一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具及方法与流程

1.本发明属于折叠滤芯技术领域，具体涉及一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具及方法。


背景技术：

2.随着军队野外作战活动的增加，在野外恶劣复杂的环境下，难以携带大量可直接饮用水，无明火加热设备不完善且携带不便，特别是在特殊环境下执行任务时，供水保障的地位就更为突出，影响着整个部队作战能力的发挥，野外单兵供水保障问题成为全球性关注焦点。目前，能作为户外饮用水的水源主要有山泉、溪流、湖泊和自然降雨等，但这些水源中往往含有大量微生物、有机物、农药和重金属离子等对人体有害的物质，便携式微型净水器的出现则有效地解决了这个难题，而作为其核心元件的滤芯，它的制备和性能一直备受关注。
3.公开号为cn105771363a、cn112807795a和cn213556376u的专利中已经详细地介绍了目前较为常用的净水器用陶瓷滤芯和中空纤维滤膜的工艺方法和装置。但是，但由于多孔陶瓷滤芯质量重以及在净水器受到摔碰等冲击力时容易产生微裂纹甚至破损，影响过滤效果并且导致滤芯寿命缩短。而中空纤维滤膜使用温度范围窄，在寒冷天气下可能因结冰而损坏，且中空纤维滤膜耐受压力、腐蚀、酸碱的能力有限，即便是微小的损伤也可能导致微生物等有害物质透过滤芯，导致使用者在不知情的情况下饮用受污染的过滤水。因此，开发便携式微型净水器用新型滤芯迫在眉睫。
4.鉴于此，需要一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具及方法。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具。该模具通过互相啮合的第一压型滚轴和第二压型滚轴对多孔钛板进行弯曲变形，通过使第一压型滚轴和第二压型滚轴外表面均匀设置有互相啮合的齿保证了弯曲变形后的多孔钛板的弯曲结构均匀，通过第一压型滚轴和第二压型滚轴伸出左侧支撑板的中心轴上均安装有互相啮合的传动齿轮，在第一压型滚轴转动时，通过与第一压型滚轴连接的传动齿轮带动另一个传动齿轮转动，从而带动第二压型滚轴与第一压型滚轴同步转动，保证了多孔钛板形成的弯曲结构均匀。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述模具包括底座，所述底座上安装有互相平行的左侧支撑板和右侧支撑板，所述左侧支撑板和右侧支撑板上均开设有两个轴承孔，每个所述轴承孔中均安装有轴承套，所述左侧支撑板和右侧支撑板上的轴承套中对应安装有第一压型滚轴和第二压型滚轴，所述第一压型滚轴和第二压型滚轴外表面均匀设置有互相啮合的齿，所述第一压型滚轴和第二压型滚轴两端均伸出有装卡在轴承套内的中心轴，所述第一压型滚轴和第二压型滚轴伸出左侧支撑板的中心轴上均安装有互相啮合的传动齿轮，所述第一压型滚轴伸
出右侧支撑板的中心轴安装有用于转动第一压型滚轴的把手。
7.上述的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述左侧支撑板和右侧支撑板上均设置有用于对第二压型滚轴的垂直高度进行调整的滚轴定位螺栓，所述左侧支撑板和右侧支撑板上均设置有用于对第二压型滚轴的水平位置进行调整的滚轴缝隙调节螺栓。
8.上述的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述左侧支撑板和右侧支撑板与底座通过固定螺栓连接。
