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粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床

阅读:550发布:2020-05-17

专利汇可以提供粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种粉末 冶金 用液压柔性温压 近净成形 机床。该成形机床,由机床床身、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置组成;具有精密模具近净成形、粉末定量间歇装填、液压柔性压制致密、分别加热模具粉末、匹配衔接运行参数等多种联合作业功能,可以一次性独立完成将钼基 合金 粉末压制致密为粉冶钼基合金制件近净成形坯体,具有技术先进、结构合理、功能完备、性能可靠、操纵容易等突出特点。该成形机床,主要用在 粉末冶金 行业进行粉冶制件的坯体成形工艺技术环节,可以取得提高坯体 密度 强度、简化制备工艺过程、减少后续加工余量、节约宝贵原料资源、降低制造成本 费用 等多重效益。,下面是粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床专利的具体信息内容。

1.一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,其特征在于:该成形机床,包括机床床身(1)、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置(16);机床床身(1),选择使用钢板和型材制成,用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体,在机床床身(1)上设有制件成形坯体出料口和接料盘;机床床身(1)以承载方式连接安装全部作业功能部件,形成粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的整机形象。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,其特征在于:
所述的精密成形模具,包括模具底座(15)、模具壁板、模具顶盖(6)、模具胎体、制件连接口成形芯棒(11)、粉末填装腔(12)、出料口封闭堵塞(2),通过模具底座(15)安装固定在机床床身(1)的台面上;在模具底座(15)上设有制件成形坯体出料口与铰接安装固定在模具底座(15)下方的出料口封闭堵塞(2)滑动配合,在模具顶盖(6)上方安装固定有粉末输送装置的粉末填料管(9),在模具底座(15)和模具顶盖(6)上均设有移动压板活动槽,活动槽内设有左右成形油缸(4)行程限位挡;模具胎体,设计成左右对称可移动分离或对接闭合的结构布置形式,由左右内胎体(14)、左右外胎体(5)、左右下密封连接盖板(3)、左右上密封连接盖板、左右移动压板(13)组成,在左右下密封连接盖板(3)和左右内胎体(14)下部,分别制成顶端各有65°圆锥形空腔做左右模具胎体的制件成形坯体出料口,与模具底座(15)上设有的制件成形坯体出料口相衔接,在左右内外胎体(14、5)之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的模具电加热器件,左右移动压板(13)分别安装固定在左右外胎体(5)上与液压系统的左右成形油缸压头相连接,在左右成形油缸(4)驱动下可以带动左右模具胎体在移动压板活动槽内进行移动分离或对接闭合;制件连接口成形芯棒(11),垂直安装固定在粉末输送装置的填料活塞(10)下方,外形形状及尺寸根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中坯体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计制造;粉末填装腔(12),由制件近净成形坯体外形形状经左右内胎体(14)的移动开、合后形成,制件近净成形坯体的外形形状及尺寸根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中坯体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计出制件近净成形坯体模型,以左右对称分型形式分别刻制在左右内胎体(14)上;出料口封闭堵塞(2),设计成顶端呈130°角圆锥柱体结构形式,通过90°旋转弹簧以活动旋转形式安装布置在模具底座(15)下方,通过连杆机构分别与成形油缸(4)、填料油缸(8)相连接,形成作业运行连互动。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,其特征在于:
