CN107866570A - 一种用于粉末冶金温压成形的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于粉末冶金温压成形的设备，其包括基座、支撑架、驱动装置、冲压装置、数字液压控制系统和真空排气系统，冲压装置包括下模冲、压制模具和上模冲，驱动装置固定于所述基座上，下模冲和压制模具设于驱动装置的上方，下模冲正对压制模具的空腔设置，支撑架设于驱动装置的上方，上模冲固定于支撑架的顶端，正对压制模具设置，驱动装置驱动压制模具上下移动，数字液压控制系统控制并显示驱动装置移动参数及电磁加热器的加热温度；所述真空排气系统包括真空泵和真空排气压制模具。本发明设备实现了对压制压坯精准的温度控制，提高的压坯可压制性；利用了数字液压控制系统，实现对压制速度、压制压力的精确调节，实现不同压制条件下的温控操作。

Description

一种用于粉末冶金温压成形的设备

技术领域

本发明属于冶金技术设备，具体涉及一种用于粉末冶金温压成形的设备。

背景技术

随着粉末冶金技术的快速发展，粉末冶金产品被广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。在粉末冶金生产过程中，粉体压制成形对压坯的最终质量有着很大的影响。金属粉末温压成形技术是近年来发展起来的一种应用型新技术，现被认为是粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步。

相比于传统冷压，粉末温压成形技术可以实现在较低的压制压力下使压坯到相对较高的压坯密度，同时可以显著提高材料的强度、降低压坯内部压力，有较高的经济生产优势。研究表明，以单次压制/烧结的传统粉末冶金工艺产生的成本1.0为基准，温压工艺的成本仅高出20％，则相对应其他生产工艺如粉末锻造成本为2.0，渗铜工艺的成本为1.4，复压/复烧的成本为1.5。

目前的温压机在压制过程中，由于金属粉末是非连续的客观事实，采用现有技术的温压装置压制，在压制初期，颗粒间是充斥有气体的，在冲头挤下作用下极易形成局部较强气体压力，导致压坯局部在后续加工中产生裂纹的风险。此外，又由于压制生坯直接接触空气，在预设相对较高的温度下，极易导致金属粉末氧化生锈，影响制品的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种用于粉末冶金温压成形的设备，该设备实现粉末冶金温压过程中金属颗粒致密化。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用于粉末冶金温压成形的设备，其包括基座、支撑架、驱动装置、冲压装置、数字液压控制系统和真空排气系统，所述冲压装置包括下模冲、压制模具和上模冲，所述驱动装置固定于所述基座上，所述下模冲和压制模具设于所述驱动装置的上方，所述下模冲正对所述压制模具的空腔设置，所述支撑架设于所述驱动装置的上方，所述上模冲固定于所述支撑架的顶端，正对所述压制模具设置，所述驱动装置驱动所述压制模具上下移动，所述数字液压控制系统控制并显示所述驱动装置移动参数；所述真空排气系统包括真空泵和真空排气压制模具，所述真空排气压制模具为在所述压制模具上设有排气孔，所述排气孔用于排出所述压制模具内气体，所述真空泵连接所述排气孔，所述真空泵连接并由所述数字液压控制系统控制。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，还包括电磁加热器，所述电磁加热器设于所述压制模具外围，所述数字液压控制系统控制并显示所述电磁加热器的加热温度。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述数字液压控制系统包括数控压制PLC控制器和模具位移传感器，所述模具位移传感器用于测量所述压制模具的位移，所述模具位移传感器连接所述数控压制PLC控制器，所述数控压制PLC控制器显示所述模具位移传感器测得数据，所述数控压制PLC控制器连接控制所述电磁加热器和所述驱动装置。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述数字液压控制系统还包括下压力传感器，所述下压力传感器设于所述驱动装置与压制模具的之间，所述下压力传感器连接所述数控压制PLC控制器。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述数字液压控制系统还包括上压力传感器，所述上压力传感器设于所述支撑架上固定顶板的下边面，连接所述上模冲，所述上压力传感器连接所述数控压制PLC控制器。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述电磁加热为环形套，其包括采用环形内扣封闭设计的左右两半圆形加热器。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述真空泵为油封旋片式气体真空泵。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述冲压装置还包括上垫片和下垫片，所述下垫片置于所述压制模具内下冲模的上方，所述上垫片用于压制时使用，当粉末填充入压制模具内后，将所述上垫片置于金属粉末上方。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，支撑架包括支撑杆和上固定顶板，所述上模冲固定于所述上固定顶板上，所述支撑架与上模冲为分体设置或一体设置。