9.另外，本发明提供了一种制备金属多孔钛折叠滤芯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
10.步骤一、将多孔钛板进行裁剪，得到裁剪后的多孔钛板；
11.步骤二、转动金属多孔钛折叠滤芯的模具中的把手使第一压型滚轴旋转，带动两个传动齿轮进行旋转，从而带动第二压型滚轴旋转，使步骤一中得到的裁剪后的多孔钛板在两根压型滚轴的缝隙中进行弯曲变形，得到多孔钛折叠滤片；
12.步骤三、将步骤二中得到的多孔钛折叠滤片卷曲，进行激光焊接，得到多孔钛折叠滤芯。
13.本发明通过对多孔钛板进行裁剪，得到大小形状适宜的多孔钛板，控制了得到的多孔钛折叠滤芯的大小与结构；本发明在转动把手的带动下，将第一压型滚轴带起转动，然后通过传动齿轮带动第一压型滚轴转动，第一压型滚轴和第二压型滚轴相向开始转动，将裁剪后的多孔钛板卷入到第一压型滚轴和第二压型滚轴的缝隙中，从而对多孔钛板进行有规律的折弯变形，经过折弯变形的多孔钛板最终从滚轴下方出来，形成折叠滤芯板，增加了多孔钛板的过滤面积；本发明通过将多孔钛折叠滤片首尾焊接得到多孔钛折叠滤芯，其中首尾分别指最先进入第一压型滚轴和第二压型滚轴的一端和最后离开第一压型滚轴和第二压型滚轴的一端进行焊接，过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，过滤性能稳定、体积小、重量轻、强度高、寿命长且能应对各种恶劣复杂环境，相对于传统的冷等静压烧结工艺制备梅花形状滤芯而言，生产周期短、成品率提高了50％以上。
14.上述的方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛板通过粉末轧制制备，所述多孔钛板的孔隙率为10％～70％，厚度不大于3mm。本发明通过控制多孔钛板的孔隙率，根据过滤需求制备不同过滤性能的多孔钛折叠滤芯，本发明通过控制多孔钛板的厚度保证了过滤的性能。
15.上述的方法，其特征在于，步骤二中所述把手的转速为0.1m/min～2m/min。本发明通过控制把手的转速从而控制第一压型滚轴和第二压型滚轴转动的转速，保证了裁剪后的多孔钛板的变形速率，防止裁剪后的多孔钛板产生裂纹缺陷，保证了得到的多孔钛折叠滤片的质量。
16.上述的方法，其特征在于，步骤三中所述激光焊接中焊接电流为300a～400a，频率为40hz～60hz。本发明通过控制激光焊接的参数，保证了多孔钛折叠滤片焊接为多孔钛折叠滤芯，防止了焊接电流过大，热源过于集中，焊缝容易击穿，防止了焊接电流太小，无法将焊缝融化形成熔池，从而无法焊接的不足。
17.本发明与现有技术相比具有以下优点：
18.1、本发明通过互相啮合的第一压型滚轴和第二压型滚轴对多孔钛板进行弯曲变
形，通过使第一压型滚轴和第二压型滚轴外表面均匀设置有互相啮合的齿保证了弯曲变形后的多孔钛板的弯曲结构均匀，通过第一压型滚轴和第二压型滚轴伸出左侧支撑板的中心轴上均安装有互相啮合的传动齿轮，在第一压型滚轴转动时，通过与第一压型滚轴连接的传动齿轮带动另一个传动齿轮转动，从而带动第二压型滚轴与第一压型滚轴同步转动，保证了多孔钛板形成的弯曲结构均匀。
19.2、本发明通过传动齿轮进行传动，第一压型滚轴和第二压型滚轴在整个过程中转动比较平稳，有利于多孔钛板的弯曲成型，如若没有传动齿轮，直接转动第一压型滚轴，第二压型滚轴在滚轴缝隙大的情况下，不能顺利转动，如果滚轴缝隙再大，第一压型滚轴和第二压型滚轴就完全实现分离，不能再转动.
