[發明專利]高固相含量復合材料增材制造擠出裝置

在審

• 申請號: 202110900605.6
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN115704661A
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 苗立琴;張大舜;孟凡軍;王靜;郭洪斌;杜娟;陳洪海;李姝博
• 申請（專利權）人: 長春設備工藝研究所
• 主分類號: F42B33/02
• 分類號: F42B33/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

高固相含量復合材料增材制造擠出裝置。根據高固相含量材料的特性，研制高固相含量4D打印擠出裝置。該裝置將預混合物料投入攪拌釜中，通過特制的Z軸對物料進行捏合動作，當物料捏合一段時間達到實驗要求后，橫向輸送螺桿將捏合好的物料輸送至縱向擠出螺桿的入口處，通過入口處的壓力傳感器將實時壓力反饋至控制器中，控制器根據壓力反饋值來調整橫向輸送螺桿的轉速，使壓力始終維持在一定的范圍內，同時縱向擠出螺桿開始工作，其將高粘度含能物料均勻的擠出。

技術領域

本發明涉及高固相含量復合材料增材制造擠出方法和原理，適用于各種復合材料增材制造。

背景技術

目前我國裝藥主要是壓裝和鑄裝兩種形式，生產安全性、生產效率以及生產質量等受技術水平、設備水平的限制，難以得到明顯提高。傳統熔鑄炸藥制備是采用澆鑄成型法，即將熔融漿料倒入模具中成型。當主體炸藥含量增加時熔漿黏度增加、體系流動性差，在混合和澆鑄時易引入大量不易排出的氣泡，在降溫成型時不易補縮，最終導致制備的熔鑄樣品內部有孔隙、縮松等瑕疵，嚴重影響熔鑄炸藥的質量和性能。

針對熔鑄炸藥熔融特性、黏流特性，研發高固相含量復合材料增材制造擠出裝置，通過打印工藝參數調節，制備得到綜合性能優良的高固含量熔鑄炸藥。

發明內容

實現高固含量復合材料的自動加熱及攪拌、自動放料、自動打印的功能。滿足在試驗中打印各種形狀的藥柱，保證試驗環境達到炸藥生產A級防爆工房的生產設備要求，最大限度的保證人身安全。設備的設計、制造、安裝及非標設備、自動控制部分及配件的選用符合危險場所的要求，嚴格遵循執行國家有關標準的原則，并采取有效的防靜電技術及本質安全技術。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明：

圖1擠出裝置總體結構

圖2攪拌釜上蓋

圖3自動放料閥

圖4 3D打印裝置

圖5 擠出活塞

具體實施方式

采用增材制造擠出裝置將高固相含量復合材料加熱融化，電機驅動絲杠旋轉，推動活塞向下運動，擠出物料；同時噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息平臺做xy方向移動，將材料選擇性地沉降在工作臺或前一層工件上，快速冷卻后形成一層截面。一層打印完成后，平臺下降一層的厚度，繼續打印下一層，一層成型完成后，工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。

為了實現以上功能，具體實施方案如下：

（1）圖1為擠出裝置總體結構，包括六大部分：混合攪拌釜、攪拌槳、自動放料機構、擠出系統、工作臺和架體；

（2）圖1中1為混合攪拌釜，圖2為攪拌釜上蓋，釜蓋上設置4個法蘭口，一個裝溫度計，一個抽吸附藥，一個加料口，一個觀察口。鍋體為雙層，內通保溫水，鍋體下方為出料口，連接自動放料閥，整個鍋體全部由不銹鋼制成，為保證內腔光滑，內外全部鏡面拋光；

（3）圖3為自動放料閥，采用電缸驅動，電缸頂起閥桿實現放料，關閉時由復位彈簧將閥桿拉下。閥體與鍋體連接處由聚四氟套，閥頭為黃銅材質，閥體為雙層，內通保溫水，出料口處連接放料伴熱管，放料伴熱管均為雙層，內通保溫水。放料時，電缸頂起閥桿；

（4）圖4 為3D打印裝置，由物料擠出裝置和X、Y、Z三個方向的線性模組構成。物料擠出行腔為雙層，內通保溫水，線性模組為全密封結構；

（5）圖5 為擠出活塞，擠出桿為銅制或聚四氟材質；

（6）工藝過程為：人工向溶混攪拌釜加入高固含量復合材料，模溫機將循環水溫度加熱到80度以上，高固含量材料開始溶化，待到溫度傳感器顯示到達指定溫度后，攪拌槳旋轉，待攪拌均勻后，自動放料閥打開，藥液由自動放料閥流經伴熱放料管，流入物料擠出機構的行腔內，啟動物料擠出裝置的電機和X、Y、Z三個方向的線性模組電機，實現打印功能。