作为如上所述用于粉末冶金温压成形的设备的一优选方案，所述驱动装置为液压驱动或滚动丝杠驱动。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

与现有设备相比，本发明采用真空排气系统，有效解决高温条件下金属颗粒的氧化问题，且采用底抽气有效排空压坯空隙间的气体，减少压制过程空气因压缩导致的排斥力，提高了生坯的压制密度和强度；进一步地，在压制模具的外围设有一圈电磁加热器，实现对压制压坯精准的温度控制，提高的压坯可压制性；利用了数字液压控制系统，实现对压制速度、压制压力的精确调节，实现不同压制条件下的温控操作。

本发明的设备制备的压坯，不仅得到质量更为优异的压坯，较传统冷压设备可降低生产能耗和原料成本，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明中一优选实施例用于粉末冶金温压成形设备的结构示意图；

图2为本发明中另一优选实施例粉末冶金温压成形设备的结构示意图；

图3为本发明中一优选冲压装置的爆炸图。

【附图标记说明】

1：基座；

2：驱动装置；

3：压制模具；

4：上模冲；

5：支撑杆；

6：上固定顶板；

7：模具位移传感器；

8：固定架；

9：下压力传感器；

10：环形套；

11：下模冲；

12：上垫片；

13：下垫片；

14：真空排气压制模具；

15：排气孔。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

一种用于粉末冶金温压成形的设备，如图1所示，包括基座1、支撑架、驱动装置2、冲压装置数字液压控制系统和真空排气系统，冲压装置包括下模冲、压制模具3和上模冲4，基座1是用于安置和固定驱动装置2的，是温压设备的框架结构；基座1上固定设有驱动装置2，驱动装置2的上方的设有下模冲和压制模具3，下模冲正对压制模具的空腔设置，驱动装置2可带动压制模具3上下运动，支撑架设于驱动装置2的上方，上模冲4固定于支撑架的顶端，上模冲4正对压制模具3设置，驱动装置2驱动压制模具3向上移动，上模冲4可伸入压制模具3的空腔内，通过下模冲和上模冲的压制作用可将置于压制模具空腔内的粉末金属压制制备形成压坯；数字液压控制系统还连接驱动装置，并控制并显示移动驱动装置的位移参数。

进一步地，为了能有效排除模具内的空气及加入粉末后粉末间的气体，粉末冶金温压成形的设备还设有真空排气系统，真空排气系统包括真空泵和真空排气压制模具，真空排气压制模具为在压制模具上设有排气孔，排气孔连通压制模具的内腔，排气孔可将压制模具内气体排出，为了能够将粉末间气体也有效除去，排气孔连接真空泵，通过真空泵的作用抽出粉末间的空气，真空泵连接数字液压控制系统，由数值液压控制系统控制真空泵的抽气压力及其抽气时间。真空排气系统能有效解决高温条件下金属颗粒的氧化问题，且采用真空泵抽气有效排空压坯空隙间的气体，减少压制过程空气因压缩导致的排斥力，提高了生坯的压制密度和强度，进一步提高了产品质量。