20.3、本发明通过设置底座和在底座上安装有互相平行的左侧支撑板和右侧支撑板，组成支架结构，对压型滚轴提供支撑，为压制后的多孔钛提供出料的空间，通过设置轴承套便于安装第一压型滚轴和第二压型滚轴，并保证了第一压型滚轴和第二压型滚轴的顺利转动。
21.4、本发明通过第一压型滚轴和第二压型滚轴相向转动，对多孔钛板进行有规律的折弯变形，形成折叠滤芯板，增加了多孔钛板的过滤面积，过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，过滤效率大为提升，过滤性能稳定、体积小、重量轻、强度高、寿命长且能应对各种恶劣复杂环境，相对于传统的冷等静压烧结工艺制备梅花形状滤芯而言，生产周期短、成品率提高了50％以上。
22.5、本发明制备的多孔钛折叠滤芯具有极佳的强度和韧性，不易受损且寿命长，过滤性能十分稳定，多次使用后简单冲洗或者煮沸即可恢复到初始过滤性能，而且钛滤芯弹性模量小，生物相容性极佳，是已知的致敏性最低的材料，并且具有密度低、重量轻的优势，耐酸碱腐蚀性能好，无惧极热极寒等条件，在单兵净水器中有巨大的应用潜力。
23.下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
24.图1是本发明制备金属多孔钛折叠滤芯的模具的结构示意图。
25.图2是本发明第一压型滚轴和的第二压型滚轴连接关系示意图。
26.图3是图2的a-a剖视图。
27.图4是本发明两个传动齿轮的连接关系示意图。
28.图5是本发明滚轴定位螺栓和滚轴缝隙调节螺栓与中心轴的连接关系示意图。
29.图6是本发明实施例1制备的多孔钛折叠滤片的结构示意图。
30.图7是本发明实施例1制备的多孔钛折叠滤芯的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.1—底座；
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2—左侧支撑板；
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3—右侧支撑板；
33.4—轴承套；
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5—第一压型滚轴；
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6—第二压型滚轴；
34.7—中心轴；
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8—传动齿轮；
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9—把手；
35.10—滚轴定位螺栓；
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11—滚轴缝隙调节螺栓；
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12—固定螺栓。
具体实施方式
36.本发明的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具通过实施例1进行详细描述。
37.实施例1
38.如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的制备金属多孔钛折叠滤芯的模具包括底座1，所述底座1上安装有互相平行的左侧支撑板2和右侧支撑板3，所述左侧支撑板2和右侧支撑板3上均开设有两个轴承孔，每个所述轴承孔中均安装有轴承套4，所述左侧支撑板2和右侧支撑板3上的轴承套4中对应安装有第一压型滚轴5和第二压型滚轴6，所述第一压型滚轴5和第二压型滚轴6外表面均匀设置有互相啮合的齿，所述第一压型滚轴5和第二压型滚轴6两端均伸出有装卡在轴承套4内的中心轴7，所述第一压型滚轴5和第二压型滚轴6伸出左侧支撑板2的中心轴7上均安装有互相啮合的传动齿轮8，所述第一压型滚轴5伸出右侧支撑板3的中心轴7安装有用于转动第一压型滚轴5的把手9。
39.需要说明的是，通过设置底座1和在底座1上安装有互相平行的左侧支撑板2和右侧支撑板3，组成支架结构，对压型滚轴提供支撑，并为压型滚轴下部留有一定的空间，为压制后的多孔钛提供出料的空间。
40.需要说明的是，通过设置轴承孔为轴承套4的安装提供空间，通过设置轴承套4便于安装第一压型滚轴5和第二压型滚轴6，并保证了第一压型滚轴5和第二压型滚轴6的顺利转动。
41.需要说明的是，通过在第一压型滚轴5和第二压型滚轴6两端均设置有装卡在轴承套4内的中心轴7，便于对第一压型滚轴5和第二压型滚轴6进行转动。
