一種含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置的製作方法

2023-05-14 00:30:46 2

本實用新型屬於粉末冶金複合材料製備技術相關領域，更具體地，涉及一種含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置。

背景技術：

含油粉末冶金作為一種自潤滑軸承材料，具有良好的金屬特性和摩檫學特性，廣泛應用於汽車、家電、計量儀表、工程機械等工業領域。同時，隨著微納米技術在摩檫學領域的迅速發展，在潤滑油中添加微納米顆粒以提高抗磨減磨效果的微納米潤滑技術得到了廣泛的研究。將含油自潤滑技術和納米粒子技術結合起來製備複合材料成為了目前的研究趨勢。

然而，顆粒的添加會使得懸浮液的粘度大大增加，並且顆粒濃度越高，所需的壓力越高。外界加壓技術是一項製備複合材料的有效技術，但是現有的製備複合材料的實驗裝置的功能比較單一，無法檢測複合材料的製備過程，也無法進一步探測各個參數的相互耦合關係。在製備複合材料的過程中，滲流壓力、滲流位移和滲流速度是影響材料品質的關鍵參數。滲流壓力的大小決定了滲流位移和滲流速度的大小，直接決定了複合材料的製備時間；且滲流壓力影響顆粒在複合材料中的濃度分布，決定了複合材料的品質。目前，由於粉末冶金為金屬，且滲流速度較小，傳統的滲流速度測量方法的靈敏度較低而不再適用。

技術實現要素：

針對現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置，其基於含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備特點，針對含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置的部件及部件之間的聯接關係進行了設計。所述製備裝置採用加載缸的方式使含有顆粒的懸浮液進入粉末冶金材料中，避免了過多的空氣進入到複合材料中，提高了複合材料的品質；採用磁滯伸縮位移傳感器及壓力傳感器實時檢測滲流位移、滲流速度及滲流壓力，便於了解各個參數之間的耦合關係，掌握了複合材料在製備過程中的各個狀態，提高了靈敏度，減小了製備時間。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置，其包括壓力加載機構、連接於所述壓力加載機構的滲流機構及連接所述壓力加載機構及所述滲流機構的數據採集組件，其特徵在於：

所述壓力加載機構包括加載缸，所述加載缸包括加載缸筒及活動地連接於所述加載缸筒的加載缸杆，所述加載缸筒開設有壓縮腔及與所述壓縮腔相連通的連接孔，所述加載缸杆部分的收容於所述收容腔內，其開設有螺紋孔；

所述滲流機構包括滲流結構及連接於所述滲流結構的量杯，所述滲流結構形成有滲流入口、與所述量杯相連通的滲流出口及用於收容粉末冶金材料的收容腔，所述收容腔與所述滲流入口及所述滲流出口均相連通，所述滲流入口與所述連接孔可隔斷的相連通；所述滲流結構還開設有安裝孔；

所述數據採集組件包括設置於所述螺紋孔的磁滯伸縮位移傳感器、設置於所述安裝孔的壓力傳感器、電性連接所述壓力傳感器及所述磁滯伸縮位移傳感器的數據採集卡、以及連接於所述數據採集卡的計算機。

進一步的，所述加載缸為單作用液壓缸。

進一步的，所述加載缸包括O型圈及加載缸蓋；所述加載缸筒通過螺紋與所述加載缸蓋相連接，所述加載缸蓋與所述加載缸筒之間通過所述O型圈進行密封。

進一步的，所述加載缸蓋開設有與所述壓縮腔相連通的導向孔，所述導向孔用於供所述加載缸杆穿過並為所述加載缸杆沿所述壓縮腔的長度方向的移動提供導向。

進一步的，所述壓力加載機構包括油箱、泵、溢流閥、壓力表、第一截止閥及反應釜，所述油箱、所述泵、所述加載缸、所述第一截止閥及所述反應釜依次通過管道相連接；所述溢流閥及所述壓力表連接於所述油箱與所述加載缸之間的管道上；所述泵與所述壓縮腔相連通，所述第一截止閥通過開啟或者關閉使所述反應釜與所述壓縮腔相連通或者相隔斷。

進一步的，所述滲流機構包括連接所述連接孔及所述滲流入口的第二截止閥，所述第二截止閥通過開啟或者關閉使所述滲流入口與所述壓縮腔相連通或者相隔斷。

進一步的，所述滲流機構包括上蓋板、下蓋板及連接所述上蓋板及所述下蓋板的螺栓，所述收容腔是由所述上蓋板及所述下蓋板共同形成的。

進一步的，所述粉末冶金材料的一半位於所述上蓋板，另一半位於所述下蓋板。

進一步的，所述粉末冶金材料與所述上蓋板之間、所述下蓋板與所述粉末冶金材料之間、以及所述上蓋板與所述下蓋板之間均設置有O型密封圈以進行密封。

進一步的，所述加載缸杆的外周上設置有格來圈及兩個耐磨環，所述格來圈及所述耐磨環均位於所述壓縮腔內。

通過本實用新型所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本實用新型提供的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置，其採用加載缸的方式使含有顆粒的懸浮液進入粉末冶金材料中，避免了過多的空氣進入到複合材料中，提高了複合材料的品質；採用磁滯伸縮位移傳感器及壓力傳感器實時檢測滲流位移、滲流速度及滲流壓力，便於了解各個參數之間的耦合關係，掌握了複合材料在製備過程中的各個狀態，提高了靈敏度，減小了製備時間。