驱动装置可采用液压驱动和滚动丝杠驱动，液压驱动包括油泵和液压系统，这些均可采用现有装置进行，驱动装置连接数字液压控制系统，由数字液压控制系统显示并控制驱动程度。

为了能有效控制用于粉末冶金温压成形的设备的温度，还包括有电磁加热器，电磁加热器设于压制模具3的外围，电磁加热器用于对压制模具内物料的加热，可加热区域覆盖压制模具对应中空部分面积的至少三分之二，对物料可实现均匀快速有效的加热及保温的效果，电磁加热器连接数字液压控制系统，并由数字液压控制系统控制并显示其加热温度，通过数字液压控制系统控制电磁加热器可使压制温度精准控制在不同需求温度下的操作，可实现冷压、温压和高温成形。

支撑架包括支撑杆5和上固定顶板6，如图1中所示，4根支撑杆5的上方固定上固定顶板6，上模冲4可采用螺栓固定于上固定顶板6上。根据需要支撑杆5可设于基座1上，通过螺栓固定，也可以固定地基上。采用设于基座上时，使用方便，可根据需要移动设备，当设于固定地基上时，设备设置比较固定，不便于移动。

本发明设备的工作过程是首先将粉体填充到压制模具中，然后开始排真空操作，将颗粒间的空气排出，这有能有效防止加热金属氧化，气体压缩抵消冲头压力；其次打开电磁加热控制器，待温度达到预设温度后，开启液压泵将载有压制模具的载物托盘顶起，实现压制过程。最后经过保压一定时间如10min之后，将模具下降取出压坯。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，驱动装置为液压驱动，数字液压控制系统具体包括数控压制PLC控制器和模具位移传感器，模具位移传感器用于测量压制模具的位移，模具位移传感器连接数控压制PLC控制器，数控压制PLC控制器显示模具位移传感器测得数据，数控压制PLC控制器连接控制电磁加热器的加热情况，数控压制PLC控制器连接控制和驱动装置的移动。

为了能精确测量并有效控制压制模具上下移动的情况，设置有模具位移传感器，如图2所示，模具位移传感器7与压制模具4的平台相连，在邻近的一个支撑杆5上设有固定架8，将连接模具位移传感器的导线通过固定架8固定，保证测量结果的准确性。模具位移传感器7将Z轴方向的压制模具的位移准确反馈到数控压制PLC控制器的数据采集系统中。数字液压控制系统还包括下压力传感器9，下压力传感器9设于驱动装置2与压制模具3的之间，下压力传感器9连接数控压制PLC控制器，即数控压制PLC控制器可显示下压力传感器所测得的下冲模压力情况。

在支撑架上固定顶板的下边面，还设有上压力传感器，上压力传感器连接上模冲，上压力传感器连接数控压制PLC控制器，数控压制PLC控制器可显示上压力传感器测得的上模冲受到的压力情况。数控压制PLC控制器，用于实现对液压系统压制压力、压制速度等不同压制方式的控制，通过PLC控制面板可以精准调节。这样数字液压控制系统可以实现对压制速度、压制压力的精确调节，实现不同压制条件下的温控操作。

本实施例中的真空泵可采用油封旋片式气体真空泵，可实现不同抽速下的气体抽取。

进一步地，本实施例中电磁加热器可设为环形套10，如图3所示，环形套10由左右两半的半圆形加热设备组成，采用环形内扣进行封闭，半圆形加热设备的内部电子线路板组成部分产生交变磁场，当接触铁质压制模具时，模具即切割交变磁力线而在模具底侧壁金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使模具侧壁的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而实现温压，在环形套内部设有温度传感器，温度传感器连接数字液压控制系统，数字液压控制系统对电磁加热器的热电偶温度数据进行收集，并控制是否加热，实现对初始温度的精准控制，能有效提高的压坯可压制性。

