钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，具体为钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料制作为机械结构零件直接实现多孔刚性减振的应用；根据使用条件的不同该钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料的孔隙率可调，孔隙率范围主要介于20％～75％，损耗因子介于0.01～0.06之间，将烧结弯扭纤维丝金属多孔材料加工成零件应用于机械结构进行刚性减振弯扭纤维丝多孔材料孔隙率介于20％～50％，损耗因子介于0.01～0.04之间。本发明专利技术的金属多孔材料能够直接加工成承载结构零件，实现机械系统多孔轻质刚性减振。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属多孔材料应用于减振领域，尤其是指一种钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用。
技术介绍
以金属纤维丝作为原材料的金属纤维丝多孔材料具有许多优点。规模化生产纤维丝已具备成熟的技术，包括钨材和锆材在内大部分金属均可以制成丝/纤维，具有高强和少缺陷的基体材料可以很容易从丝材中获得，比如，不锈钢丝、碳钢丝、铝合金丝、铜纤维、铁铬铝纤维及钛纤维。易获得的金属丝不仅降低了金属纤维丝多孔材料生产成本，而且其容易控制形成制备金属纤维丝多孔材料所需各种形态。从制造、性能及应用方面来看，金属纤维丝多孔材料是一类具有巨大研究和应用潜力的结构功能体。结构功能一体化金属纤维丝多孔材料，不同的制备工艺，千变万化的骨架材料，使其具有千姿百态的结构特性和独特性能，特别是以低成本、少缺陷、高强度、易获得的钢丝为基体的多孔材料，具有巨大的研究开发潜力。金属纤维丝多孔材料虽可具备高的强度，能实现结构功能的一体化，但目前较少将其作为承载结构使用，依然像蜂窝及泡沫等多孔介质一样，作为芯体制成夹芯结构，实现轻量化减振、抗冲击及吸能应用，而芯体与上下面板之间的结合增加了工艺成本。本专利技术借鉴缠绕多孔材料和三维编织多孔材料中丝骨架的扭曲及相互缠绕结构，和随机型纤维丝多孔材料直接压制烧结成形工艺，着力于制备出原材料易得并可量产、制备工艺相对容易、强度高的弯扭金属纤维丝多孔材料，可直接加工成承载结构零件使用，并能直接实现机械系统轻质刚性减振的应用，实现多孔轻质刚性结构零件进行机械系统减振，实现低成本多孔轻质刚性减振，具有较大的工程应用价值和经济价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，能够直接加工成承载结构零件，实现机械系统多孔轻质刚性减振。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，具体为钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料制作为机械结构零件直接实现多孔刚性减振的应用；根据使用条件的不同该钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料的孔隙率可调，孔隙率范围主要介于20％～75％，损耗因子介于0.01～0.06之间，将烧结弯扭纤维丝金属多孔材料加工成零件应用于机械结构进行刚性减振弯扭纤维丝多孔材料孔隙率介于20％～50％，损耗因子介于0.01～0.04之间。所述金属多孔材料的制备，包括以下步骤：1)短切钢丝绳获得弯扭纤维丝；2)在特定模具中采用静压方法冷压压制预成形弯扭纤维丝多孔材料坯体，孔隙率介于20％～75％；3)弯扭纤维丝多孔材料坯体于真空烧结炉中烧结获得弯扭纤维丝多孔材料，孔隙率为20％～50％；4)一次冷压烧结不能获得孔隙率介于20％～50％弯扭纤维丝多孔材料过复压或轧制，复压或轧制后真空烧结获得孔隙率介于20％～50％弯扭纤维丝多孔材料；5)钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需弯扭纤维丝多孔金属零件；6)装配至机械系统中所需弯扭纤维丝多孔金属零件结构位置处。步骤1)中的短切绳原材料为不锈钢钢丝绳，通过多刀旋转短切装置，短切304(0Cr18Ni9)不锈钢钢丝绳，获长度介于5～25mm，丝径为10～500μm的弯扭纤维丝为原材料；步骤2)中的特定模具是依据所需弯扭纤维丝多孔材料具体形状所设计的各种模具；步骤3)中的真空烧结采用固相烧结，于1130℃、1320℃、1330℃条件下真空烧结1.5h或2.5h，烧结工艺如图1所示，亦包括复烧；步骤4)中的真空烧结采用固相烧结，亦包括复烧。所述钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需的弯扭纤维丝多孔金属零件为垫块，垫装在需要减振的机械结构底座位置处，并固定。所述钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需的弯扭纤维丝多孔金属零件为环形件，环形件内孔套装在需要减振的机械结构的旋转轴上，环形件外表面套装在轴承内孔，并紧配合固定。所述钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需的弯扭纤维丝多孔金属零件为环形件，环形件内孔套装在轴承外环上，环形件外表面套装在轴承座内孔，并紧配合固定。所述钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需的弯扭纤维丝多孔金属零件为轴类和盘形传动零件，安装定位后，传递运动时减振。