权利要求
1.一种金属材料自动熔炼浇铸系统，用于将合金金属原料熔炼并浇铸成所需形状的合金块体样品，其特征在于，所述系统包括：工业机器人、控制系统、浇铸装置、原料坩埚盘、模具型芯盘，工业机器人、控制系统、浇铸装置之间通过信号线进行数据通信，其中:
所述原料坩埚盘设置有多个坩埚工位以用于放置多个原料坩埚，每个坩埚工位放置一个原料坩埚，每个原料坩埚用于装合金金属原料;
所述模具型芯盘设置有多个模具工位以用于放置多个模具型芯，每个模具工位放置一个模具型芯，每个模具型芯用于控制熔炼后的合金金属原料形成所需形状的合金块体样品;
所述控制系统控制工业机器人将原料坩埚盘和模具型芯盘放入浇铸装置中、从浇铸装置中取出原料坩埚盘和模具型芯盘;以及控制浇铸装置打开舱门供工业机器人放置原料坩埚盘和模具型芯盘并对原料坩埚盘中的合金金属原料依次进行熔炼浇铸;
所述浇铸装置配置有机械臂，其中，所述机械臂用于将原料坩埚盘和模具型芯盘移动到浇铸装置内指定位置进行固定，且所述浇铸装置在控制系统控制下多次执行如下步骤直至所有合金金属原料熔炼浇铸完成：
机械臂从原料坩埚盘中抓取一个原料坩埚并放置到固定熔炼位置;以及抓取一个模具型芯放置到熔炼位置正下方;
按照预设熔炼浇铸工艺进行加热熔炼直至合金熔体浇铸至分瓣模具型芯中;
机械臂将已完成熔炼的原料坩埚放回原料坩埚盘中原位，以及将模具型芯放回模具型芯盘中原位。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原料坩埚盘设置有3-100个不同尺寸的坩埚工位以满足不同类型原料坩埚的放置需求，所述模具型芯盘设置有3-100个不同尺寸的模具工位以满足不同类型模具型芯的放置需求;
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述原料坩埚盘上的坩埚工位数量、所述模具型芯盘上的模具工位数量为10-30个。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浇铸装置包括过渡装置和熔炼浇铸腔体，所述过渡装置用于供工业机器人放置原料坩埚盘和模具型芯盘并进行气体置换或抽真空操作后将原料坩埚盘和模具型芯盘推入熔炼浇铸腔体内，所述熔炼浇铸腔体用于进行合金原料熔炼和浇铸;
其中，所述过渡装置包括：自动控制仓门、滑轨、过渡仓、过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门，其中：
所述自动控制舱门开设在过渡仓面向工业机器人一侧，其在控制系统控制下打开并在工业机器人放置完成后关闭;
所述滑轨设置在过渡仓内部以用于支撑原料坩埚盘和模具型芯盘并可带动原料坩埚盘和模具型芯盘滑入熔炼浇铸腔体内;
所述过渡仓用于进行气体置换或抽真空操作;
所述过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制舱门连接过渡仓与熔炼浇铸腔体并在滑轨需要滑入熔炼浇铸腔体时打开;
其中，自动控制仓门和过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门均配置有电机或气缸，以实现自动开关。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述熔炼浇铸腔体包括：
原料坩埚盘定位缺口，用于固定原料坩埚盘;
模具型芯盘定位缺口，用于固定模具型芯盘;
保温固定装置，用于固定原料坩埚;
加热装置，其紧贴在保温固定装置上，用于加热保温固定装置中的原料坩埚以熔炼其中的合金金属原料;
倾转浇铸装置，其连接在保温固定装置上，用于在原料坩埚中的合金金属原料熔炼完成后倾转保温固定装置以将熔炼后的合金金属原料倒入模具型芯中;
模具型芯包裹装置，其设置在保温固定装置正下方，用于包裹模具型芯;
移动机构，其设置在模具型芯固定装置外面，并在控制系统控制下进行开合移动来松开或夹紧模具型芯包裹装置以固定或松开模具型芯;