所述的粉末输送装置,包括粉末填料管(9)、填料活塞(10)、填料油缸(8)、粉末贮存加热筒(7);粉末填料管(9),垂直安装固定在模具顶盖(6)上,在粉末填料管(9)内滑动安装布置有填料活塞(10),在填料活塞(10)下端垂直安装固定有制件连接口成形芯棒(11),填料活塞(9)上端焊装固定有油缸连接座;填料油缸(8),通过油缸缸体安装固定在粉末填料管(9)上端的封盖上,油缸轴杆与填料活塞(10)上端的油缸连接座相铰接,在油缸缸体上设有进油管头和出油管头,分别通过液压油管与液压系统的换向相连接;粉末贮存加热筒(7),以倾斜35°角焊装固定在粉末填料管(9)下部,粉末贮存加热筒(7)由内筒和外筒组成,在内筒和外筒之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的粉末电加热器件,粉末贮存加热筒(7)上端焊装固定有粉末加料口,粉末贮存加热筒(7)的容积及规格尺寸,按粉冶钼基合金制件的单件成品总重量,充分考虑温压成形、烧结定型、商品整理等生产制造过程中的总损耗因素后,根据钼基合金粉末初始松装密度和全部粉末体积截面积加热所需时间,经计算后确定。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,其特征在于:
所述的加热系统,包括加热温度调控器、温度传感器、模具电加热器件、粉末电加热器件、监测仪表;加热温度调控器、监测仪表安装布置在操纵控制装置(16)内,温度传感器分别安装布置在左右内胎体(14)和粉末贮存加热筒(7)内筒上,模具电加热器件安装固定在左右内外胎体(14、5)之间形成的环形空腔内,粉末电加热器件安装固定在粉末贮存加热筒(7)内外筒体之间形成的环形空腔内。
5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,其特征在于:
所述的液压系统,包括液压油箱、液压油管、齿轮、换向阀、溢流阀、监测仪表、操纵杆、左右成形油缸压头、左右成形油缸(4),操纵杆、换向阀、监测仪表安装布置操纵控制装置(16)内,液压油箱、齿轮泵、溢流阀安装布置在机床床身(1)内,左右成形油缸(4),通过左右油缸支架分别安装固定在精密成形模具左右两侧的机床床身(1)台面上,通过左右油缸压头分别与精密成形模具的左右移动压板(13)相连接,所有液压元器件均通过液压油管相互连通,由左成形油缸压头、左成形油缸(4)、左成形油缸支架组成左向强压制致密作业单元,由右成形油缸压头、右成形油缸(4)、右成形油缸支架组成右向强力压制致密作业单元;实施液压强力压制致密近净成形作业,同时启动左右两向强力压制致密作业单元,使左右成形油缸(4)都能以3mm/min的稳定均匀作业速度和600Mpa的强大柔性压制致密作业压力,从左右两个方向以等量均衡的速度和压力,均匀稳定地推动左右模具胎体对装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末实施液压强力压制致密近净成形作业压力;在左右内胎体(14)实现完全对接闭合后,左右成形油缸(4)依然以600Mpa作业压力对粉末填装腔(12)内的制件近净成形坯体继续施压;在600Mpa压力下稳压10min后,实施分阶段逐渐解压作业,第一阶段以25Mpa/min的卸压速率,减压到400Mpa后稳压5min,第二阶段以
40Mpa/min的卸压速率,减压到240Mpa后稳压3min,第三阶段以60Mpa/min的卸压速率,再减压到120Mpa后稳压3min,第四阶段以60Mpa/min的卸压速率,直接解除全部压力。

说明书全文

粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床

技术领域

[0001] 本发明专利涉及一种粉末冶金成形机械设备,具体说是涉及一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床。

背景技术

[0002] 粉末冶金技术是集材料制备与制件成形于一体,具有节材、省能、高效等突出特点的现代先进制备技术。粉冶钼基合金制件,因其具有优异的高密度、高强度、高熔点、热膨胀系数小、化学稳定性强等材质特性,一直是粉末冶金制件产业链中高端制品和高技术产品的重要代表性品种。
[0003] 坯体成形,是粉冶钼基合金制件的核心关键技术环节。目前,我国生产制造粉冶钼基合金制件在进行坯体成形作业时,绝大多数企业都选择采用液态介质等静压压制致密成形技术进行坯体成形作业,其主要技术特征是:先将混配制成的钼基合金粉末装入弹性软质成形模具中振实绑扎成形,再将软质成形模具放入液态介质等静压成形机的质密封耐压容器内,通过高压将液态介质强压进钢质密封耐压容器中使液态介质具有强大均衡的等静压压力,再通过弹性软质成形模具对装填在内的钼基合金粉末实施坯体成形压制致密作业,制成粉冶钼基合金制件成形坯体。目前应用这种液态介质等静压压制致密成形技术制成的成形坯体,一般都不同程度存在材质密度和强度较低、组料组元分布不均、形状尺寸质量较差等制造质量问题,在成形坯体内也极易存在膨胀、缩松、气泡、裂缝、夹层等组织结构缺陷;特别是由于选择使用稀有贵重金属钼做基体原料,往往因坯体和接口外形形状质量较差,后续加工余量较大,生产废屑较多,不仅提高了成本费用,而且还浪费了宝贵稀缺资源。
