CN102389973B - 一种应用热膨胀差量的热压加工方法 - Google Patents
一种应用热膨胀差量的热压加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102389973B CN102389973B CN2011103141027A CN201110314102A CN102389973B CN 102389973 B CN102389973 B CN 102389973B CN 2011103141027 A CN2011103141027 A CN 2011103141027A CN 201110314102 A CN201110314102 A CN 201110314102A CN 102389973 B CN102389973 B CN 102389973B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- briquetting
- thermal
- exerting pressure
- workpiece
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用热膨胀差量的热压加工方法，将有热膨胀差异的施压压块和保压支架组合为一压紧装置，所述的施压压块的热膨胀系数大于所述的保压支架的热膨胀系数，所述的保压支架采用具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得，所述的施压压块和所述的保压支架的高温屈服软化温度大于待加工工件的热加工最高温度，将待加工工件装配于所述的施压压块和所述的保压支架之间，将装配有所述的待加工工件的压紧装置直接置于高温炉内即可进行热压加工。此热压加工方法克服了现行热压加工设备复杂、操作麻烦、效率低、成本高等缺点，可广泛应用于扩散焊接、粉末热压成型等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种热压加工方法，具体涉及一种应用热膨胀差量的热压加工方法。
背景技术
热压加工通常是指粉体材料的热压烧结成型或者层状材料的扩散连接工艺，其在高温作用下同时受压应力影响，因激活扩散和蠕变而实现材料的制备成型。完成此加工通常至少需加热炉及压力施加部件两个主要装置，在有气体保护或真空度条件要求下，还需对加热炉体密封及配备真空机组。压力施加位于加热炉内现还只有热等静压，但此工艺设备异常昂贵，生产效率很低；而压力施加位于加热炉外的热压设备，不仅需加热炉体与压力施加装置间的协调配合，还需保证施加装置运动情况下炉体的密封、隔热性能，这些都导致整套系统操作复杂、设备结构复杂成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、加工效率高、成本低的应用热膨胀差量的热压加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的应用热膨胀差量的热压加工方法，其特征是：将有热膨胀差异的施压压块和保压支架组合为一压紧装置，所述的施压压块的热膨胀系数大于所述的保压支架的热膨胀系数，所述的保压支架采用具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得，所述的施压压块和所述的保压支架的高温屈服软化温度大于待加工工件的热加工最高温度，将待加工工件装配于所述的施压压块和所述的保压支架之间，将装配有所述的待加工工件的压紧装置直接置于高温炉内即可进行热压加工。
所述的施压压块和所述的保压支架的热膨胀系数差值大于5×10-6/℃。
所述的施压压块的热膨胀系数范围为10～40×10-6/℃，所述的保压支架的热膨胀系数范围为0～15×10-6/℃。
所述的施压压块的热胀应力值大于5Mpa。
所述的高温炉内的热压温度小于900℃。
所述的保压支架中上模板与下模板通过立柱连接，在所述的立柱上设有锁紧螺母，所述的施压压块和所述的待加工工件置于所述的上模板与下模板之间；所述的立柱采用比所述的施压压块具有较低热膨胀系数的材料制得，所述的上模板与下模板采用比所述的施压压块具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得。
在粉末的热压加工中，所述的施压压块外设置有凹模，所述的待加工工件1置于所述的凹模内。
采用上述技术方案的应用热膨胀差量的热压加工方法，热膨胀是金属材料的一种固有属性，且不同材料的热膨胀还表现出差异性。当一被约束的材料加热或冷却时，其受热胀应力甚至可损坏材料本身，因此通常结构材料的热膨胀是一种需规避的不利因素。本发明主动利用此性能，选取两种或两种以上热膨胀差异较大的材料，经装配预压待加工工件后，直接置于高温炉内。其中热膨胀系数较大的材料为施压压块，因热胀变形受到约束而将膨胀量转化为压应力，由此待加工工件不仅受高温影响还受到此装置产生的压应力作用。将材料在高温环境下的热膨胀转化为压应力，并将其应用于热压加工中。本发明的热压加工方法，压紧装置的装配方式为两根以上的立柱连接固定上下模板，上下模板间的高度由置于立柱上锁紧螺母调节；施压压块与待加工工件同轴，叠放置于上下模板间；在室温条件下先通过旋转锁紧螺母对装置系统施加一预紧力。在热压加工中，将此装置置于高温炉内，则随着炉温的升高，其各结构件都会有热膨胀现象产生。由于施压压块具有最大的热膨胀性系数，其热膨胀量将大于立柱及上下模板产生的热膨胀量，由此其热胀变形将受到立柱等构件的限制，且其部分热膨胀量需转变为应力，即转化为对待加工工件的压应力。由此待加工工件不仅受到来自高温炉的温度影响，还受到此装置施加的压应力影响，而拥有了热压加工的条件。采用此方法相比较传统热压加工，具有结构简单、操作方便、加工效率高、成本低等特点。
