CN105965948B - 薄膜干袋式等静压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干袋式等静压机，具体为薄膜干袋式等静压机。解决现有干袋式等静压机的干袋厚度无法兼顾其保持一定刚度和均匀且无衰减传递静压力的问题。包括机架、高压油缸、高压腔、高压腔内的干袋；高压腔内固定有多孔透气的刚性靠模，干袋的工作部分位于靠模内，干袋的工作部分为薄膜制成；高压腔底部设有调压油缸，高压腔底面开有通孔，调压油缸的活塞杆与高压腔底面上的通孔密封滑动配合。由于干袋是弹性薄膜，能均匀且无衰减传递静压力；由于薄膜干袋外面设置有透气的多孔金属材料制作的靠模，在震实或捣实及负压条件下薄膜干袋能贴紧靠模的模腔内壁，保持粉体固定的形状，从而解决了现有干袋式等静压机存在的问题。

Description

薄膜干袋式等静压机

技术领域

本发明涉及干袋式等静压机，具体为薄膜干袋式等静压机。

背景技术

干袋式等静压机用干袋把液体介质和工件隔离并传递压力，完成粉体材料的等静压成型。粉体材料经等静压成型需满足如下条件：

1）粉体初装密度要尽可能的均匀，通常要经过震实或捣实；

2 ）粉体初装震实或捣实后的形状要达到预定的尺寸要求；

3 ）经干袋传递过来的静压力要均匀、静压力的大小要满足压制工艺的要求。

满足以上条件就能压制出密度形状都合格的工件。

条件1）和2）要求橡胶模具即干袋有一定的厚度而保证足够的刚性，条件3）要求干袋弹性尽量的好，尽量的薄。面对这种互相矛盾的要求，我们只能根据工件的具体形状和技术要求做折中或顾此失彼式的选择。

对于较长的圆柱形工件我们选择较厚的具有一定硬度的弹性干袋先满足条件1）和2），加压介质的静压经厚厚的干袋传递到工件，由于它是圆形的，所以在圆周方向上它还是均匀的。但到两头静压传递就不均匀了，就可能出现形状误差，如果误差不太大或工件本身对形状误差要求不高就可转入烧结，不然还需对毛胚做外加工处理。

对非圆形工件现有的干袋式等静压机因无法同时满足以上3个条件而无法满足压制工艺的要求。目前可行的办法是增加一道干粉压机预成型工序，工件经过预成型满足了条件1）和2），用塑料薄膜真空封装满足了条件3，放入普通等静压机高压腔液体压力介质里等静压成型。

发明内容

本发明解决现有干袋式等静压机的干袋厚度无法兼顾其保持一定刚度和均匀传递静压力的问题，提供一种薄膜干袋式等静压机。

本发明是采用如下技术方案实现的：薄膜干袋式等静压机，包括机架、机架顶部的高压油缸、机架下部的高压腔、高压腔内的干袋，干袋由上部的与高压腔内壁密封连接的支撑连接部分和下部的工作部分构成；高压腔内固定有多孔透气的刚性靠模，干袋的工作部分位于靠模模腔内，干袋的工作部分为薄膜制成，干袋的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相配适，使得加入干袋的粉体震实或捣实后的形状与靠模的模腔形状一致，而不会受干袋的工作部分的影响。

工作时，高压油缸向上移动，开放高压腔，向干袋内加入粉体并震实或捣实，对于比重较大粉体，在震实的过程中靠自身重量便可使薄膜干袋的工作部分紧贴于靠模的模腔内壁。对比重较轻的粉体还需采取专用工具捣实，保证捣实后薄膜干袋紧贴靠模，保证粉体捣实后具有固定的形状。加料完成后，高压油缸向下移动，封闭高压腔，开始对高压腔内的液体压力介质加压，液体压力介质通过靠模上的通孔及干袋的工作部分的薄膜把静压施加在粉体上，完成等静压成型。

进一步地，为了提高工作效率，提高成型质量，可在高压腔底部附设调压油缸，高压腔底面开有通孔，调压油缸的活塞杆与高压腔底面上的通孔密封滑动配合，在调压油缸活塞杆位于某一位置时，高压腔内壁与干袋之间的密闭空间注满液体压力介质，并定义此时的调压油缸活塞杆位置为零压位置。