为了能延长该设备上模冲4和下模冲11的使用寿命，冲压装置中还设有上垫片12和下垫片13，上垫片12和下垫片13与上下冲模相互匹配，使用时，下垫片13先置于真空排气压制模具14内腔置于下冲模11的上方，当粉末填充入真空排气压制模具14内后，将上垫片12置于金属粉末上方。通过上垫片12和下垫片13直接对粉末的接触，避免了粉末直接对上下模冲的直接冲击及腐蚀作用，能有效保护上下模冲，延长设备的使用寿命，并且只需定期更换上下垫片即可，而上下垫片的更换成本远小于跟换上下模冲的成本，这样有利于生产成本的控制。

此时，在真空排气压制模具14上直通压制模具内部空腔的排气孔15，排气孔15在压制模具壁空腔内侧的开孔位置正好和下垫片13位置重合，即排气孔15位于压制模具14内开孔上边缘切线和下垫片13的底面重合，下垫片13和压制模具14之间是有孔隙的，在下模冲11上面的设有密封圈起密封作用，这样空气只能从颗粒缝隙→模具和下垫片孔隙→气孔途径被抽出。这样排气孔的设置达到排气目的，又不会影响压制过程。

支撑架与上模冲可采用一体化固定上模冲设置，采用一体化固定模冲可实现在温压前期对模具位置的精准调控，同时由于压制过程中高强度的压力的客观事实，一体化的上模冲由于具有较大的上接触面积可避免传统压制上模冲接触位置容易断裂的现象，实现了安全操作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，其包括基座、支撑架、驱动装置、冲压装置、数字液压控制系统和真空排气系统，所述冲压装置包括下模冲、压制模具和上模冲，所述驱动装置固定于所述基座上，所述下模冲和压制模具设于所述驱动装置的上方，所述下模冲正对所述压制模具的空腔设置，所述支撑架设于所述驱动装置的上方，所述上模冲固定于所述支撑架的顶端，正对所述压制模具设置，所述驱动装置驱动所述压制模具上下移动，所述数字液压控制系统控制并显示所述驱动装置移动参数；所述真空排气系统包括真空泵和真空排气压制模具，所述真空排气压制模具为在所述压制模具上设有排气孔，所述排气孔用于排出所述压制模具内气体，所述真空泵连接所述排气孔，所述真空泵连接并由所述数字液压控制系统控制。

2.如权利要求1所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，其还包括电磁加热器，所述电磁加热器设于所述压制模具外围，所述数字液压控制系统控制并显示所述电磁加热器的加热温度。

3.如权利要求1所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述数字液压控制系统包括数控压制PLC控制器和模具位移传感器，所述模具位移传感器用于测量所述压制模具的位移，所述模具位移传感器连接所述数控压制PLC控制器，所述数控压制PLC控制器显示所述模具位移传感器测得数据，所述数控压制PLC控制器连接控制所述电磁加热器和所述驱动装置。

4.如权利要求3所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述数字液压控制系统还包括下压力传感器，所述下压力传感器设于所述驱动装置与压制模具的之间，所述下压力传感器连接所述数控压制PLC控制器。

5.如权利要求3或4所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述数字液压控制系统还包括上压力传感器，所述上压力传感器设于所述支撑架上固定顶板的下边面，连接所述上模冲，所述上压力传感器连接所述数控压制PLC控制器。

6.如权利要求2所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述电磁加热为环形套，其包括采用环形内扣封闭设计的左右两半圆形加热器。

7.如权利要求1所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述真空泵为油封旋片式气体真空泵。

8.如权利要求1-7中任一项所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述冲压装置还包括上垫片和下垫片，所述下垫片置于所述压制模具内下冲模的上方，所述上垫片用于压制时使用，当粉末填充入压制模具内后，将所述上垫片置于金属粉末上方。

9.如权利要求1所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，支撑架包括支撑杆和上固定顶板，所述上模冲固定于所述上固定顶板上，所述支撑架与上模冲为分体设置或一体设置。

10.如权利要求1所述的用于粉末冶金温压成形的设备，其特征在于，所述驱动装置为液压驱动或滚动丝杠驱动。