本发明既可用于材料的扩散焊接，也可用于粉末的热压烧结加工。
本发明相比现在所用热压炉加工，具有结构简单、操作方便、加工效率高、成本低等特点。
附图说明
图1为本发明的热压加工装置的结构简图；
图2为本发明实施例2中施压压块在20～600℃区间内因热膨胀产生的应力大小。
附图1中：1是待加工工件，2是施压压块，3是锁紧螺母，4是上模板，5是立柱，6是下模板。
具体实施方式：
下面结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
参见图1，在上模板4与下模板6通过立柱5连接，在立柱5上设有锁紧螺母3，施压压块2和待加工工件1置于上模板4与下模板6之间；立柱5为采用比施压压块2具有较低热膨胀系数的材料制得，上模板4与下模板6采用比施压压块2具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得。施压压块2和保压支架的热膨胀系数差值大于5×10-6/℃，施压压块2的热膨胀系数范围为10～40×10-6/℃，立柱5的热膨胀系数范围为0～15×10-6/℃。，施压压块2的热胀应力值大于5Mpa，高温炉内的热压加工温度小于900℃，在粉末的热压加工中还需于施压压块2外设置凹模，将待加工工件1置于凹模。当在装置外部设置支架或由高温炉结构固定上模板4与下模板6时，可不设置立柱5，借助上模板4与下模板6被约束的位移而达到相似目的；以上各零部件的高温屈服软化温度大于其待加工对象待加工工件1的热加工最高温度。将待加工工件1装配于施压压块2和保压支架之间，将装配有待加工工件1的压紧装置直接置于高温炉内即可进行热压加工。
参见图1，装配方式为两根以上的立柱5连接固定上模板4与下模板6，上模板4与下模板6间的高度由置于立柱5上锁紧螺母3调节；施压压块2与待加工工件1同轴，叠放置于上模板4与下模板6间；在室温条件下先通过旋转锁紧螺母3对装置系统施加一预紧力。在热压加工中，将此装置置于高温炉内，则随着炉温的升高，其各结构件都会有热膨胀现象产生。由于施压压块2具有最大的热膨胀性系数，其热膨胀量将大于立柱5及上模板4与下模板6产生的热膨胀量，由此其热胀变形将受到立柱5等构件的限制，且其部分热膨胀量需转变为应力，即转变为对待加工工件1的压应力。由此待加工工件1不仅受到来自高温炉的温度影响，还受到此装置施加的压应力影响，而拥有了热压加工的条件。采用此方法相比较传统热压加工，具有结构简单、操作方便、加工效率高、成本低等特点。
实施例1：
参见图1，选取尺寸为直径为90mm、高度30mm的待扩散焊接工件作待加工工件1；施压压块2材质选择T10工具钢，尺寸为直径为90mm、高度120mm；上模板4与下模板6的材质选择10号普碳钢，尺寸均为厚20mm、宽70mm、长220mm；立柱5材质同样选择10号普碳钢，其尺寸为直径40mm、高度200mm。由此整个装置外观最大尺寸控制在250mm之内，可较方便的将其置于一般高温炉内。假设待加工工件1无热胀产生，室温下将此整套装置装配预紧，使在高温炉内由室温升至900℃。由于在此温度区间内T 10钢的热膨胀系数为20×10-6/℃，弹性模量约为100GPa；10号钢的热膨胀系数为14×10-6/℃。经计算得在无约束条件下施压压块将热胀2.11mm，立柱热胀1.82mm，即施压压块2有0.29mm(合0.24％的应变量)的热胀余量需转换为应力，由胡克定律可知由0.24％应变转化的应力将达到240MP a。即采用此装置，待加工工件1同时受到900℃高温及240MPa压应力影响，这已很好的满足材料扩散焊接工艺要求。
实施例2：
选取一普通马弗炉，在其炉膛顶端和底部各加装一模板即上模板4与下模板6，将上模板4与下模板6牢固连接于刚性炉体上，并保证上下模板在加载3吨压力下无位移变化。选取尺寸为直径10mm、高度5mm待扩散焊接工件作待加工工件1；施压压块2材质选择45钢，其尺寸为直径10mm、高度20mm。升温工艺设定为：室温下经300s时间升至600℃，并在此温度保温600s。由传感设备采集施压压块2的热胀应力大小，发现在300s时达到最大1500Kg的压力，即此时施压压块2对扩散焊接工件即待加工工件1的压应力值达到190MPa；保温阶段压力虽稍有降低，但降幅度较小，在保温600s后压力仍维持在1350Kg左右，即此时施压压块对扩散焊接工件即待加工工件1的压应力值能维持170MPa左右。由此可见利用此方法进行扩散焊接加工，工件可持续接受600℃高温及不低于170MPa压应力的影响，此工艺参数已很好的满足材料扩散焊接工艺要求。