42.需要说明的是，通过互相啮合的第一压型滚轴5和第二压型滚轴6对多孔钛板进行弯曲变形，通过使第一压型滚轴5和第二压型滚轴6外表面均匀设置有互相啮合的齿保证了弯曲变形后的多孔钛板的弯曲结构均匀，通过第一压型滚轴5和第二压型滚轴6伸出左侧支撑板2的中心轴7上均安装有互相啮合的传动齿轮8，在第一压型滚轴5转动时，通过与第一压型滚轴5连接的传动齿轮8带动另一个传动齿轮8转动，从而带动第二压型滚轴6与第一压型滚轴5同步转动，保证了多孔钛板形成的弯曲结构均匀，通过传动齿轮8进行传动，第一压型滚轴5和第二压型滚轴6在整个过程中转动比较平稳，有利于多孔钛板的弯曲成型，如若没有传动齿轮8，直接转动第一压型滚轴5，第二压型滚轴6在滚轴缝隙大的情况下，不能顺利转动，如果滚轴缝隙再大，第一压型滚轴5和第二压型滚轴6就完全实现分离，不能再转动。
43.需要说明的是，通过设置把手9，根据制备需求选择手动转动把手9或者采用电机驱动皮带转动把手9，实现第一压型滚轴5和第二压型滚轴6的转动，从而实现对多孔钛板的弯曲变形，提高了生产效率。
44.如图2和图5所示，本实施例中，左侧支撑板2和右侧支撑板3上均设置有用于对第二压型滚轴6的垂直高度进行调整的滚轴定位螺栓10，左侧支撑板2和右侧支撑板3上均设置有用于对第二压型滚轴6的水平位置进行调整的滚轴缝隙调节螺栓11。通过滚轴定位螺栓10，用来调整第二压型滚轴6的上下位置，滚轴定位螺栓10对第二压型滚轴6的上下位置起到固定作用，如若不固定，因为安装间隙的存在，第二压型滚轴6在转动过程中会上下浮动，使得第一压型滚轴5和第二压型滚轴6不平行，出现一高一低的情况，影响多孔钛板的折弯变形；通过滚轴缝隙调节螺栓11，调节第二压型滚轴6的水平位置，从而调节第一压型滚
轴5和第二压型滚轴6之间缝隙的大小，从而适应不同厚度多孔钛板的进行弯曲变形。
45.如图1所示，本实施例中，左侧支撑板2和右侧支撑板3与底座1通过固定螺栓12连接。通过固定螺栓12连接，具有连接稳固的优点。
46.本发明的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的方法通过实施例2～实施例4进行详细描述。
47.实施例2
48.本实施例包括以下步骤：
49.步骤一、将多孔钛板进行裁剪，得到裁剪后的多孔钛板；所述多孔钛板的厚度为3mm，尺寸为144mm
×
125mm，孔隙率为20％；所述多孔钛板通过粉末轧制制备；
50.步骤二、转动金属多孔钛折叠滤芯的模具中的把手9使第一压型滚轴5旋转，带动两个传动齿轮8进行旋转，从而带动第二压型滚轴6旋转，使步骤一中得到的裁剪后的多孔钛板在两根压型滚轴的缝隙中进行弯曲变形，得到多孔钛折叠滤片，见图6；所述把手9的转速为0.1m/min；
51.步骤三、将步骤二中得到的多孔钛折叠滤片卷曲，进行激光焊接，得到多孔钛折叠滤芯，见图7；所述激光焊接中焊接电流为400a，频率为40hz。
52.经检测，本实施例制备的多孔钛折叠滤芯，滤芯整体完整无开裂，无缺陷，该滤芯过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，成品率100％，可推广应用。
53.实施例3
54.本实施例包括以下步骤：
55.步骤一、将多孔钛板进行裁剪，得到裁剪后的多孔钛板；所述多孔钛板的厚度为1.5mm，尺寸为144mm
×
125mm，孔隙率为40％；所述多孔钛板通过粉末轧制制备；
56.步骤二、转动金属多孔钛折叠滤芯的模具中的把手9使第一压型滚轴5旋转，带动两个传动齿轮8进行旋转，从而带动第二压型滚轴6旋转，使步骤一中得到的裁剪后的多孔钛板在两根压型滚轴的缝隙中进行弯曲变形，得到多孔钛折叠滤片；所述把手9的转速为1m/min；
57.步骤三、将步骤二中得到的多孔钛折叠滤片卷曲，进行激光焊接，得到多孔钛折叠滤芯；所述激光焊接中焊接电流为350a，频率为50hz。
58.经检测，本实施例制备的多孔钛折叠滤芯，滤芯整体完整无开裂，无缺陷，该滤芯过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，成品率100％，可推广应用。
59.实施例4
60.本实施例包括以下步骤：
61.步骤一、将多孔钛板进行裁剪，得到裁剪后的多孔钛板；所述多孔钛板的厚度为0.5mm，尺寸为144mm
×
125mm，孔隙率为70％；所述多孔钛板通过粉末轧制制备；
62.步骤二、转动金属多孔钛折叠滤芯的模具中的把手9使第一压型滚轴5旋转，带动两个传动齿轮8进行旋转，从而带动第二压型滚轴6旋转，使步骤一中得到的裁剪后的多孔钛板在两根压型滚轴的缝隙中进行弯曲变形，得到多孔钛折叠滤片；所述把手9的转速为2m/min；