[0004] 本发明专利在认真研究分析我国目前粉冶钼基合金制件成形技术领域存在不足和弱点基础上,根据粉冶钼基合金制件坯体成形技术要求条件,应用粉末冶金温压近净成形技术理论,通过在成形模具、粉末输送、施压动力、加热形式等关键核心技术方面进行科学集成整合,研究设计出一种具有精密模具近净成形、粉末定量间歇装填、液压柔性压制致密、分别加热粉末模具、匹配衔接运行参数等作业功能的粉末冶金用液压柔性温压近净成形专用技术装备,能独立完成将钼基合金粉末制成粉冶钼基合金制件近净成形坯体的技术作业全过程。

发明内容

[0005] 本发明专利拟解决的技术问题。
[0006] 本发明专利应用粉末冶金温压近净成形技术理论,通过有针对性在成形模具、粉末输送、施压动力、加热形式等关键核心技术方面进行科学集成整合,形成一种具有精密模具近净成形、粉末定量间歇装填、液压柔性压制致密、分别加热粉末模具、匹配衔接运行参数等作业功能的粉末冶金用液压柔性温压近净成形专用技术装备,独立完成将钼基合金粉末制成粉冶钼基合金制件近净成形坯体的技术作业全过程,解决好成形坯体存在的材质强度和密度较低、组料组元分布不均、形状尺寸质量较差等制造质量问题,解决好成形坯体内极易产生膨胀、缩松、气泡、裂纹、夹层等组织结构缺陷问题。
[0007] 本发明专利解决技术问题采取的技术方案。
[0008] 本发明专利解决的技术问题,通过采取研究设计出一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床予以解决。
[0009] 粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,是一种通过对钼基合金粉末进行液压柔性温压强力压制致密作业过程,制成粉冶钼基合金制件近净成形坯体的专用技术装备。依据的技术理论是。
[0010] 钼基合金粉末加热到115~120℃时,在合金粉末颗粒内会产生出一种激活能。这种激活能可以提高合金粉末颗粒之间的机械啮合力和表面原子吸引力,经强力压制致密作业后能有效增加成形坯体强度;这种激活能还可以提高合金粉末颗粒的流动性,在强力压制致密作业过程中能有效提高合金粉末颗粒移动的润滑性,减小摩擦阻力,有效增加成形坯体密度。在强力压制致密过程中,对钼基合金粉末以3mm/min的稳定均匀作业速度,施加600Mpa强大柔性作业压力,能使受压合金粉末颗粒都产生较大幅度的位移和形变;在此过程中,所有合金粉末颗粒都会连续不间断发生从弹性变形向塑性形变演进并最终完成脆性断裂;在此过程中,合金粉末颗粒会连续不间断进行位序重排,小粒度合金粉末颗粒会自动填充在大粒度合金粉末颗粒的间隙中,可以有效提高成形坯体的密度和均质程度;在此过程中,由于多种因素综合作用,合金粉末颗粒之间的联结力逐步增强,粉末体积逐渐缩紧,最终形成具有一定形状尺寸、有较高强度密度的成形坯体。将钼基合金粉末强力压制致密成粉冶钼基合金制件近净成形坯体,要求压制致密成形压力必须足够强大持久,各向等量均衡;如果施加压力不足,或压力不均,时间不够,都会使一部分合金粉末颗粒仅仅发生弹性变形,尚未产生塑性形变,更末形成脆性断裂,解除压力后仅仅发生弹性变形的合金粉末颗粒就有可能发生反弹或恢复原状,在成形坯体内就可能因此出现膨胀、缩松、气泡、裂纹、夹层等钼织结构缺陷。
[0011] 本发明专利依据粉末冶金温压成形技术理论,独创设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,包括机床床身、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置等作业功能部件。
[0012] 所述的机床床身,选择使用结钢钢板和型材制成,用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体,在机床床身上设有制件成形坯体出料口和接料盘;机床床身以承载方式连接安装全部作业功能部件,形成粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的整机形象。
[0013] 所述的精密成形模具,由模具底座、模具壁板、模具顶盖、模具胎体、制件连接口成形芯棒、粉末填装腔、出料口封闭堵塞等功能部件组成,通过模具底座安装固定在机床床身的台面上。在模具底座上设有制件成形坯体出料口,与铰接安装固定在模具底座下方的出料口封闭堵塞滑动配合,在模具顶盖上方安装固定有粉末输送装置的粉末填料管,在模具底座和模具顶盖上均设有移动压板活动槽,活动槽内设有左右成形油缸行程限位挡。