从图2可以看出实施例2测试的45钢热胀应力，其在直径10mm、高度20mm的尺寸下，升温至600℃时可达到最大应力值190MPa，且在保温600s后依然可维持170MPa的压力。可见金属的热膨胀可转化为较大应力，在一定温度下保压效果也较理想，将其应用于热压加工领域前景良好。
实施例3：
选取一真空高温炉，在其炉膛顶端和底部各加装一模板即上模板4与下模板6，将上模板4与下模板6牢固连接于刚性炉体上，并保证上下模板在加载2吨压力下无位移变化。选取待热压烧结材料为一种Mg-Al合金粉作待加工工件1；施压压块2材质选择45钢，其尺寸为直径10mm、高度20mm；同时设置一凹模，其内径为10mm、高度20mm。调节炉内高度并对粉末预紧后设置升温工艺为：室温下经300s时间升至600℃，并在此温度保温600s。由传感设备采集施压压块的热胀应力大小，发现在300s时达到最大1500Kg的压力，即此时施压压块2对粉末的压应力值达到190MPa；保温阶段压力虽稍有降低，但降幅度较小，在保温600s后压力仍维持在1350Kg左右，即此时施压压块对粉末的压应力值能维持170MPa左右。利用此方法进行热压烧结，Mg-Al合金粉持续接受600℃高温及不低于170MPa压应力的影响，达到理想的烧结效果。
Claims (2)
1.一种应用热膨胀差量的热压加工方法，将有热膨胀差异的施压压块和保压支架组合为一压紧装置，所述的施压压块的热膨胀系数大于所述的保压支架的热膨胀系数，所述的保压支架采用具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得，所述的施压压块和所述的保压支架的高温屈服软化温度大于待加工工件的热加工最高温度，将待加工工件装配于所述的施压压块和所述的保压支架之间，将装配有所述的待加工工件的压紧装置直接置于高温炉内即可进行热压加工，其特征是：所述的施压压块的热胀应力值大于5Mpa，所述的施压压块和所述的保压支架的热膨胀系数差值大于5×10-6/℃，所述的施压压块的热膨胀系数范围为10～40×10-6/℃，所述的保压支架的热膨胀系数范围为0～15×10-6/℃，所述的高温炉内的热压温度小于900℃，所述的保压支架中上模板(4)与下模板(6)通过立柱(5)连接，在所述的立柱(5)上设有锁紧螺母(3)，所述的施压压块(2)和所述的待加工工件(1)置于所述的上模板(4)与下模板(6)之间；所述的立柱(5)为采用比所述的施压压块(2)具有较低热膨胀系数的材料制得，所述的上模板(4)与下模板(6)采用比所述的施压压块(2)具有高强高韧较低热膨胀系数的材料制得。
2.根据权利要求1所述的应用热膨胀差量的热压加工方法，其特征是：在粉末的热压加工中，所述的施压压块(2)外设置有凹模，所述的待加工工件(1)置于所述的凹模内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103141027A CN102389973B (zh) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 一种应用热膨胀差量的热压加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103141027A CN102389973B (zh) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 一种应用热膨胀差量的热压加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102389973A CN102389973A (zh) | 2012-03-28 |
| CN102389973B true CN102389973B (zh) | 2013-11-27 |
Family
ID=45857425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011103141027A Expired - Fee Related CN102389973B (zh) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 一种应用热膨胀差量的热压加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102389973B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102853676A (zh) * | 2012-08-02 | 2013-01-02 | 杭州格拉思康科技有限公司 | 一种热压加工夹具及使用该夹具的热压加工方法 |
| CN103629074A (zh) * | 2012-08-24 | 2014-03-12 | 苏州轩昌机电科技有限公司 | 压缩机斜盘及其制造方法和工装模具 |
| CN104690268A (zh) * | 2015-02-25 | 2015-06-10 | 成都易态科技有限公司 | 烧结坯件炉内矫直的方法和装置 |