63.步骤三、将步骤二中得到的多孔钛折叠滤片卷曲，进行激光焊接，得到多孔钛折叠滤芯；所述激光焊接中焊接电流为300a，频率为60hz。
64.经检测，本实施例制备的多孔钛折叠滤芯，滤芯整体完整无开裂，无缺陷，该滤芯过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，成品率100％，可推广应用。
65.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述模具包括底座(1)，所述底座(1)上安装有互相平行的左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)，所述左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)上均开设有两个轴承孔，每个所述轴承孔中均安装有轴承套(4)，所述左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)上的轴承套(4)中对应安装有第一压型滚轴(5)和第二压型滚轴(6)，所述第一压型滚轴(5)和第二压型滚轴(6)外表面均匀设置有互相啮合的齿，所述第一压型滚轴(5)和第二压型滚轴(6)两端均伸出有装卡在轴承套(4)内的中心轴(7)，所述第一压型滚轴(5)和第二压型滚轴(6)伸出左侧支撑板(2)的中心轴(7)上均安装有互相啮合的传动齿轮(8)，所述第一压型滚轴(5)伸出右侧支撑板(3)的中心轴(7)安装有用于转动第一压型滚轴(5)的把手(9)。2.根据权利要求1所述的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)上均设置有用于对第二压型滚轴(6)的垂直高度进行调整的滚轴定位螺栓(10)，所述左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)上均设置有用于对第二压型滚轴(6)的水平位置进行调整的滚轴缝隙调节螺栓(11)。3.根据权利要求1所述的一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，其特征在于，所述左侧支撑板(2)和右侧支撑板(3)与底座(1)通过固定螺栓(12)连接。4.一种利用如权利要求1-3任一权利要求所述的模具制备金属多孔钛折叠滤芯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将多孔钛板进行裁剪，得到裁剪后的多孔钛板；步骤二、转动金属多孔钛折叠滤芯的模具中的把手(9)使第一压型滚轴(5)旋转，带动两个传动齿轮(8)进行旋转，从而带动第二压型滚轴(6)旋转，使步骤一中得到的裁剪后的多孔钛板在两根压型滚轴的缝隙中进行弯曲变形，得到多孔钛折叠滤片；步骤三、将步骤二中得到的多孔钛折叠滤片卷曲，进行激光焊接，得到多孔钛折叠滤芯。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛板通过粉末轧制制备，所述多孔钛板的孔隙率为10％～70％，厚度不大于3mm。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述把手(9)的转速为0.1m/min～2m/min。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中所述激光焊接中焊接电流为300a～400a，频率为40hz～60hz。

技术总结
本发明公开了一种制备金属多孔钛折叠滤芯的模具，包括底座、左侧支撑板和右侧支撑板，左侧支撑板和右侧支撑板上开设有装有轴承套的轴承孔，轴承套中对应安装有齿互相啮合的第一压型滚轴和第二压型滚轴，第一压型滚轴和第二压型滚轴两端均伸出有装卡在轴承套内的中心轴，第一压型滚轴和第二压型滚轴上均安装有互相啮合的传动齿轮，第一压型滚轴安装有把手；另外本发明还提供了一种制备金属多孔钛折叠滤芯的方法，该方法通过将多孔钛板在第一压型滚轴和第二压型滚轴之间的缝隙中进行弯曲变形后焊接，得到多孔钛折叠滤芯。本发明制备的多孔钛折叠滤芯的过滤面积是同等直径滤芯的2倍以上，过滤效率大为提升，生产周期短，成品率提高了50％以上。品率提高了50％以上。品率提高了50％以上。


技术研发人员：赵少阳 谈萍 杨坤 李广忠 吴琛 刘晓青
受保护的技术使用者：西北有色金属研究院
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8