模具胎体,设计成左右对称可移动分离或对接闭合的结构布置形式,由左右内胎体、左右外胎体、左右下密封连接盖板、左右上密封连接盖板、左右移动压板组成;在左右下密封连接盖板和左右内胎体的下部,分别制成顶端各有65°的圆锥形空腔做左右模具胎体的制件成形坯体出料口,与模具底座上设有的制件成形坯体出料口相衔接;在左右内外胎体之间形成的环形空腔内,安装固定有加热系统的模具电加热器件;左右移动压板分别安装固定在左右外胎体上,与液压系统的左右成形油缸压头相连接,在左右成形油缸驱动下可以带动左右模具胎体在移动压板活动槽内进行分离或对接闭合移动。制件连接口成形芯棒,垂直安装固定在粉末输送装置的填料活塞下方;制件连接口成形芯棒的外形形状及尺寸根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在烧结定型过程中形体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计制造。粉末填装腔,由制件近净成形坯体外形形状经左右内胎体移动开、合后形成;制件近净成形坯体的外形形状及尺寸根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中形体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计出制件近净成形坯体模型,以左右对称分型形式分别刻制在左右内胎体上;由左右内胎体实现无缝隙对接闭合后形成的粉末填装腔,是制件近净成形坯体的最终定形模腔,由左右内胎体移动分离定位后形成的粉末填装腔,是制备制件近净成形坯体装填所需全部钼基合金粉末的最初填装腔;左右内胎体分离移动的最终定位位置,根据制件近净成形坯体模型总容积、所需全部钼基合金粉末总重量、初始松装密度、制件连接口成形芯棒体积等条件因素经计算后确定,并在移动压板活动槽内的最终定位位置处,安装固定左右成形油缸行程限位挡块。出料口封闭堵塞,设计成顶端呈130°角的圆锥柱体结构形式,通过90°旋转弹簧以活动旋转形式安装布置在模具底座下方,通过连杆机构分别与成形油缸、填料油缸相连接,形成作业运行连互动。当左右成形油缸带动左右模具胎体进行分离移动到达限位位置开始实施制件近净成形坯体出料作业时,出料口封闭堵塞在旋转弹簧拉动下,快速旋转90°角完全让开制件成形坯体出料口,使制件近净成形坯体能顺利无阻挡掉落到接料盘内;当准备实施粉末加料作业时,出料口封闭堵塞在旋转弹簧驱动下,快速旋转
90°角完全封闭堵严由左右模具胎体分离移动后形成的制件成形坯体出料口,使装填在粉末填装腔内的钼基合金粉末不能外泄;在左右模具胎体进行对接闭合移动过程中,出料口封闭堵塞凭借顶端设有130°角的圆锥柱体结构形式,在强大对接闭合移动压力的挤压下,出料口封闭堵塞被逐渐向下方挤出制件成形坯体出料口,即保证了对粉末填装腔进行连续完全封闭,防止钼基合金粉末外泄,又实现了左右内胎体完全对接闭合,完成对钼基合金粉末进行强力压制致密成形作业。
[0014] 所述的粉末输送装置,由粉末填料管、填料活塞、填料油缸、粉末贮存加热筒组成。粉末填料管,垂直安装固定在模具顶盖上,在粉末填料管内滑动安装布置有填料活塞,填料活塞下端垂直焊装固定有制件连接口成形芯棒,填料活塞上端焊装固定有油缸连接座。填料油缸,通过缸体安装固定在粉末填料管上端的封盖上,轴杆与填料活塞上端的油缸连接座相铰接;在填料油缸缸体上设有进油管头和出油管头,分别通过液压油管与液压系统的换向相连接。粉末贮存加热筒,以倾斜35°角焊装固定在粉末填料管下部,粉末贮存加热筒由内筒和外筒组成,在内筒和外筒之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的粉末电加热器件,在粉末贮存加热筒上端焊装固定有粉末加料口;粉末贮存加热筒的容积及规格尺寸,按生产制造粉冶钼基合金制件单件制品总重量,充分考虑温压成形、烧结定型、商品整理等生产制造过程中的总损耗因素后,按钼基合金粉末初始松装密度和全部粉末体积截面积加热所需时间经计算确定。当左右模具胎体完成分离移动停止在限位位置、制件近净成形坯体完成出料作业掉落在接料盘内、出料口封闭堵塞完成封闭堵严制件成形坯体出料口等作业运行后,开始实施粉末加料作业:启动填料油缸,由填料油缸轴杆进行回缩运动带动填料活塞提升运行,填料油缸轴杆回缩提升到达限定位置后,填料活塞到达位置已完全让开粉末贮存加热筒下端的出料口;装填在粉末贮存加热筒内的钼基合金粉末,在倾斜35°角安装和粉末自重的共同作用下,从完全敞开的出料口经粉末填料管一次性全部装填进粉末填装腔内,完成粉末加料作业。在实施液压强力压制致密成形作业过程中,实施粉末贮存加热作业:按计算称重结果,通过人工定量向粉末贮存加热筒内一次性装填所需要的全部钼基合金粉末;然后启动加热系统,对钼基合金粉末进行加热处理,使粉末加热温度能在向粉末填装腔装填时达到温压成形所需要的115~120℃温度。
[0015] 所述的加热系统,由加热温度调控器、温度传感器、模具电加热器件、粉末电加热器件、监测仪表等零部件组成;加热温度调控器、监测仪表安装布置在操纵控制装置内,温度传感器分别安装布置在左右内胎体和粉末贮存加热筒内筒上,模具电加热器件安装固定在左右内外胎体之间形成的环形空腔内,粉末电加热器件安装固定在粉末贮存加热筒内外筒体之间形成的环形空腔内。在实施柔性温压近净成形作业过程中,通过加热温度调控器,及时调整控制电加热器件的通电时间、启动数量、电流强度等运行参数,精确控制对精密成形模具、钼基合金粉末的加热温度、升降温速率、控温时间等技术参数,使全部钼基合金粉末在接受强力压制致密过程中能始终保持在115~120℃加热温度范围内。