| CN114888286A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-12 | 南京国重新金属材料研究院有限公司 | 一种镍钨合金引晶块成型装置及其成型方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4239727A (en) * | 1978-09-15 | 1980-12-16 | Mobil Oil Corporation | Method and apparatus for thermoforming thermoplastic foam articles |
| JP2980073B2 (ja) * | 1997-08-29 | 1999-11-22 | 日本電気株式会社 | 熱圧着装置及びその制御方法 |
| JP4323419B2 (ja) * | 2004-12-16 | 2009-09-02 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 熱圧着ツール及び熱圧着装置 |
| CN101456231A (zh) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | 齐特科技国际有限公司 | 薄膜热压成型方法 |
-
2011
- 2011-10-17 CN CN2011103141027A patent/CN102389973B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102389973A (zh) | 2012-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102389973B (zh) | 一种应用热膨胀差量的热压加工方法 | |
| Weston et al. | FAST-forge− A new cost-effective hybrid processing route for consolidating titanium powder into near net shape forged components | |
| CN107052127B (zh) | 一种高温气胀成形生产线系统及方法 | |
| EP2331274B1 (en) | Forming method and apparatus having a hydrostatic pressing medium | |
| CN103381441B (zh) | 一种薄壁钛合金封头的热冲压成型加工方法 | |
| CN100567530C (zh) | 一种高性能粉末冶金Mo-Ti-Zr钼合金的制备方法 | |
| CN103572084B (zh) | 一种含氧的钛基合金的粉末冶金制备方法 | |
| CN106319270B (zh) | 一种纳米TiN增强的钛基复合材料制备方法 | |
| CN103173694B (zh) | 耐高温紧固件的制作方法 | |
| CN104707931A (zh) | 一种大型高温合金盘类模锻件的制造方法 | |
| CN102389933A (zh) | 一种自动送料的高频加热液压双头镦粗设备及使用方法 | |
| CN101941039A (zh) | 一种高强铝合金等温变向自由锻方法及装置 | |
| CN105665594B (zh) | 等温热成型液压机加热保温系统及操作方法 | |
| CN101284298A (zh) | 用于大尺寸锻造的铝合金半固态坯料的制备方法 | |
| CN106181020A (zh) | 随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法 | |
| CN104001845B (zh) | 一种Ti2AlNb合金大尺寸盘件的锻造工艺方法 | |
| CN104404365B (zh) | 一种铁基复合材料的制备方法、及铁基复合材料 | |
| CN104550956A (zh) | beta-gamma TiAl预合金粉放电等离子烧结制备构件的方法 | |
| CN102873166A (zh) | 飞行器球壳等温成形方法及其装置 | |
| CN105522085A (zh) | 高速工具钢大截面锻材制造方法 | |
| CN102266901A (zh) | 降低tc4钛合金叶片变形抗力的锻造方法 | |
| CN104148446A (zh) | 一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法 | |
| CN105648366A (zh) | 一种高熵合金控温近等温塑性加工技术 | |
| CN106134379B (zh) | 近α型钛合金等温局部加载过渡区组织性能控制方法 | |
| CN103978215A (zh) | 金属氢化物电极制备方法和装置及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131127 Termination date: 20181017 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |