支撑架分别安装有真空泵4和气泵5。

一种形状记忆合金新材料的自动化加工装置的加工方法：具体如下步骤：

步骤一：取镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉，分别存储至对应的倒锥形料桶1内，通过第一计量粉泵20分别将对应的倒锥形料桶1内的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉计量抽排至反应釜2内，且抽排时，通过转动电机11的驱动轴12驱动打料杆13转动，使倒锥形料桶1底部堆积的粉料能够快速由下料盘14和齿盘16的料口排出，在当前批次的粉料相继排送好后，通过对应的伺服电机19转动转齿18，使的第二下料口17离开与下料盘14的第一下料口15的对合，实现对第一下料口15的封堵，使粉料暂停排放；

步骤二：待镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均排送至反应釜2内后，通过真空泵4对反应釜2内抽真空处理，随后通过气泵5对反应釜2内排入氩气，并通过反应釜2以600℃的温度进行30min的混拌处理，且混拌的转速为1200r/min，得到复合金属粉末；

步骤三：将反应釜2底部排料口打开，通过第二计量粉泵3将反应釜2内处理后的复合金属粉末排送至机械手9的料管21，由机械手9带动料管21将排出的复合金属粉末排布喷送于模具7内；

步骤四：待步骤三的复合金属粉末对模具7喷送结束后，机械手9收回料管21，通过液压推杆8下压模具7的顶盖，使其对模具7进行250MPa的压坯处理，得到自动化成型的复合记忆合金原料块；

步骤五：将步骤四得到的复合记忆合金原料块送至电阻炉中进行气洗处理，先行对电阻炉进行抽真空处理，随后以35ml/min的气流量对电阻炉内进行冲氩气处理，对复合记忆合金原料块进行反复洗气处理；

步骤六：对步骤五处理后的复合记忆合金原料块以1200℃进行加热处理，且加热时，与40℃/min的温度进行递增加热处理，待电阻炉内温度恒值达到1250℃时，停止加热，并对内接通氩气，进行180℃/s的降温处理，得到形状记忆合金料。

其中，所述下料盘14和齿盘16通过轴承与驱动轴12转动套设连接，所述下料盘14外围固定安装于倒锥形料桶1内壁上，所述倒锥形料桶1内底部壁面上开设有与齿盘16对应的盘槽。

其中，所述第一计量粉泵20的进料端与倒锥形料桶1底部的出料口连接，所述反应釜2顶部的进料口分别与对应的倒锥形料桶1的第一计量粉泵20的出料端连接。

其中，所述反应釜2底部的出料端与第二计量粉泵3的进料端连接，所述第二计量粉泵3的出料端连接有料管21，所述料管21的出料端固定安装于机械手9的驱动端的端部。

其中，所述真空泵4的抽气端与反应釜2顶部连接，所述气泵5的排气端与真空泵4顶部连接。

其中，所述步骤一中的镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅粉均为0.5μm颗粒大小的超细粉。

其中，所述镍粉、钽粉、钛粉、铜粉和有机硅的使用比例为0.3:0.6:1:0.014:5。

本发明的工作原理：本发明的形状记忆合金塑型性高，具备较高的形状记忆效应，具有较好的热稳定性，提高可恢复应变提高2％，能够有效提高32％的拉伸延伸率，在提高延伸率的同时，还保证了形状记忆效应没有下降，整体加工工艺采用自动化加工设备，有效降低人员配制，降低人力成本，并可随着加工需求，精确改变配比输出，大大提高加工效率与品质。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。