附圖說明

圖1是本實用新型較佳實施方式提供的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置的整體示意圖。

圖2是圖1中的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置的加載缸的剖視圖。

圖3是圖1中的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置的滲流結構的剖視圖。

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-油箱，2-泵，3-溢流閥，4-壓力表，5-加載缸，61-第一截止閥，62-第二截止閥，63-第三截止閥，7-反應釜，8-磁滯伸縮位移傳感器，9-計算機，10-壓力傳感器，11-滲流結構，12-粉末冶金材料，13-量杯，14-加載缸筒，15-格來圈，16-耐磨環，17-加載槓桿，18-斯特封，19-O型圈，20-加載缸蓋，21-防塵圈，22-螺紋孔，23-上蓋板，24-安裝孔，25-滲流入口，26-螺栓，27-下蓋板，28-滲流出口。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

請參閱圖1至圖3，本發明較佳實施方式提供的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置，其可以監測複合材料製備過程中的關鍵參數(滲流壓力、滲流位移和滲流速度)的變化，便於了解各個參數的關係，掌握複合材料製備過程中的各個狀態及顆粒在複合材料中的分布規律，以提高複合材料的品質，減小製備時間。

所述製備裝置包括壓力加載機構、連接於所述壓力加載機構的滲流機構及連接所述壓力加載機構及所述滲流機構的數據採集組件。所述壓力加載機構包括油箱1、泵2、溢流閥3、壓力表4、加載缸5、第一截止閥61及反應釜7，所述油箱1、所述泵2、所述加載缸5、所述第一截止閥61及所述反應釜7依次通過管道相連接。所述溢流閥3及所述壓力表4連接於所述油箱1與所述加載缸5之間的管道上。

所述泵2用於為所述製備裝置提供動力；所述溢流閥3用於將管路內的油液的壓力控制為恆定值，以實現恆壓加載；所述壓力表4用於監測恆壓加載的壓力值；所述反應釜7用於將含有顆粒的懸浮液攪拌均勻後輸送到所述加載缸5內；所述加載缸5由所述泵2驅動以將所述懸浮液壓入所述滲流結構內；所述第一截止閥61用於控制所述加載缸5與所述反應釜7之間管路的連通或者斷開。

本實施方式中，所述加載缸5為單作用液壓缸。所述加載缸5包括加載缸筒14、格來圈15、耐磨環16、加載缸杆17、斯特封18、O型圈19、加載缸蓋20及防塵圈21。所述加載缸筒14依靠螺紋與所述加載缸蓋20相連接，所述加載缸蓋20與所述加載缸筒14之間通過所述O型圈19進行密封，所述O型圈19位於所述加載缸蓋20的端面與所述加載缸筒14的端面之間。所述加載缸筒14開設有壓縮腔，所述壓縮腔用於收容所述加載缸杆17及來自所述泵2的油液，所述加載缸杆17能夠沿所述壓縮腔的長度方向做往復活塞運動。所述加載缸蓋20開設有與所述壓縮腔相連通的導向孔，所述導向孔用於供所述加載缸杆17穿過並為所述加載缸杆17的移動提供導向作用。本實施方式中，所述加載缸筒14的一側還開設有連接孔，所述加載缸筒14通過所述連接孔連接於所述滲流機構。

所述加載缸杆17基本呈T型，其包括收容在所述壓縮腔內的活動端及穿過所述導向孔的連接端，所述活動端與所述連接端相背設置。所述活動端的外周上設置有所述格來圈15及兩個所述耐磨環16，所述格來圈15位於對應的兩個所述耐磨環17之間。所述格來圈15用於密封以防止所述加載缸5無杆腔內的油液進入到所述懸浮液內，汙染所述懸浮液。所述耐磨環16用於防止所述加載槓桿17與所述加載缸筒14之間直接接觸，以保護所述格來圈15。所述連接端開設有螺紋孔22，所述連接端通過所述螺紋孔22連接於所述數據採集組件，使所述壓力加載機構與所述數據採集組件相連接。

所述導向孔的內壁上設置有兩個所述斯特封18，所述斯特封18用於防止所述懸浮液洩露到大氣中。所述導向孔的內壁上還設置有兩個所述耐磨環16，兩個所述耐磨環16用於防止所述加載缸蓋20與所述加載缸筒14直接接觸以保護所述斯特封18。所述導向孔遠離所述壓縮腔的一端設置有防塵圈21，所述防塵圈21用於防止空氣進入所述懸浮液。

所述滲流機構包括滲流結構11、與所述滲流結構11相連接的量杯13、設置於所述滲流結構11的壓力傳感器10、連接所述滲流結構11及所述加載缸5的連接孔的第二截止閥62及連接於所述滲流結構11的第三截止閥63，所述第三截止閥63連接於容器。所述壓力傳感器10設置於所述滲流結構11的滲流入口25，其用於測量所述滲流入口25處的滲流壓力。本實施方式中，所述壓力傳感器10電性連接於所述數據採集組件。可以理解，在其他實施方式中，所述滲流機構可以不包括所述壓力傳感器10，所述壓力傳感器10包含於所述數據採集組件。

所述滲流結構11包括上蓋板23、下蓋板27及連接所述上蓋板23及所述下蓋板27的螺栓26。所述上蓋板23開設有所述滲流入口25及與所述滲流入口25相連通的安裝孔24，所述安裝孔24用於收容所述壓力傳感器10。所述下蓋板27形成有滲流出口28，所述滲流出口28與所述量杯13相連通。所述上蓋板23及所述下蓋板27共同形成有與所述滲流入口25及所述滲流出口28均相連通的收容腔，所述收容腔用於收容粉末冶金材料12。本實施方式中，所述粉末冶金材料12的一半位於所述上蓋板23內，另一半位於所述下蓋板27內。所述粉末冶金材料12與所述上蓋板23之間、所述下蓋板27與所述粉末冶金材料12之間、以及所述上蓋板23與所述下蓋板27之間均採用所述O型密封圈19進行密封。

所述數據採集組件包括磁滯伸縮位移傳感器8、數據採集卡及計算機9，所述磁滯伸縮位移傳感器8連接所述技數據採集卡及所述加載缸5，所述磁滯伸縮位移傳感器8的一端設置在所述螺紋孔22內。本實施方式中，所述磁滯伸縮位移傳感器8用於測量複合材料製備過程中的滲流位移及滲流速度。所述數據採集卡連接所述計算機9及所述壓力傳感器10，其用於採集所述壓力傳感器10測量到的滲流壓力及所述磁滯伸縮位移傳感器8測量到的滲流位移與滲流速度。

所述製備裝置工作時，首先，啟動所述反應釜7，使顆粒在油液中分散均勻以得到攪拌均勻的含有顆粒的懸浮液；打開所述第一截止閥61、所述第二截止閥62及所述第三截止閥63，以使所述懸浮液充滿所述加載缸5及與所述加載缸5相連通的管路中；之後，關閉所述第一截止閥61、所述第二截止閥62及所述第三截止閥63，完全打開所述溢流閥3，並啟動所述泵2，觀察所述壓力表4的讀數，調節所述溢流閥3使所述壓力表4的讀數至一定值(即保證預定的滲流壓力)，停止所述泵2；隨之，打開所述第二截止閥62，啟動所述泵2，通過改變所述泵2的流量來改變所述壓力傳感器10感測到的壓力，所述加載缸杆17在油液的壓力作用下開始向上移動，進而驅動所述懸浮液滲入所述粉末冶金材料12中，根據所述磁滯伸縮位移傳感器8測量的所述加載缸杆17的位移x和速度v，即可確定複合材料製備過程中的滲流位移和滲流速度，同時，所述數據採集卡實時採集所述壓力傳感器10測量到的壓力和所述磁滯伸縮位移傳感器8測量到的位移x，並將採集到的數據傳輸到所述計算機9，所述計算機9將接收到的數據進行顯示；接著，一段時間之後，所述滲流出口28開始有所述懸浮液開始流出，每隔預定時間測量流出的所述懸浮液的質量和顆粒濃度，並結合滲流壓力、滲流位移及滲流速度，綜合判斷複合材料的品質；最後，當複合材料的品質達到要求時，打開所述第三截止閥63，直至所述加載缸5和管路中的懸浮液完全流出，關閉所述泵2、所述第二截止閥62及所述第三截止閥63，結束實驗。

本實用新型提供的含有顆粒懸浮液的粉末冶金複合材料的製備裝置，其採用加載缸的方式使含有顆粒的懸浮液進入粉末冶金材料中，避免了過多的空氣進入到複合材料中，提高了複合材料的品質；採用磁滯伸縮位移傳感器及壓力傳感器實時檢測滲流位移、滲流速度及滲流壓力，便於了解各個參數之間的耦合關係，掌握了複合材料在製備過程中的各個狀態，提高了靈敏度，減小了製備時間。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。