电源，用于根据熔炼温度需求为整个浇铸装置提供电能并实时根据需求调整温度;
水冷机，其与模具型芯固定装置相连，用于冷却模具型芯固定装置所固定的模具型芯以实现对合金金属原料的冷却操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述保温固定装置底部或外部配置有测温装置，用于实时检测原料坩埚中的温度并反馈给电源以进行实时温度控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模具型芯为分瓣模具型芯，其配置有不同尺寸和不同内部形状以满足不同形状和尺寸的合金块体样品需求，其中，所述分瓣模具型芯内部形状为圆柱形状、立方体形状、楔形形状或圆锥形状，每种分瓣模具型芯的分瓣数量为2-6瓣。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分瓣模具型芯由无氧铜制备而成。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述模具型芯包裹装置为分瓣铜套，所述分瓣铜套的分瓣数量为2-6瓣。
10.一种基于权利要求1-8任一所述系统的金属材料自动熔炼浇铸方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、预先将需要进行熔炼浇铸的合金金属原料装入匹配的原料坩埚中，并将原料坩埚放入原料坩埚盘;
S2、预先将合金金属样品所需形状的模具型芯装入模具型芯盘;
S3、控制系统控制工业机器人将原料坩埚盘放入浇铸装置，浇铸装置的机械臂将原料坩埚盘移动到指定位置进行固定;
S4、控制系统控制工业机器人将模具型芯盘放入浇铸装置，浇铸装置的机械臂将模具型芯盘移动到指定位置进行固定;
S5、机械臂从原料坩埚盘上取一个原料坩埚并放置到固定熔炼位置，以及取一个对应的模具型芯放置到熔炼位置正下方，按照预设熔炼浇铸工艺进行熔炼浇铸，并在熔炼浇铸完成后将已完成熔炼的原料坩埚放回原料坩埚盘中原位、模具型芯放回模具型芯盘中原位;
S6、重复步骤S5直至所有合金原料熔炼浇铸完成;
S7、所有合金原料熔炼浇铸完成后，控制系统控制工业机器人从浇铸装置中依次取出原料坩埚盘和模具型芯盘。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，具体来说，涉及金属材料自动化制备领域，更具体地说，涉及一种金属材料自动熔炼浇铸系统及方法。
背景技术
[0002]金属材料是现代高新技术发展的物质基础和先导，被誉为现代工业企业的“粮食”。诸多高性能金属材料，如高温合金、高品质特殊钢、高性能轻质合金、高端稀土功能材料、非晶合金、高熵合金等，被广泛应用于航空航天、能源、燃气轮机、核工业、石油化工等国民经济的关键领域，并且是现代国防工业的重要支撑。
[0003]目前，块体金属材料的制备通常需要先将配置好的金属原料熔炼成母合金锭，随后将母合金锭去除并切割成特定质量，用于后续的铸造。在金属材料的研发过程中，大多数采用“试错法”，即每次实验仅控制单一变量，如成分、熔炼温度、冷却速率等。然而，近年来新型合金的开发以及传统合金性能的优化，使得合金成分日益复杂。同时，合金制备过程中的工艺参数，如过热度、冷却速率等，对其组织和性能有着显著影响。
[0004]在现有技术中，传统的熔炼浇铸系统大多依赖人工操作，针对大量不同成分、不同工艺的目标金属材料，操作人员需要配置特定配方的原料，并需要频繁的调整工艺、更换样品、清洗设备等，且每次熔炼或铸造都需要花费大量时间在抽真空上以避免氧化，全流程周期较长、工艺复杂、耗时费力，而且存在较大的安全隐患。。此外，金属材料的结构和性能易受操作人员技术水平、操作习惯以及环境因素的影响，导致制备得到的材料质量和性能存在差异，进而影响数据的可靠性。