[0016] 所述的液压系统,由液压油箱、液压油管、齿轮泵、换向阀、溢流阀、监测仪表、操纵杆、左右成形油缸压头、左右成形油缸等液压元器件组成;操纵杆、换向阀、监测仪表安装布置操纵控制装置内,液压油箱、齿轮泵、溢流阀安装布置在机床床身内,左右成形油缸,通过左右油缸支架分别安装固定在精密成形模具左右两侧的机床床身台面上,通过左右油缸压头分别与精密成形模具的左右移动压板相连接,所有液压元器件均通过液压油管相互连通;由左成形油缸压头、左成形油缸、左成形油缸支架组成左向强力压制致密作业单元,由右成形油缸压头、右成形油缸、右成形油缸支架组成右向强力压制致密作业单元。当粉末输送装置完成向粉末填装腔装填所需全部钼基合金粉末、填料活塞到达限定位置完全封闭堵严粉末贮存加热筒出料口、粉末填装腔内的钼基合金粉末全部加热到115~120℃温度以后,开始实施液压强力压制致密近净成形作业:同时启动左右两向强力压制致密作业单元,使左右成形油缸都能以3mm/min的稳定均匀作业速度和600Mpa的强大柔性压制致密作业压力,从左右两个方向以等量均衡的速度和压力,均匀稳定地推动左右模具胎体对装填在粉末填装腔内的钼基合金粉末实施液压强力压制致密近净成形作业。在此作业过程中,出料口封闭堵塞在强大对接闭合移动压力下,逐渐被向下挤出左右模具胎体留有的制件成形坯体出料口,使左右内胎体实现完全对接闭合,形成制件近净成形坯体的最终定形模腔;在此作业过程中,加热到115~120℃的粉末颗粒内产生出一种激活能,使粉末颗粒之间的机械啮合力、表面原子吸引力、粉末颗粒流动性都得到了极大提高;承受600 Mpa强大压力的粉末颗粒,在左右模具胎体逐渐移动对接闭合过程中都产生了大幅度位移、重排和形变,陆续发生从弹性变形向塑性形变演进并最终完成脆性断裂;在多种因素综合作用下,粉末颗粒之间的联结力逐步增强,体积逐渐缩紧,最终在左右内胎体完成对接闭合后形成的坯体膜型腔体内,钼基合金粉末被压制致密成制件近净成形坯体。为使制件近净成形坯体内组织结构能得到更好稳定,实施长时间稳压、分阶段逐渐解压降压作业:使左右成形油缸依然以600Mpa作业压力继续施加在制件近净成形坯体上,并在此压力下稳压10min,达到时间后,分开始阶段逐渐解压,第一阶段以25Mpa/min的卸压速率,减压到400Mpa后稳压5min,第二阶段以40Mpa/min的卸压速率,减压到240Mpa后稳压3min,第三阶段以60Mpa/min的卸压速率,再减压到120Mpa后稳压3min,第四阶段以60Mpa/min的卸压速率,直接解除全部压力。
[0017] 所述的操纵控制装置,设计成操纵控制柜形式,安装固定在机床床身左端;在操纵控制柜内安装布置有加热温度调控器、换向阀等调整控制器件,在操作面板上安装布置有监测仪表、操纵杆、控制开关按钮等操纵监测器件。
[0018] 本发明专利具有的优点及达到效果。
[0019] 1、本发明专利研究设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,是一种具有精密模具近净成形、粉末定量间歇填装、液压柔性压制致密、分别加热粉末模具、匹配衔接运行参数等多种作业功能,可以在不添加任何粘接剂、润滑剂条件下,一次性独立完成将钼基合金粉末强力压制致密为加工制成粉冶钼基合金制件近净成形坯体,为粉末冶金成形技术装备领域新增一个新品种,提供一项新科技,具有新颖性、创新性和实用性,取得了实质性技术进步和突出效益。
[0020] 2、本发明专利研究设计出精密近净成形模具,同时科学合理研究设计出与其配套应用的衔接粉末模具分别加热、定量间歇装填粉末、液压双向柔性施压、制件成形坯体脱模出料等关键核心作业装置和与其匹配运行的技术参数,使粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床具有技术先进、功能完备、性能可靠、操纵容易等突出特点,具有广阔的市埸空间和发展潜力,可以创造出较好的经济效益和社会效益。
[0021] 3、本发明专利研究设计出选择使用具有柔性强力施压功能的液压系统做粉冶坯体成形的压制致密动力,同时科学合理研究设计出双向柔性强力等量均衡施压、长时间高压稳压、分阶段逐渐减压卸压等多项创新技术措施,使粉冶近净成形坯体能得到足够强大持久、各向受压等量均衡的强力柔性压制致密施压作业,较好的解决了长期存在的坯体材质密度强度较低、组料组元分布不均、形状质量较差等制造质量问题,有效地消减了坯体内部极易产生膨胀、缩松、气泡、裂纹、夹层等组织结构缺陷问题;同时由于实现了制件坯体近净成形,减小了后续加工余量,不仅降低了成本费用,而且减小了稀有贵重金属钼的原料消耗,可以节约大量宝贵稀缺资源。附图说明