本专利技术的原理：本专利技术制备的弯扭纤维丝多孔材料由于存在多孔隙，材料的物质不连续，阻碍了振动波在材料中的传递，振动波传导的损耗因子大，因而可以用于吸振减振。由于弯扭纤维丝的特点，弯扭纤维丝相互穿插、相互勾结，可以获得较大孔隙率多孔材料，并且烧结之后纤维丝之间具有多个冶金结合点，冶金结合可靠，多孔材料具有良好的力学性能，可以加工成机械零件安装在机械结构中吸振减振。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术用于制备弯扭纤维丝多孔材料的原材料-弯扭纤维丝，无表面破坏，具有绳弯扭复合变形特点，而且延续了纤维丝高力学强度特性，自然堆积状态下，相互勾结，具有一定的连接强度，烧结之后纤维丝之间具有多个冶金结合点，冶金结合更加可靠，通过多刀旋转短切钢丝绳可实现弯扭纤维丝低成本批量化生产，可实现弯扭纤维丝多孔材料规模化生产。2、本专利技术制备的弯扭纤维丝多孔材料在各孔隙率条件下具有表1所示的高抗拉强度和高压缩屈服强度，其抗拉性能曲线如图2和图3所示，抗压性能曲线如图4和图5所示。表1 各孔隙率抗拉强度及压缩屈服强度孔隙率(％)抗拉强度(MPa)压缩屈服强度(MPa)30270285461131065471626242517225233、本专利技术制备孔隙率介于20％～75％弯扭维/丝金属多孔体损耗因子介于0.01～0.06之间，如表2所示，其损耗因子随温度变化曲线如图6、图7和图8所示。与表3几种常见材料的损耗因子相比，弯扭纤维丝金属多孔材料具有良好的阻尼性能，比实体金属至少高两个数量级，而且比其结构轻便，比一般塑料的阻尼性能也能高上一个数量极，相比其易老化、强度低、对高低温及腐蚀环境不易适用，多孔体具有强度可设计性，对极端环境适用的优势，可见弯扭纤维丝金属多孔体作为一种阻尼应用于减振领域非常有潜力。表2 弯扭纤维丝金属多孔材料损耗因子表3 各类材料阻尼因子材料阻尼损耗因子材料阻尼损耗因子钢、铁0.0001～0.0006夹层板0.01～0.013铝0.0001砖0.01～0.02铜0.002混凝土0.015～0.05玻璃0.0006～0.002砂(干砂)0.12～0.6塑料0.005大阻尼塑料0.1～10.0木纤维板0.01～0.03阻尼橡胶0.1～5.04、本专利技术制备的弯扭纤维丝多孔零件直接作为承载结构，在传递力和运动中弯扭纤维丝多孔零件不会变形，而结构的振动波在通过弯扭纤维丝多孔零件时被吸收而减小，实现轻质多孔刚性减振，减振效果显著。附图说明图1为制备弯扭纤维丝多孔材料真空烧结工艺图。图2为孔隙率为30％弯扭纤维丝多孔材料抗拉性能曲线。图3为孔隙率为46％、54％、66％、72％弯扭纤维丝多孔材料抗拉性能曲线。图4为孔隙率为30％、46％、54％弯扭纤维丝多孔材料抗压性能曲线。图5为孔隙率为62％、72％弯扭纤维丝多孔材料抗压性能曲线。图6为孔隙率为72％弯扭纤维丝金属多孔材料不同频率损耗因子-温度变化曲线。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，其特征在于：为钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料制作为机械结构零件直接实现多孔刚性减振的应用；根据使用条件的不同该钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料的孔隙率可调，孔隙率范围主要介于20％～75％，损耗因子介于0.01～0.06之间，将烧结弯扭纤维丝金属多孔材料加工成零件应用于机械结构进行刚性减振弯扭纤维丝多孔材料孔隙率介于20％～50％，损耗因子介于0.01～0.04之间。

【技术特征摘要】
1.钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，其特征在于：为钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料制作为机械结构零件直接实现多孔刚性减振的应用；根据使用条件的不同该钢丝绳短切成弯扭纤维丝压制后烧结成金属多孔材料的孔隙率可调，孔隙率范围主要介于20％～75％，损耗因子介于0.01～0.06之间，将烧结弯扭纤维丝金属多孔材料加工成零件应用于机械结构进行刚性减振弯扭纤维丝多孔材料孔隙率介于20％～50％，损耗因子介于0.01～0.04之间。2.根据权利要求1所述的钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，其特征在于，所述金属多孔材料的制备，包括以下步骤：1)短切钢丝绳获得弯扭纤维丝；2)在特定模具中采用静压方法冷压压制预成形弯扭纤维丝多孔材料坯体，孔隙率介于20％～75％；3)弯扭纤维丝多孔材料坯体于真空烧结炉中烧结获得弯扭纤维丝多孔材料，孔隙率为20％～50％；4)一次冷压烧结不能获得孔隙率介于20％～50％弯扭纤维丝多孔材料过复压或轧制，复压或轧制后真空烧结获得孔隙率介于20％～50％弯扭纤维丝多孔材料；5)钢丝绳短切成弯扭纤维丝后烧结成金属多孔材料通过机械加工形成所需弯扭纤维丝多孔金属零件；6)装配至机械系统中所需弯扭纤维丝多孔金属零件结构位置处。3.根据权利要求1所述的钢丝绳短切成弯扭纤维丝的应用，其特征在于：步骤1)中的短切绳原材料为不锈钢钢丝绳，通过多刀旋转短切装置，短切304不锈钢钢丝绳，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，吴菲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44