[0005]近年来，材料研发领域正经历研究范式上的变革，逐渐向一站式、全链条、智能化的模式转型。在此模式下，需要借助人工智能处理和分析海量数据与文献，并指导机器自主开展实验，以获取系统化、高质量的实验数据。随后，根据实验结果不断优化人工智能模型，进而指导后续实验设计的优化。然而，对于金属材料的熔炼和浇铸过程，由于其涉及低氧含量、高温、高冷却速率等复杂条件，且目前缺乏相应的自动化、高通量技术装备，操作人员需根据实验情况及时调整工艺，难以实现无人化、自动化、高通量的熔炼和铸造。
[0006]例如，现有的高通量制备技术在金属基复合材料的研发中已取得一定进展，但这些技术多集中于薄膜材料或小尺寸样品的制备，对于块体金属材料的自动化熔炼和浇铸仍存在技术瓶颈。此外，尽管已有研究通过激光沉积等技术实现了高通量合金的制备和表征，但这些方法在大规模生产中仍面临成本和效率的挑战。
[0007]因此，为加快金属材料的研发效率，亟需针对金属材料的特点开发一种自动熔炼浇铸系统，以实现自动化、高通量的熔炼和铸造，提高生产效率和材料性能的稳定性。
[0008]需要说明的是：本背景技术仅用于介绍本发明的相关信息，以便于帮助理解本发明的技术方案，但并不意味着相关信息必然是现有技术。在没有证据表明相关信息已在本发明的申请日以前公开的情况下，相关信息不应被视为现有技术。
发明内容
[0009]因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种金属材料自动熔炼浇铸系统和方法。
[0010]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]根据本发明的第一方面，提供一种金属材料自动熔炼浇铸系统，用于将合金金属原料熔炼并浇铸成所需形状的合金块体样品，所述系统包括：工业机器人、控制系统、浇铸装置、原料坩埚盘、模具型芯盘，工业机器人、控制系统、浇铸装置之间通过信号线进行数据通信，其中:所述原料坩埚盘设置有多个坩埚工位以用于放置多个原料坩埚，每个坩埚工位放置一个原料坩埚，每个原料坩埚用于装合金金属原料;所述模具型芯盘设置有多个模具工位以用于放置多个模具型芯，每个模具工位放置一个模具型芯，每个模具型芯用于控制熔炼后的合金金属原料形成所需形状的合金块体样品;所述控制系统控制工业机器人将原料坩埚盘和模具型芯盘放入浇铸装置中、从浇铸装置中取出原料坩埚盘和模具型芯盘，以及控制浇铸装置打开舱门供工业机器人放置原料坩埚盘和模具型芯盘并对原料坩埚盘中的合金金属原料依次进行熔炼浇铸;所述浇铸装置配置有机械臂，其中，所述机械臂用于将原料坩埚盘和模具型芯盘移动到浇铸装置内指定位置进行固定，且所述浇铸装置在控制系统控制下多次执行如下步骤直至所有合金金属原料熔炼浇铸完成：机械臂从坩埚盘中抓取一个原料坩埚并放置到固定熔炼位置;以及抓取一个模具型芯放置到熔炼位置正下方;按照预设熔炼浇铸工艺进行加热熔炼直至合金熔体浇铸至分瓣模具型芯中;机械臂将已完成熔炼的原料坩埚放回坩埚盘中原位，以及将模具型芯放回模具型芯盘中原位。
[0012]优选的，所述原料坩埚盘设置有3-100个不同尺寸的坩埚工位以满足不同类型原料坩埚的放置需求，所述模具型芯盘设置有3-100个不同尺寸的模具工位以满足不同类型模具型芯的放置需求;其中，坩埚材质为：氮化硼、石英玻璃、石墨、氧化铝、氧化锆或氧化镁，不同材质的坩埚满足不同成分合金原料的熔炼需求。更优选的，所述原料坩埚盘上的坩埚工位数量、所述模具型芯盘上的模具工位数量为10-30个。
[0013]优选的，所述浇铸装置包括过渡装置和熔炼浇铸腔体，所述过渡装置用于供工业机器人放置原料坩埚盘和模具型芯盘并进行气体置换或抽真空操作后将原料坩埚盘和模具型芯盘推入熔炼浇铸腔体内，所述熔炼浇铸腔体用于进行合金原料熔炼和浇铸;其中，所述过渡装置包括：自动控制仓门、滑轨、过渡仓、过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门，其中：所述自动控制舱门开设在过渡仓面向工业机器人一侧，其在控制系统控制下打开并在工业机器人放置完成后关闭;所述滑轨设置在过渡仓内部以用于支撑原料坩埚盘和模具型芯盘并可带动原料坩埚盘和模具型芯盘滑入熔炼浇铸腔体内;所述过渡仓用于进行气体置换或抽真空操作;所述过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制舱门连接过渡仓与熔炼浇铸腔体并在滑轨需要滑入熔炼浇铸腔体时打开;其中，自动控制仓门和过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门均配置有电机或气缸，以实现自动开关。
[0014]优选的，所述熔炼浇铸腔体包括：原料坩埚盘定位缺口，用于固定原料坩埚盘;模具型芯盘定位缺口，用于固定模具型芯盘;保温固定装置，用于固定原料坩埚;加热装置，其紧贴在保温固定装置上，用于加热保温固定装置中的原料坩埚以熔炼其中的合金金属原料;倾转浇铸装置，其连接在保温固定装置上，用于在原料坩埚中的合金金属原料熔炼完成后倾转保温固定装置以将熔炼后的合金金属原料倒入模具型芯中;模具型芯包裹装置，其设置在保温固定装置正下方，用于包裹模具型芯;移动机构，其设置在模具型芯固定装置外面，并在控制系统控制下进行开合移动来松开或夹紧模具型芯包裹装置以固定或松开模具型芯;电源，用于根据熔炼温度需求为整个浇铸装置提供电能并实时根据需求调整温度;水冷机，其与模具型芯固定装置相连，用于冷却模具型芯固定装置所固定的模具型芯以实现对合金金属原料的冷却操作。
[0015]优选的，所述保温固定装置底部或外部配置有测温装置，用于实时检测原料坩埚中的温度并反馈给电源以进行实时温度控制。优选的，采用底部测温时使用热电偶，采用外部测温时使用红外测温仪
[0016]优选的，所述模具型芯为分瓣模具型芯，其配置有不同尺寸和不同内部形状以满足不同形状和尺寸的合金块体样品需求，其中，所述分瓣模具型芯内部形状为圆柱形状、立方体形状、楔形形状或圆锥形状，每种分瓣模具型芯的分瓣数量为2-6瓣。更优选的，每种分瓣模具型芯的分瓣数量为2-3瓣.
[0017]优选的，所述分瓣模具型芯由无氧铜制备而成。
[0018]优选的，所述模具型芯包裹装置为分瓣铜套，所述分瓣铜套的分瓣数量为2-6瓣。
[0019]根据本发明的第二方面，提供一种基于本发明第一方面所述系统的金属材料自动熔炼浇铸方法，所述方法包括：S1、预先将需要进行熔炼浇铸的合金金属原料装入匹配的原料坩埚中，并将原料坩埚放入原料坩埚盘;S2、预先将合金金属样品所需形状的模具型芯装入模具型芯盘;S3、控制系统控制工业机器人将原料坩埚盘放入浇铸装置，浇铸装置的机械臂将原料坩埚盘移动到指定位置进行固定;S4、控制系统控制工业机器人将模具型芯盘放入浇铸装置，浇铸装置的机械臂将模具型芯盘移动到指定位置进行固定;S5、机械臂从原料坩埚盘上取一个原料坩埚并放置到固定熔炼位置，以及取一个对应的模具型芯放置到熔炼位置正下方，按照预设熔炼浇铸工艺进行熔炼浇铸，并在熔炼浇铸完成后将已完成熔炼的原料坩埚放回原料坩埚盘中原位、模具型芯放回模具型芯盘中原位;S6、重复步骤S5直至所有合金原料熔炼浇铸完成;S7、所有合金原料熔炼浇铸完成后，控制系统控制工业机器人从浇铸装置中依次取出原料坩埚盘和模具型芯盘。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0021]1、本发明能够实现高通量自动化制备：本发明可实现大量不同成分和工艺的块体合金样品的自动化、高通量制备。通过系统化的工艺设计，能够高效筛选合金成分、组织结构及工艺参数对材料性能的影响，显著提升材料筛选效率，加速新材料的研发进程。
[0022]2、本发明方案具有工艺一致性与质量稳定性：发明通过自动化操作，有效排除了操作人员技术水平、操作习惯等因素对材料制备过程的影响，确保每次制备的样品具有高度一致的工艺参数和质量特性。这不仅提高了材料性能的稳定性，还增强了实验数据的可靠性和可重复性。
[0023]3、本发明实现了智能化集成与高效作业：本发明提供的方法和设备能够无缝接入智能实验室控制系统，并与其他自动化、高通量实验设备协同工作，实现24小时不间断的“流水线”作业模式。从样品制备到数据收集，整个流程自动化、智能化，大幅提升了研发效率，推动材料研发向智能化、高效化方向发展。
附图说明
[0024]以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
[0025]图1为根据本发明实施例的金属材料自动熔炼浇铸系统结构示意图;
[0026]图2为根据本发明实施例的圆柱形状模具型芯示意图;
[0027]图3为根据本发明实施例的圆柱形状模具型芯示意图;
[0028]图4为根据本发明实施例的三瓣分瓣铜套结构示意图;
[0029]图5为根据本发明实施例的两瓣铜套结构示意图;
[0030]图6为根据本发明实施例制备的非晶合金样品照片;
[0031]图7为根据本发明实施例的非晶合金X射线衍射图谱。
[0032]附图标记说明：
[0033]1-控制系统、2-工业机器人、3-信号线、4-自动控制仓门、5-滑轨、6-机械臂、7-原料坩埚盘、8-模具型芯盘、9-分瓣铜套、10-移动机构、11-分瓣磨具型芯、12-进水回水管、13-水冷机、14-原料坩埚、15-保温固定装置、16-加热装置、17-倾转浇铸装置、18-电源线、19-电源、20-测温装置、21-过渡仓、22-熔炼浇铸腔体、23-过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门。
具体实施方式
[0034]为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]如在背景技术部分提到的，现有技术中，对于金属材料的熔炼和浇铸过程，由于其涉及低氧含量、高温、高冷却速率等复杂条件，且目前缺乏相应的自动化、高通量技术装备，操作人员需根据实验情况及时调整工艺，难以实现无人化、自动化、高通量的熔炼和铸造。因此，为加快金属材料的研发效率，亟需针对金属材料的特点开发一种自动熔炼浇铸系统，以实现自动化、高通量的熔炼和铸造，提高生产效率和材料性能的稳定性。
[0036]为了实现上述目的，本发明提出一种新的方案，通过将合金原料进行批量制备，并设计控制系统自动控制工业机器人和机械臂等实现自动熔炼浇铸。概括来说，本发明提供一种金属材料自动熔炼浇铸系统，用于将合金金属原料熔炼并浇铸成所需形状的合金块体样品，所述系统包括：工业机器人、控制系统、浇铸装置、模具型芯盘、原料坩埚盘，工业机器人、控制系统、浇铸装置之间通过信号线进行数据通信，其中:所述原料坩埚盘设置有多个坩埚工位以用于放置多个原料坩埚，每个坩埚工位放置一个原料坩埚，每个原料坩埚用于装合金金属原料;所述模具型芯盘设置有多个模具工位以用于放置多个模具型芯，每个模具工位放置一个模具型芯，每个模具型芯用于控制熔炼后的合金金属原料形成所需形状的合金块体样品;所述控制系统控制工业机器人将原料坩埚盘和模具型芯盘放入浇铸装置中、从浇铸装置中取出原料坩埚盘和模具型芯盘;以及控制浇铸装置打开舱门供工业机器人放置原料坩埚盘和模具型芯盘并对原料坩埚盘中的合金金属原料依次进行熔炼浇铸;所述浇铸装置配置有机械臂，其中，所述机械臂用于将原料坩埚盘和模具型芯盘移动到浇铸装置内指定位置进行固定，且所述浇铸装置在控制系统控制下多次执行如下步骤直至所有合金金属原料熔炼浇铸完成：机械臂从原料坩埚盘中抓取一个原料坩埚并放置到固定熔炼位置;以及抓取一个模具型芯放置到熔炼位置正下方;按照预设熔炼浇铸工艺进行加热熔炼直至合金熔体浇铸至分瓣模具型芯中;机械臂将已完成熔炼的原料坩埚放回原料坩埚盘中原位，以及将模具型芯放回模具型芯盘中原位。
[0037]根据本发明的一个实施例，所述原料坩埚盘设置有3-100个不同尺寸的坩埚工位以满足不同类型原料坩埚的放置需求，所述模具型芯盘设置有3-100个不同尺寸的模具工位以满足不同类型模具型芯的放置需求;优选的，工位数量为10-30个。其中，坩埚材质为：氮化硼、石英玻璃、石墨、氧化铝、氧化锆或氧化镁，不同材质的坩埚满足不同成分合金原料的熔炼需求，实际应用中，可根据合金原料选择合适材质的坩埚。根据本发明的一个实施例，所述原料坩埚盘和模具型芯盘具有可供机械臂夹持的开放型缺口，以方便机械臂或工业机器人夹取转移，二者底部设计有定位缺口用于固定和定位，提高自动化系统的稳定性。其中，开放型缺口和定位缺口的设置方式本发明不做限定，只要能够方便夹取即可。
[0038]根据本发明的一个实施例，分瓣模具型芯由无氧铜制备。
[0039]正如前面所述，本发明的金属材料自动浇铸系统包括五大个部分：工业机器人、控制系统、浇铸装置、模具型芯盘、原料坩埚盘，根据本发明的一个实施例，各部分细节如图1所示，本发明的系统具体包括：控制系统1、工业机器人2、信号线3、自动控制仓门4、滑轨5、机械臂6、原料坩埚盘7、模具型芯盘8、分瓣铜套9、移动机构10、分瓣磨具型芯11、进水回水管12、水冷机13、原料坩埚14、保温固定装置15、加热装置16、倾转浇铸装置17、电源线18、电源19、测温装置20、过渡仓21、熔炼浇铸腔体22、过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23。其中，控制系统1通过信号线3控制工业机器人2和熔炼浇铸腔体22以及过渡仓21中的各个部件;分瓣铜套9是分瓣模具型芯11的包裹装置，其可通过控制系统1操纵的移动机构10自动开合并加紧分瓣磨具型芯11，并可通过水冷机13和进水回水管12进行冷却;测温装置20位于熔炼浇铸腔体22内;所述机械臂6可实现原料坩埚盘7、模具型芯盘8、分瓣磨具型芯11、原料坩埚14的转移;所述原料坩埚14置于保温固定装置15和加热装置16中，可通过倾转浇铸装置17进行倾转;加热装置16通过电源线18与电源19连接，测温装置20位于原料坩埚14附近并通过信号线3与电源19连接。
[0040]需要说明的是，自动控制仓门4、滑轨5、过渡仓21、过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23组成过渡装置，用于供工业机器人2放置原料坩埚盘7和模具型芯盘8并进行气体置换或抽真空操作后将坩埚盘和模具型芯盘推入熔炼浇铸腔体内，其中：所述自动控制舱门4开设在过渡仓21面向工业机器人2一侧，其在控制系统1控制下打开并在工业机器人2放置完成后关闭;所述滑轨5设置在过渡仓21内部以用于支撑原料坩埚盘7和模具型芯盘8并可带动原料坩埚盘7和模具型芯盘8滑入熔炼浇铸腔体22内;所述过渡仓21用于进行气体置换或抽真空操作;所述过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制舱门23连接过渡仓21与熔炼浇铸腔体22并在滑轨5需要滑入熔炼浇铸腔体时打开;其中，自动控制仓门4和过渡仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23均配置有电机或气缸，被配置为在控制系统远程信号控制下通过伸缩方式进行连接或断开来实现开门、关门的动作。
[0041]根据本发明的一个实施例，所述模具型芯11为分瓣模具型芯，其配置有不同尺寸和不同内部形状以满足不同形状和尺寸的合金块体样品需求，其中，所述分瓣模具型芯内部形状为圆柱形状、立方体形状、楔形形状或圆锥形状，每种分瓣模具型芯的分瓣数量为2-3瓣。如图2和图3所示，分别展示了圆柱形状和圆锥形状的分瓣模具型芯的剖面结构。实际应用过程中，可根据样品需求选择合适的模具型芯。
[0042]根据本发明的一个实施例，所述分瓣铜套的分瓣数量为2-6瓣，如图4和图5所示，分别展示了三瓣和两瓣分瓣铜套的结构，该结构简单，稳定性强。
[0043]根据本发明的一个实施例，所述加热装置可以感应加热、电阻加热、电弧加热、碳纸加热，根据实际条件选择即可，本发明不做具体限定。
[0044]根据本发明的一个实施例，测温装置配置在保温固定装置的底部或外部，底部测温时使用热电偶，外部测温时使用红外测温仪。