[0022] 附图1:粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床结构原理示意图。
[0023] 附图1中标记说明: 1-机床床身;2-出料口封闭堵塞;3-右(左)下密封连接盖板;4-右(左)成形油缸;5-右(左)外胎体;6-模具顶盖;7-粉末贮存加热筒;8-填料油缸;9-粉末填料管;10-填料活塞;11-制件连接口成形芯棒;12-粉末填装腔;13-左(右)移动压板;14-左(右)内胎体;15-模具底座;16-操纵控制装置。

具体实施方式

[0024] 结构布置具体实施方式。
[0025] 如附图1所示,本发明专利研究设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,包括机床床身(1)、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置(16)等作业功能部件。
[0026] 所述的机床床身(1),选择使用碳结钢钢板和型材制成,用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体,在机床床身(1)上设有制件成形坯体出料口和接料盘;机床床身(1)以承载方式连接安装全部作业功能部件,形成粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的整机形象。
[0027] 所述的精密成形模具,由模具底座(15)、模具壁板、模具顶盖(6)、模具胎体、制件连接口成形芯棒(11)、粉末填装腔(12)、出料口封闭堵塞(2)等功能部件组成,通过模具底座(15)安装固定在机床床身(1)的台面上。在模具底座(15)上设有制件成形坯体出料口与铰接安装固定在模具底座(15)下方的出料口封闭堵塞(2)滑动配合,在模具顶盖(6)上方安装固定有粉末输送装置的粉末填料管(9),在模具底座(15)和模具顶盖(6)上均设有移动压板活动槽,活动槽内设有左右成形油缸(4)行程限位挡块。模具胎体,设计成左右对称可移动分离或对接闭合的结构布置形式,由左右内胎体(14)、左右外胎体(5)、左右下密封连接盖板(3)、左右上密封连接盖板、左右移动压板(13)组成,在左右下密封连接盖板(3)和左右内胎体(14)下部,分别制成顶端各有65°角的圆锥形空腔,做左右模具胎体的制件成形坯体出料口,与模具底座(15)上设有的制件成形坯体出料口相衔接,在左右内外胎体(14、5)之间形成的环形空腔内,安装固定有加热系统的模具电加热器件,左右移动压板(13)分别安装固定在左右外胎体(5)上,与液压系统的左右成形油缸(4)压头相连接,在左右成形油缸驱动下可以带动左右模具胎体在移动压板活动槽内进行分离或对接闭合移动。制件连接口成形芯棒(11),垂直安装固定在粉末输送装置的填料活塞(10)下方;制件连接口成形芯棒(11)的外形形状及尺寸,根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在烧结定型过程中坯体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计制造。粉末填装腔(12),由制件近净成形坯体外形形状经左右内胎体(14)的移动开、合后形成;制件近净成形坯体的外形形状及尺寸,根据使用用户图纸,充分考虑制件成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中坯体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计出制件近净成形坯体模型,以左右对称分型形式分别刻制在左右内胎体(14)上。出料口封闭堵塞(2),设计成顶端呈130°角圆锥柱体结构形式,通过90°旋转弹簧以活动旋转形式安装布置在模具底座(15)下方,通过连杆机构分别与成形油缸(4)、填料油缸(8)相连接,形成作业运行连锁互动。
[0028] 所述的粉末输送装置,由粉末填料管(9)、填料活塞(10)、填料油缸(8)、粉末贮存加热筒(7)组成;粉末填料管(9),垂直安装固定在模具顶盖(6)上,在粉末填料管(9)内滑动安装布置有填料活塞(10),填料活塞(10)下端垂直安装固定有制件连接口成形芯棒(11),填料活塞(9)上端焊装固定有油缸连接座。填料油缸(8),通过油缸缸体安装固定在粉末填料管(9)上端的封盖上,油缸轴杆与填料活塞(10)上端的油缸连接座相铰接;在油缸缸体上设有进油管头和出油管头,分别通过液压油管与液压系统的换向阀相连接。粉末贮存加热筒(7),以倾斜35°角焊装固定在粉末填料管(9)下部,粉末贮存加热筒(7)由内筒和外筒组成,在内筒和外筒之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的粉末电加热器件,在粉末贮存加热筒(7)上端焊装固定有粉末加料口;粉末贮存加热筒(7)的容积及规格尺寸,按生产制造粉冶钼基合金制件单件制品总重量,充分考虑温压成形、烧结定型、商品整理等生产制造过程中的总损耗因素后,按钼基合金粉末初始松装密度和全部粉末体积截面积加热所需时间,经计算后确定。
[0029] 所述的加热系统,由加热温度调控器、温度传感器、模具电加热器件、粉末电加热器件、监测仪表等零部件组成;加热温度调控器、监测仪表安装布置在操纵控制装置(16)内,温度传感器分别安装布置在左右内胎体(14)和粉末贮存加热筒(7)内筒上,模具电加热器件安装固定在左右内外胎体(14、5)之间形成的环形空腔内,粉末电加热器件安装固定在粉末贮存加热筒(7)内外筒体之间形成的环形空腔内。
[0030] 所述的液压系统,由液压油箱、液压油管、齿轮泵、换向阀、溢流阀、监测仪表、操纵杆、左右成形油缸压头、左右成形油缸(4)等液压元器件组成;操纵杆、换向阀、监测仪表安装布置操纵控制装置(16)内,液压油箱、齿轮泵、溢流阀安装布置在机床床身(1)内,左右成形油缸(4),通过左右油缸支架分别安装固定在精密成形模具左右两侧的机床床身(1)台面上,通过左右油缸压头分别与精密成形模具的左右移动压板(13)相连接,所有液压元器件,均通过液压油管相互连通;由左成形油缸压头、左成形油缸(4)、左成形油缸支架组成左向强力压制致密作业单元,由右成形油缸压头、右成形油缸(4)、右成形油缸支架组成右向强力压制致密作业单元。当粉末输送装置完成向粉末填装腔(12)装填所需全部钼基合金粉末、填料活塞(10)到达限定位置完全封闭堵严粉末贮存加热筒(7)出料口、粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末全部加热到115~120℃温度范围以后,开始实施液压强力压制致密近净成形作业:同时启动左右两向强力压制致密作业单元,使左右成形油缸(4)都能以3mm/min的稳定均匀作业速度和600Mpa的强大柔性压制致密作业压力,从左右两个方向以等量均衡的速度和压力,均匀稳定地推动左右模具胎体对装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末实施液压强力压制致密近净成形作业。为使制件近净成形坯体内组织结构能得到更好稳定,实施长时间稳压、分阶段逐渐解压降压作业:在左右内胎体(14)实现完全对接闭合后,左右成形油缸(4)依然以600Mpa作业压力继续施加在制件近净成形坯体上,并在此压力下稳压10min,达到时间后,开始分阶段逐渐解压,第一阶段以25Mpa/min的卸压速率,减压到400Mpa后稳压5min,第二阶段以40Mpa/min的卸压速率,减压到240Mpa后稳压3min,第三阶段以60Mpa/min的卸压速率,再减压到120Mpa后稳压3min,第四阶段以60Mpa/min的卸压速率,直接解除全部压力。
[0031] 所述的操纵控制装置(16),设计成操纵控制柜形式,安装固定在机床床身(1)左端;在操纵控制柜内安装布置有加热温度调控器、换向阀等调整控制器件,在操作面板上安装布置有监测仪表、操纵杆、控制开关按钮等操纵监测器件。
[0032] 操作运行具体实施方式。
[0033] 如图1所示,本发明专利研究设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,操作运行的具体工艺技术程序及技术参数是。
[0034] ——按生产制造粉冶温压近净成形钼基合金制件有关形状、规格、尺寸、密度等方面的技术要求,精确计算粉冶钼基合金出制件单件总重量,充分考虑生产制造过程中在压制成形、烧结定型、商品整理、精密加工等工序阶段发生的飞扬、泄漏、烧损、粘带、屑末等所有耗损因素,精确计算出本轮次应向粉末填装腔(12)内装填钼基合金粉末的具体重量。
[0035] ——根据计算结果,通过配置的电子称重器,对本轮次作业应装填的钼基合金粉末进行精确称重计量,装入手提加料筒内备用。
[0036] ——在上轮次已经定量贮存在粉末贮存加热筒(7)内的钼基合金粉末加热到温压成形所需要的115~120℃温度范围、制件近净成形坯体完成出料作业掉落在接料盘内、出料口封闭堵塞(2)完成封闭堵严制件成形坯体出料口等工艺技术程序后,开始实施粉末加料作业。
[0037] A、启动填料油缸(8),使填料油缸(8)轴杆进行回缩运动,带动填料活塞(10)提升运行;填料油缸(8)轴杆回缩到限定位置后,填料活塞(10)完全让开粉末贮存加热筒(7)下端的出料口。
[0038] B、定量贮存在粉末贮存加热筒(7)内并已加热到115~120℃的钼基合金粉末,在粉末贮存加热筒(7)倾斜35°角安装和粉末自重的共同作用下,从完全敞开的出料口经粉末填料管(9)一次性全部装填到粉末填装腔(12)内,完成粉末加料作业。
[0039] ——完成粉末加料作业后,随即开始实施液压强力压制致密成形作业。
[0040] A、首先启动填料油缸(8),使填料油缸(8)轴杆进行伸出运动,带动填料活塞(10)下降运行;填料油缸(8)轴杆伸出到限定位置后,填料活塞(10)的到达位置,能使安装固定在下端的制件连接口成形芯棒(11)到达制件近净成形坯体模腔中的限定位置,同时能完全封闭堵严粉末贮存加热筒(7)下端出料口。