工作时，高压油缸向上移动，开放高压腔，当调压油缸活塞杆位于零压位置时，薄膜干袋一侧所受的大气压与另一侧所受的液体压力介质压相平衡，此时为一个临界状态，当调压油缸活塞杆向下运动而低于零压位置时，薄膜干袋一侧的液体压力介质压力就会小于其另一侧所受的大气压，在大气压的作用下使薄膜干袋吸附于靠模的模腔内壁，向干袋内加入定量粉体并震实或捣实；在加料阶段，调压油缸活塞杆的位置低于零压位置，以保证薄膜干袋一侧的负压（即小于大气压），这样，进一步减小干袋的工作部分对粉体初装震实后的形状的影响。加料完成后，高压油缸向下移动，封闭高压腔，调压油缸的活塞杆向上移动，开始对高压腔内的液体压力介质加压，设调压油缸进油口的油压为P1,高压腔内液体压力介质的压力为P2，有P2=NP1,其中N为调压油缸的活塞面积与其活塞杆面积比，具体实施时，N的选择范围8-12，P1的范围是5-30MPa,对应P2的范围为50-350MPa，这样，可满足压制成型工艺所需的压力值。

本发明所述的薄膜干袋式等静压机，由于干袋是弹性薄膜，自然能满足条件3），即均匀且无衰减传递静压力；由于薄膜干袋外面设置有多孔透气的刚性靠模，在震实或捣实及负压条件下薄膜干袋能贴紧靠模的模腔内壁，保持粉体固定的形状，满足了条件1）和2），从而解决了现有干袋式等静压机存在的问题；其结构设计新颖、独特。

附图说明

图1为本发明整机结构示意图；

图2为本发明局部结构放大图。

图中：1－机架，2－高压油缸，3－高压腔，4－干袋，5－靠模，6－调压油缸活塞杆，7－靠模水平裙边，8－弹性支撑，9－调压油缸的缸体。

具体实施方式

薄膜干袋式等静压机，包括机架1、机架顶部的高压油缸2、机架下部的高压腔3、高压腔内的干袋4，干袋4由上部的与高压腔3内壁密封连接的支撑连接部分和下部的工作部分构成；高压腔3内固定有多孔透气的刚性靠模5，干袋4的工作部分位于靠模5模腔内，干袋4的工作部分为薄膜制成，干袋4的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相配适，使得加入干袋的粉体震实或捣实后的形状与靠模的模腔形状一致，而不会受干袋的工作部分与靠模内壁贴合不好的影响。高压腔3底部附设调压油缸，高压腔3底面开有通孔，调压油缸的活塞杆6与高压腔底面上的通孔密封滑动配合，在调压油缸活塞杆6位于某一位置时，高压腔3内壁与干袋之间的密闭空间注满液体压力介质，并定义此时的调压油缸活塞杆位置为零压位置。具体实施时，在有负压作用下，干袋4的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相一致，使干袋的工作部分在负压的作用下沿靠模的模腔内壁张紧铺展（即不产生折叠或皱折），进一步减小干袋的工作部分对粉体初装震实或捣实后的形状的影响。制成干袋的薄膜的含义是指其厚度相比现有干袋薄得多。从均匀传递静压力的角度，薄膜越薄越好。考虑到强度问题，其薄厚的选择和工件的大小有关，大的工件薄膜干袋就要厚一些。其厚度可在0.1-2mm范围选择。薄膜干袋可选用现有干袋的橡胶材料或工程塑料制做，但要求强度更高一些，譬如选择高强度的橡胶薄膜或塑料薄膜，也期待更好的新材料出现。以上有关干袋薄膜的内容属于本领域技术人员的公知常识或常规选择，所以本申请“薄膜”的概念对本领域技术人员来讲是清楚的。具体实施时，靠模5由多孔透气金属材料制成。

具体实施时，制成干袋4工作部分的薄膜为弹性薄膜。这样，可减少对干袋工作部分的苛刻尺寸、形状要求，在震实或捣实及负压作用下通过弹性变形而沿靠模的模腔内壁张紧铺展，从而更容易实现干袋薄膜工作部分的张紧铺展。譬如选择生产避孕套或气球的材料制作薄膜干袋就是个不错的选项。

具体实施时，在高压腔3上设有注油口，并根据本领域公知常识在高压腔上还设有排气孔，以保证高压腔内注满液体压力介质，液体压力介质注满后再把注油孔、排气孔堵死。可采用多种公知连接结构实现靠模与高压腔之间的固定，如，靠模的侧壁或底部可经过连接件与高压腔内壁或底面固定；或者，靠模5的顶部边缘有向外延伸出的水平裙边7，靠模5外套有弹性支撑8，弹性支撑8的下端与高压腔底面接触、上端与靠模的水平裙边7接触，从而将靠模的水平裙边与干袋的支撑连接部分压紧，如此固定靠模，可确保高压油缸2的压头既能压紧干袋又不至因下压过度而压坏靠模。所述的弹性支撑8可选用压缩弹簧。具体制造时，调压油缸的缸体9直接与高压腔3的底部密封固定，将高压腔3的底部做为调压油缸的缸盖，使整机结构更紧凑、合理。

负压薄膜干袋式等静压机工作流程如下：

1、高压油缸2上行，高压腔3打开和大气连通。

2、调压油缸的下油口回油，上油口进油，使其活塞杆6下行而低于零压位置，高压腔3内的液体压力介质进入负压状态，薄膜干袋在负压作用下张紧、铺展，贴住靠模5的模腔内壁，完成进料准备。

3、定量进料震实。

4、高压油缸2下行，其压头封闭高压腔3并压紧干袋，完成加压准备。

5、调压油缸的下油口进油，上油口回油，使其活塞杆6上行而超过零压位置，液体压力介质进入正压状态，直至调压油缸下油口的进油压力P1达到最大值，液体压力介质透过靠模5、巨大的静压通过薄膜干袋4几乎毫无衰减地施加在粉体上，实现等静压；此时，高压油缸2承受高压腔内的压力介质所产生的巨大轴向力并传递给机架1。

6、保压。

7、调压油缸的上油口进油，下油口回油，使其活塞杆6下行，高压腔2进入泄压状态，直至回到负压状态。

8、高压油缸2上行，高压腔3打开。

9、取料，完成全部工作循环。

Claims (8)

1.一种薄膜干袋式等静压机，包括机架（1）、机架顶部的高压油缸（2）、机架下部的高压腔（3）、高压腔内的干袋（4），干袋（4）由上部的与高压腔（3）内壁密封连接的支撑连接部分和下部的工作部分构成；其特征在于，高压腔（3）内固定有多孔透气的刚性的靠模（5），干袋（4）的工作部分位于靠模（5）模腔内，干袋（4）的工作部分为薄膜制成，干袋（4）的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相配适，使得加入干袋的粉体震实或捣实后的形状与靠模的模腔形状一致。

2.根据权利要求1所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于高压腔（3）底部附设调压油缸，高压腔（3）底面开有通孔，调压油缸的活塞杆（6）与高压腔底面上的通孔密封滑动配合，在调压油缸活塞杆（6）位于某一位置时，高压腔（3）内壁与干袋之间的密闭空间注满液体压力介质，并定义此时的调压油缸活塞杆位置为零压位置。

3.根据权利要求2所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于干袋（4）的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相一致，使干袋的工作部分在负压的作用下沿靠模的模腔内壁张紧铺展。

4.根据权利要求1或2所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于制成干袋（4）工作部分的薄膜为弹性薄膜。

5.根据权利要求1或2或3所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于靠模（5）的顶部边缘有向外延伸出的水平裙边（7），靠模（5）外套有弹性支撑（8），弹性支撑（8）的下端与高压腔底面接触、上端与靠模的水平裙边（7）接触，从而将靠模的水平裙边与干袋的支撑连接部分压紧。

6.根据权利要求2或3所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于调压油缸的缸体（9）直接与高压腔（3）的底部密封固定，将高压腔（3）的底部做为调压油缸的缸盖。

7.根据权利要求5所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于弹性支撑（8）选用压缩弹簧。

8.根据权利要求1或2或3所述的薄膜干袋式等静压机，其特征在于靠模（5）由多孔透气金属材料制成。