CN103894606A - 卧式双向柔性液压压坯机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卧式双向柔性液压压坯机。该压坯机应用粉末冶金低温压制成形技术原理，将具有低温加热功能成形模具与具有双向柔性等静压强力均衡施压功能液压系统进行科学匹配衔接整合后，形成一种对粉冶钼基稀土合金板坯料进行压制致密坯体成形作业的专用技术装备；该压坯机可以使钼基稀土合金粉末在各方向都接受到全面均衡等量的施压压力，能一次性独立完成将钼基稀土合金粉末压制致密为成形坯体的技术作业全过程，较好地解决了采用传统液体介质等静压成形技术极易在成形坯体内产生膨胀、缩松、夹层、裂纹等质量隐患，具有技术先进、功能完备、操纵容易、性能可靠等特点，可广泛应用于粉末冶金行业进行坯体压制致密成形作业。

Description

卧式双向柔性液压压坯机

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金成形机械设备，具体说是涉及一种用于大规格粉冶钼基稀土合金板坯料进行坯体成形的卧式双向柔性液压压坯机。

背景技术

钼基合金板材，在高温条件下仍有较高的强度和硬度，仍能保持优良的导电性和传热性，具有极好的稳定性，被广泛应用于航空航天、国防军工、冶金化工、电力电子等技术领域，特别是在大功率发射管、高电压大电流晶闸管和整流器、高温热电耦及其保护管、高温电炉隔热屏、特种电光源等高新技术产品中，都是必需使用的基础功能材料；但由于金属钼再结晶温度低，极易脆断，加工工艺性差，特别是大规格钼基合金板材加工制造难度更大，技术含量更高，很多国家都将其列为战略物资进行控制管理。

钼板坯料，是生产制造钼基合金板材的基础原料，能直接影响或决定钼基合金板材的性能质量；只有开发研制出高质量高性能的钼板坯料，才能生产制造出高质量高性能的钼基合金板材。由于我国钼板坯料开发研制起步较晚，基础较差，受技术水平、生产能力、基础条件等多方面限制，开始只能使用熔铸方法制造钼板坯料，使用这种坯料碾轧制成的钼板规格较小，加工成形也极其困难。进入上世纪九十年代以后，我国开发研制出应用粉末冶金方法制造钼板坯料，使钼板制品的技术质量水平有了较大提高，但与西方工业发达国家相比仍有明显差距。进入二十一世纪以后，在市场需求急剧增长和国外产品大量涌入的拉动下，我国钼板坯料的开发研制取得了很多重大突破，科技成果和专利技术也不断涌现，但在选材组料配比、粉末均质混配、坯体压制成形等关键核心技术上仍存在着明显不足或弱点。我国现有碾轧钼基合金板材使用的钼板坯料，普遍存在着组元分布均匀性较差、材质密度较小、机械物理性能较低、表面质量粗糙、内部质量隐患较多等质量性能缺陷，特别是目前还不具备批量生产提供制造大规格高性能钼基合金板材所需要的钼板坯料能力；这种现状远远不能适应我国国民经济高速发展需要，致使很多高新技术领域所需要的大规格高性能钼基合金板材不得不从国外大量进口。   

坯体成形，是制备大规格高性能钼基合金板坯料的核心关键技术环节；我国目前制备钼基合金板坯料，绝大多数企业都选择采用传统的液体介质等静压压制致密成形技术进行坯体成形作业，先将钼基合金粉末装入弹性软质成形模套中振实绑扎成形，再将模套放入液体介质等静压成形机的钢体密封容器内，然后用高压水泵将液体介质强力压进钢体密封容器，使液体介质在钢体密封容器内形成均衡强大等静压压力，完成对装填在弹性软质成形模套中钼基合金粉末进行液体介质等静压压制致密成形作业。这种液体介质等静压压制致密成形技术，由于选择使用弹性软质成形模套，很难适应钼板坯料的板状形体特征，制造出钼板坯料的成形坯体，一般都不同程度存在着组元分布不均、材质密度不高、外形质量较差、规格尺寸偏小等材质缺陷，而且成形坯体内还极易存在膨胀、缩松、夹层、裂纹等质量隐患。

本发明根据大规格粉冶钼基稀土合金板坯料对坯体成形的技术要求条件，应用粉末冶金低温压制成形技术理论，采取对具有低温加热功能成形模具与具有双向柔性等静压强力均衡施压功能液压系统进行科学匹配衔接整合技术措施，形成一种能对大规格粉冶钼基稀土合金板坯料进行坯体低温柔性等静压压制致密成形的卧式双向柔性液压压坯机专用技术装备，可以一次性独立完成将钼基稀土合金粉末压制致密为成形坯体技术作业全过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

本发明为解决我国现有钼基合金板坯料的成形坯体一般都存在着组元分布不均、材质密度不高、外形质量较差、规格尺寸偏小，而且成形坯体内还极易存在膨胀、缩松、夹层、裂纹等材质缺陷的不足和弱点，有针对性采取将具有低温加热功能成形模具与具有双向柔性等静压强力均衡施压功能液压系统进行科学匹配衔接整合技术措施，形成一种能一次性独立完成将钼基稀土合金粉末压制致密为大规格高质量成形坯体的专用技术装备。

本发明解决技术问题采取的技术方案：

本发明要解决的技术问题，拟采取研究设计出一种卧式双向柔性液压压坯机，予以解决。

本发明研究设计的卧式双向柔性液压压坯机，依据粉末冶金低温压制成形技术理论，将钼基稀土合金粉末加热到60～70℃，能在合金粉末中产生出一种激活能，可以提高粉末颗粒间的机械啮合力和表面原子吸引力，在压制致密作业时能有效增大成形坯体强度；还可以提高粉末颗粒的流动性，在压制致密作业时能有效增加成形坯体的密度和均质程度。粉末压制成形机理，是因为在外力作用下使粉末颗粒全部产生脆性断裂后才能结成新形体。如果对粉末颗粒施加的压力不足，或压力不均、时间不够，就可能有一部分粉末颗粒仅仅发生了弹性变形，还未产生塑性形变，更未产生脆性断裂；解除压力后，这些仅仅发生弹性变形的粉末颗粒，就有可能发生反弹或恢复原状，新形体内就可能因此产生膨胀、缩松、夹层、裂纹等材质隐患。因此粉末冶金压制成形技术要求对粉末颗粒施加的压力，必须具有足够强大持久、各方向均衡等量等技术特性，确保粉末颗粒能在压制成形压力作用下，全部产生脆性断裂后再结成新形体。本发明研究设计的卧式双向柔性液压压坯机，应用粉末冶金低温压制成形技术理论，制成的成形坯体具有组元分布均匀、材质密度较高、表面外形质量光洁、规格尺寸较大等特点，而且可以有效避免或减少成形坯体内存在膨胀、缩松、夹层、裂纹等材质隐患。

本发明研究设计的卧式双向柔性液压压坯机，由机床床身、成形模具、液压系统组成；成形模具安装固定在机床床身的工作台面上，通过左、右活动压板与液压系统相连接；液压系统的左、右向压力密实作业单元，分别安装固定在成形模具左、右两侧的机床床身上，通过左、右油缸压头与成形模具相连接。

所述的成形模具，由左、右活动压板、压板活动槽、盖板、底座、粉末填装型腔、定位档块、电加热器件组成，通过底座安装固定在机床床身的工作台面上；右活动压板与右油缸压头相连接，左活动压板与左油缸压头相连接。可以通过改变成形模具模板的结构尺寸和定位档块的安装位置，改变粉末填装型腔的容积，实现制备成形坯体的规格尺寸变化。

所述的液压系统，由右油缸压头、右油缸、右油缸支架、右油缸油管组成右向压力密实作业单元，通过右油缸支架固定在机床床身上，通过右油缸油管与液压操纵控制箱相连接；由左油缸压头、左油缸、左油缸支架、左油缸油管组成左向压力密实作业单元，通过左油缸支架固定在机床床身上，通过左油缸油管与液压操纵控制箱相连接；液压操纵控制箱安装固定在机床床身旁，装有电动机、液压油箱、齿轮油泵、操纵阀、分配阀、溢流阀、安全阀、监测控制仪表、操纵控制面板等液压元器件。

卧式双向柔性液压压坯机在进行低温柔性等静压成形作业时，首先通过电加热器件，将装填在粉末填装型腔内的钼基稀土合金粉末加热到60～70℃。然后使左、右两个油缸都以8mm/min的稳定均匀工作速度和300MPa的强大柔性工作压力，从左、右两个方向以等同的压力和速度推动成形模具的左、右活动压板，对钼基稀土合金粉末施加成形压力，成形模具四周的固定模板，在外加压力作用下形成与该压力相等的反作用力，同时向钼基稀土合金粉末四周施压，使钼基稀土合金粉末接受到的各向压力全面均衡等量。当成形模具的左、右活动压板，被推进到定位挡块设定位置时停止移动，左、右油缸虽然不能继续推进，但依然能保持300MPa作业压力继续施加在钼基稀土合金粉末上，并在此作业压力下保持稳压40min。达到40min稳压时间后，采取分阶段逐渐减压卸压措施：卸压速率始终控制稳定在6MPa/min；第一次减压到270MPa，稳压10min；第二次减压到210MPa，再稳压10min；第三次减压到120Mpa，再稳压20min；第四次按6MPa/min的卸压速率减压，直至减掉全部压力。随即进行脱膜，取出大规格粉冶钼基稀土合金板坯料压制致密的成形坯体。

本发明具有的优点及达到的效果：

1、本发明依据粉末冶金低温压制成形技术原理，对具有低温加热功能成形模具与具有双向柔性等静压强力均衡施压功能的液压系统进行科学匹配衔接整合设计后，形成卧式双向柔性液压坯机专用技术装备，可以在不添加任何粘接剂、润滑剂条件下，能一次性将钼基稀土合金粉末低温压制致密为成形坯体，为粉末冶金行业压制成形技术装备领域，增加一个新品种，提供了一种新方法，对粉冶成形技术的发展和进步，具有一定启发和借鉴作用。

2、本发明针对钼板坯料的板状形体特征和技术要求条件，有针对性地研究设计出低温加热、双向强力均衡等量施压、长时间高压稳压、分阶段逐渐减压卸压等多项独创技术措施，使制成的成形坯体具有受压全面均衡、组元分布均匀、材质密度较高、规格尺寸较大、表面外形质量较好等特点，较好地解决了应用液体介质等静压成型技术制成的成形坯体内极易存在膨胀、缩松、夹层、裂纹等材质缺陷的技术难题，有较好的推广、示范价值。

3、本发明卧式双向柔性液压压坯机，是一种集低温加热、模具成形、液压施压等高新技术于一体的专用技术装备，具有技术先进、功能完备、操纵容易、性能可靠等特点，能适应粉末冶金行业板形坯体成形的特殊技术要求，具有广阔的市场空间和发展潜力，可以创造出较好的经济效益和社会效益。　　

附图说明

附图：卧式双向柔性液压压坯机结构原理示意图。

具体实施方式

结构布置实施方式：

如附图所示，卧式双向柔性液压压坯机，由机床床身（1）、成形模具、液压系统组成；成型模具安装固定在机床床身（1）的工作台面（15）上，通过左、右活动压板（11、6）与液压系统相连接；液压系统的左、右向压力密实作业单元，分别安装固定在成型模具左、右两侧的机床床身（1）上，通过左、右油缸压头（12、7）与成型模具相连接。

如附图所示，成形模具，由右活动压板（6）、左活动压板（11）、压板定向活动槽（5）、盖板（8）、底座（9）、粉末填装型腔（10）、定位挡块、电加热器件组成，安装固定在机床床身（1）的工作台面（15）上；右活动压板（6）与右油缸压头（7）相连接，左活动压板（11）与左油缸压头（12）相连接。通过改变成型模具模板的结构尺寸和定位挡块的安装位置，改变粉末填装型腔（10）的容积，实现制备成型坯体的规格尺寸变化。

如附图所示，液压系统，由右油缸压头（7）、右油缸（4）、右油缸支架（3）、右油缸油管（2）组成右向压力密实作业单元，通过右油缸支架（3）安装固定在机床床身（1）上，通过右油缸油管（2）与液压操纵控制箱（17）相连接；由左油缸压头（12）、左油缸（14）、左油缸支架（13）、左油缸油管（16）组成左向压力密实作业单元，通过左油缸支架（13）安装固定在机床床身（1）上，通过左油缸油管（16）与液压操纵控制箱（17）相连接；液压操纵控制箱（17），安装固定在机床床身（1）旁，装有电动机、液压油箱、齿轮油泵、操纵阀、分配阀、溢流阀、安全阀、监测控制仪表、操纵控制面板等液压元器件。

操作运行实施方式：

使用卧式双向柔性液压压坯机，对钼基稀土合金粉末进行低温柔性等静压压制致密成形作业程序和运行技术参数是：

—— 根据大规格粉冶钼基稀土合金板坯料制品对密度、净重、形状、规格尺寸等方面的具体技术要求，充分考虑在等静压成形和烧结定型过程中的消耗、烧损、成形孔隙度、烧结收缩率等因素，精确计算出在粉末填装型腔（10）内应装填的钼基稀土合金粉末具体重量。根据计算结果，通过配置的电子称重计量器，对钼基稀土合金粉末进行称重计量后，装入粉末填装型腔（10）内振实。

—— 启动成形模具中的电加热器件，将装填在粉末填装型腔（10）内的钼基稀土合金粉末加热到60～70℃。

—— 完成低温加热作业后启动液压系统，使左、右两个油缸（14、4）都以8mm/min的工作速度和300MPa的工作压力，从左、右两个方向推动成形模具的左、右活动压板（11、6），对装填在粉末填装型腔（10）内的钼基稀土合金粉末施加强大均衡成形压力；成形模具四周的固定模板，在外加压力作用下形成与该压力相等的反作用力，同时向钼基稀土合金粉末四周施压，使钼基稀土合金粉末接受到的各向压力全面均衡等量。

——当成形模具的左、右活动压板（11、6）被推进到定位挡块设定位置时停止移动，左、右油缸（14、4）虽然不能继续推进，但依然能保持300MPa作业压力继续施加在钼基稀土合金粉末上，并在此作业压力下稳压40min。

——达到40min稳压时间后，采取分阶段逐渐减压卸压措施：卸压速率始终控制稳定在6MPa/min；第一次减压到270MPa，稳压10min；第二次减压到210MPa，再稳压10min；第三次减压到120Mpa，再稳压20min；第四次按6MPa/min的卸压速率减压，直至减掉全部压力。

—— 脱膜，取出大规格粉冶钼基稀土合金板坯料压制致密的成型坯体。

Claims (3)

1.一种卧式双向柔性液压压坯机，其特征在于：该卧式双向柔性液压压坯机，包括机床床身（1）、成形模具、液压系统；成型模具安装固定在机床床身（1）的工作台面（15）上，通过左、右活动压板（11、6）与液压系统相连接；液压系统的左、右向压力密实作业单元，分别安装固定在成型模具左、右两侧的机床床身（1）上，通过左、右油缸压头（12、7）与成型模具相连接。

2.根据权利要求1所述的一种卧式双向柔性液压压坯机，其特征在于：所述的成形模具，由右活动压板（6）、左活动压板（11）、压板定向活动槽（5）、盖板（8）、底座（9）、粉末填装型腔（10）、定位挡块、电加热器件组成，通过底座（9）安装固定在机床床身（1）的工作台面（15）上；右活动压板（6）与右油缸压头（7）相连接，左活动压板（11）与左油缸压头（12）相连接；通过改变成型模具模板的结构尺寸和定位挡块的安装位置，改变粉末填装型腔（10）的容积，实现制备成型坯体的规格尺寸变化。

3.根据权利要求1所述的一种卧式双向柔性液压压坯机，其特征在于：所述的液压系统，由右油缸压头（7）、右油缸（4）、右油缸支架（3）、右油缸油管（2）组成右向压力密实作业单元，通过右油缸支架（3）安装固定在机床床身（1）上，通过右油缸油管（2）与液压操纵控制箱（17）相连接；由左油缸压头（12）、左油缸（14）、左油缸支架（13）、左油缸油管（16）组成左向压力密实作业单元，通过左油缸支架（13）安装固定在机床床身（1）上，通过左油缸油管（16）与液压操纵控制箱（17）相连接；液压操纵控制箱（17），安装固定在机床床身（1）旁，装有电动机、液压油箱、齿轮油泵、操纵阀、分配阀、溢流阀、安全阀、监测控制仪表、操纵控制面板。