[0041] B、随即启动加热系统,通过模具电加热器件对装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末进行连续加热处理,使钼基合金粉末能在实施液压强力压制致密成形作业过程中,始终保持稳定在115~120℃温度范围内。
[0042] C、同时启动液压系统的左右两向强力压制致密作业单元,使左右成形油缸(4)都能以3mm/min的稳定均匀作业速度和600Mpa的柔性强大压制致密作业压力,从左右两个方向以等量均衡的速度和压力,均匀稳定地推动左右模具胎体对装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末实施液压强力压制致密成形作业压力,直至左右内胎体(14)实现完全对接闭合,完成液压强力压制致密成形作业。
[0043] 在此过程中,左右模具胎体进行缓慢均匀对接闭合移动,出料口封闭堵塞(2)凭借顶端设有的130°角圆锥柱体结构形式,与留有相同角度的左右模具胎体设有的制件成形坯体出料口始终保持严密无缝隙滑动配合,直至在强大对接闭合移动压力压下被逐渐向下方挤出制件成形坯体出料口,不仅能使左右内胎体(14)实现完全对接闭合形成制件近净成形坯体最终定形模腔,而且能使装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末始终不能外泄。
[0044] 在此过程中,装填在粉末填装腔(12)内的钼基合金粉末,在保持稳定较高加热温度、足够强大持久压力、柔性均衡施压方式等多种因素综合作用下,粉末颗粒之间的机械啮合力、表面原子吸引力、粉末颗粒流动性都得到了极大提高;粉末颗粒都产生了大幅度位移和重排,陆续发生了从弹性变形向塑性形变演进并最终完成脆性断裂;粉末颗粒之间的联结力逐步增强,体积逐渐缩紧,最后形成具有一定形状尺寸、有较高密度强度的制件近净成形坯体。
[0045] ——在实施液压强力压制致密成形作业过程中,同时实施粉末贮存加热作业。
[0046] A、通过人工将定量装在手提加料筒中的钼基合金粉末,一次性全部装填进粉末贮存加热筒(7)中。
[0047] B、启动加热系统,通过粉末电加热器件对装填在粉末贮存加热筒(7)内的钼基合金粉末进行加热处理,使粉末加热温度能在向粉末填装腔(12)填装时达到115~120℃。
[0048] ——在左右内胎体(14)实现完全对接闭合,完成液压强力压制致密成形作业后,随即开始实施长时间稳压、分阶段逐渐解压作业。
[0049] A、左右内胎体(14)实现完全对接闭合后,左右成形油缸(4)虽然不能继续推进,但保持以600Mpa的作业压力,继续向已经被强力压制致密为制件近净成形坯体施压,并在此压力下稳压10min。
[0050] B、在达到稳压时间后,随即开始进行分阶段逐渐解压降压作业:第一阶段以25Mpa/min的卸压速率,减压到400Mpa后稳压5min,第二阶段以40Mpa/min的卸压速率,减压到240Mpa后稳压3min,第三阶段以60Mpa/min的卸压速率,再减压到120Mpa后稳压
3min,第四阶段以60Mpa/min的卸压速率,直接解除全部压力。
[0051] ——在完成稳压分阶段解压作业后,随即开始实施制件近净成形坯体出料作业。
[0052] A、由左右成形油缸(4)轴杆进行回缩运动,带动左右模具胎体进行分离移动,使左右内胎体(14)与制件近净成形坯体脱离,为制件成形坯体出料作业创造条件;左右成形油缸(4)轴杆回缩到限定位置后,左右内胎体(14)的移动分离停止位置,一方面能完全敞开制件成形坯体出料口,另一方面能为装填全部钼基合金粉末构成初始粉末填装腔(12)。
[0053] B、通过作业运行连锁互动连杆机构,使旋转弹簧带动出料口封闭堵塞(2)快速旋转90°,完全脱离与左右模具胎体上的制件成形坯体出料口的滑动配合,完全让开为制件成形坯体设置的出料通道。
[0054] C、通过填料油缸(8)轴杆进行小量回缩运动,带动制件连接口成形芯棒(11)实现小幅度提升运行,形成一种通过制件连接口成形芯棒(11)与制件近净成形坯体进行小量相对运动产生的脱模动力;制件近净成形坯体在脱模动力和坯体自重的共同作用下实现脱膜,并顺利无阻当掉落到接料盘内,完成制件近净成形坯体的出料作业。
[0055] ——制件近净成形坯体完成出料作业后,随即通过作业运行连锁互动连杆机构,使旋转弹簧驱动出料口封闭堵塞(2)快速旋转90°,与左右模具胎体下部的制件成形坯体出料口实现滑动配合,完成封闭堵严由左右内胎体(14)分离移动后构成的制件成形坯体出料口,为实施下一轮粉末加料作业防止装填的钼基合金粉末泄漏做好准备。
[0056] 至此,完成了本轮次的柔性温压近净成形作业全部工艺技术程序,可以开始进行下一轮的柔性温压近净成形作业。
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