[0045]控制系统1的功能可概括为：所述控制系统被配置为逐条响应多条样品测试指令并在响应每条测试指令时执行如下步骤：向工业机器人发送指令对原料坩埚盘进行取样;发送进样信号，打开自动控制仓门;通过工业机器人自身机械臂将原料坩埚盘放置在滑轨上固定位置，发送信号关闭自动控制仓门;过渡仓进行气体置换或抽真空，达到低氧低水环境;打开过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门，滑轨弹出入熔炼浇铸腔体，机械臂将原料坩埚盘移动到指定位置;收回滑轨，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门;重复以上步骤将磨具型芯盘移动到指定位置;控制机械臂将原料坩埚移动到保温固定装置中并固定;控制移动机构将分瓣铜套打开，控制机械臂将分瓣模具型芯移动至分瓣铜套中指定位置，控制移动机构使分瓣铜套夹紧分瓣模具型芯;按照预设熔炼浇铸工艺，控制电源进行加热熔炼，通过测温装置反馈电源实现温度控制，达到程序预设时间后控制倾转浇铸装置使熔炼坩埚、保温固定装置、加热装置倾转，将合金熔体浇铸至分瓣磨具型芯中;控制机械臂取出原料坩埚放回原位;控制移动机构将分瓣铜套打开，控制机械臂将分瓣模具型芯取出并放回原位;重复以上步骤直至所有原料坩埚完成熔炼浇铸;控制过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门打开，滑轨弹出至熔炼浇铸腔体，控制机械臂将原料坩埚盘放置在滑轨上，滑轨收回，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门，打开自动控制仓门，控制工业机器人取出原料坩埚盘放置到指定位置，关闭自动控制仓门，过渡仓进行气体置换或抽真空;重复以上步骤完成磨具型芯盘的取出;记录本批次所有样品的工艺。
[0046]为了更直观的理解本发明系统的工作原理，下面结合一个具体的熔炼浇铸过程实施例来说明。
[0047]预先将不同成分配比的金属原料置于原料坩埚盘7上不同的原料坩埚14中，将不同尺寸规格的分瓣磨具型芯11置于模具型芯盘8中。在控制系统1中下达本批次所有样品的熔炼浇铸工艺并按照以下步骤实现金属材料的自动熔炼浇铸：
[0048]步骤1、控制系统1向工业机器人2发送指令对原料坩埚盘7进行取样，发送进样信号打开自动控制仓门4，通过工业机器人2自身机械臂将原料坩埚盘7放置在滑轨5上固定位置，发送信号关闭自动控制仓门4，过渡仓21进行气体置换或抽真空，达到低氧低水环境，之后打开过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23，滑轨5滑动进入熔炼浇铸腔体22，机械臂6将原料坩埚盘移动到指定位置并通过定位缺口固定和定位，之后收回滑轨5，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23;
[0049]步骤2、重复以上步骤1以将磨具型芯盘8也移动到指定位置并固定;
[0050]步骤3、控制机械臂6将原料坩埚14移动到保温固定装置15中并固定，控制移动机构10将分瓣铜套9打开，控制机械臂6将分瓣模具型芯11移动至分瓣铜套9中指定位置，控制移动机构10使分瓣铜套9夹紧分瓣模具型芯11;
[0051]步骤4、按照预设熔炼浇铸工艺，控制电源19进行加热熔炼，通过测温装置20实时反馈电源19加热温度以实现温度控制，达到程序预设时间后控制倾转浇铸装置17使熔炼坩埚14、保温固定装置15、加热装置16倾转，以将合金熔体浇铸至分瓣磨具型芯11中;
[0052]步骤5、控制机械臂6取出原料坩埚14放回原料坩埚盘7中的原位，控制移动机构10将分瓣铜套9打开，控制机械臂6将分瓣模具型芯11取出并放回模具型芯盘8中的原位;
[0053]步骤6、重复步骤3-5直至所有原料坩埚14完成熔炼浇铸;
[0054]步骤7、控制过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23打开，滑轨5弹出至熔炼浇铸腔体22内，控制机械臂6将浇铸后的原料坩埚盘7放置在滑轨5上，滑轨5收回，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23，打开自动控制仓门4，控制工业机器人2取出原料坩埚盘7放置到指定位置，关闭自动控制仓门4，过渡仓21进行气体置换或抽真空;
[0055]步骤8、控制过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23打开，滑轨5弹出至熔炼浇铸腔体22内，控制机械臂6将浇铸后的模具型芯盘8放置在滑轨5上，滑轨5收回，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23，打开自动控制仓门4，控制工业机器人2取出模具型芯盘8放置到指定位置，关闭自动控制仓门4，过渡仓21进行气体置换或抽真空;记录本批次所有样品的工艺并上传系统。
[0056]为更直观的理解本发明方法的流程，下面结合一个具体的示例来说明自动化熔炼浇铸过程。
[0057]示例中，选用Zr50-xCu40Al10+x(x=0,1,2,3,4,5,6,7，8,9)为目标合金体系，针对每个成分配置单质原料分别放置于共十个原料坩埚14中，并将十个原料坩埚14放置于原料坩埚盘7中。选用特殊形状分瓣模具型芯，其为双瓣结构，其上端为圆锥形、直径从30mm连续变化为3mm、总长度50mm，用于单批次制备不同直径的样品以用于评估非晶合金的形成能力;其下端为直径3mm的圆柱形，可制备均匀直径的棒状样品用于后续成分、结构、力学性能、热学性能等表征。使用该种结构的分瓣磨具型芯可在单次浇铸过程中得到一系列不同规格、不同冷却速度的样品，实验效率高。分瓣模具型芯共十个，放置于模具型芯盘8上。然后，执行如下步骤：T1、控制系统1向工业机器人2发送指令对原料坩埚盘7进行取样，发送进样信号打开自动控制仓门4，工业机器人2通过自身机械臂将原料坩埚盘7放置在滑轨5上固定位置，发送信号关闭自动控制仓门4，过渡仓21进行气体置换或抽真空，达到低氧低水环境，之后打开过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23，滑轨5滑动进入熔炼浇铸腔体22，机械臂6将原料坩埚盘移动到指定位置并通过定位缺口固定和定位，之后收回滑轨5，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23。T2、重复步骤T1以将磨具型芯盘8也移动到指定位置并固定。T3、控制机械臂6将原料坩埚14移动到保温固定装置15中并固定，控制移动机构10将分瓣铜套9打开，控制机械臂6将分瓣模具型芯移动至分瓣铜套9中指定位置，控制移动机构10使分瓣铜套9夹紧分瓣模具型芯，分瓣铜套9通过循环水冷却，该条件下更有利于非晶合金的形成。T4、按照预设熔炼浇铸工艺，控制电源19进行加热熔炼，通过测温装置20反馈电源19实现温度控制，达到程序预设时间后控制倾转浇铸机构17使熔炼坩埚14、保温固定装置15、加热装置16倾转，将合金熔体浇铸至分瓣磨具型芯中。控制机械臂6取出原料坩埚14放回原位，控制移动机构10将分瓣铜套9打开，控制机械臂6将分瓣模具型芯取出并放回原位。T5、重复以上步骤T3-T4直至所有原料坩埚14完成熔炼浇铸。T6、控制过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23打开，滑轨5弹出至熔炼浇铸腔体22内，控制机械臂6将浇铸后的原料坩埚盘7放置在滑轨5上，滑轨5收回，关闭过度仓与熔炼浇铸腔体自动控制仓门23，打开自动控制仓门4，控制工业机器人2取出原料坩埚盘7放置到指定位置，关闭自动控制仓门4，过渡仓21进行气体置换或抽真空。重复上述步骤流程完成磨具型芯盘7的取出。T7、记录本批次所有样品的工艺并上传系统。图6展示了利用本实施例中特殊形状分瓣模具型芯制备的样品，图7为该非晶合金的X射线图谱，由于该材料为非晶合金，从图7的X射线图谱主要特征为漫散射峰。
说明书附图(7)
