CN111203542A - 一种粉末热压成型一体化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉末热压成型一体化设备，包括台面、设置在台面上的粉料缸、填料缸以及成型缸，粉料缸内设置粉料缸升降台，填料缸内设置填料缸升降台，成型缸内设置成型缸升降台与热压底板，台面表面设置有粉刷与机械推手，粉刷用于在粉料缸升降台上升后将粉料缸升降台上的粉料移送至填料缸升降台上并实现分层铺设，机械推手用于将预压粉末块体移送至成型缸，还包括用于对分层铺设的粉料进行预压成型的预压压头，以及用于对成型缸内预压粉末块体进行热压成型的热压压头。与现有技术相比，本发明具有可自动制备多层复合板、粉末质量要求低、成品率高、节约生产成本、制备方法简单、生产效率高、使用寿命长、安全可靠、方便检修等优点。

Description

一种粉末热压成型一体化设备
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其是涉及一种粉末热压成型一体化设备。
背景技术
目前，对于金属复合板的制备工艺主要有爆炸焊、热轧和扩散焊等方法，然而这些连接方法由于人工操作量大，工艺实现复杂，制备条件恶劣等原因使得其发展为半自动化状态，限制了其迈向自动化，乃至全自动化生产线的应用。而粉末热压工艺由于制备工艺简单，粉末流动状态易于控制，使得粉末热压制备复合板可以实现自动化生产模式。由于粉末热压制备复合板性能稳定，无须减材加工，可以归属于增材制造范畴。与3D打印增材制造技术相比，3D打印可以打印复杂结构产品，但在打印过程中，对于单个产品的打印，其材料亦较为单一，不能实现材料的变化或复合。而粉末热压增材制造虽然产品结构单一，但可以实现材料复合。粉末热压增材制造在实现复合材料增材制造的同时，也可实现自动化生产。
但是目前关于粉末热压成型一体化设备并不多，而粉末热压成型一体化设备有利于加快粉末热压成型技术的发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粉末热压成型一体化设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种粉末热压成型一体化设备，包括台面、设置在台面上的粉料缸、填料缸以及成型缸，
所述粉料缸内设置粉料缸升降台，所述粉料缸升降台能够在所述粉料缸内上下升降，所述粉料缸升降台上方用于放置粉料，
所述填料缸内设置填料缸升降台，所述填料缸升降台能够在所述填料缸内上下升降，所述填料缸升降台上方用于接收由粉料缸内移送过来且分层铺设的粉料，并在此处实现对分层铺设的粉料进行预压成型，以得到预压粉末块体；
所述成型缸内设置成型缸升降台与热压底板，所述热压底板位于成型缸升降台上方，所述热压底板可从成型缸抽出，所述成型缸升降台能够在所述成型缸内上下升降，所述热压底板表面用于接收由填料缸内移送过来的预压粉末块体，并在此处实现对预压粉末块体进行热压成型；
所述台面表面设置有粉刷，所述粉刷用于在粉料缸升降台上升后将粉料缸升降台上的粉料移送至填料缸升降台上并实现分层铺设，
所述台面表面设置有机械推手，所述机械推手用于将预压粉末块体移送至成型缸。
本发明中，将粉料缸、填料缸以及成型缸集成在一个工作台上，实现填料-成型自动化操作。在工作台可实现两种或多种粉末材料的多层复合。
本发明中，所述粉末热压成型一体化设备还包括用于对填料缸内分层铺设的粉料进行预压成型的预压压头，以及用于对成型缸内预压粉末块体进行热压成型的热压压头，所述预压压头受伺服电机驱动，所述热压压头由液压机驱动加压。。
在本发明的一个实施方式中，所述成型缸的周围用石棉围堵进行隔热；所述热压底板包括由上向下依次设置的厚钢板、云母板以及成型底板，所述厚钢板内部设置用于加热的电阻丝与用于检测温度的热电偶，所述云母板用于绝热。
在本发明的一个实施方式中，所述粉料缸升降台、填料缸升降台、成型缸升降台下方分别与不同的直线伺服电机连接，通过不同直线伺服电机驱动粉料缸升降台、填料缸升降台、成型缸升降台上下升降。
在本发明的一个实施方式中，所述粉料缸设置两个或两个以上，以分别装不同的粉料。当所述粉料缸设置两个时，分别为粉料缸A与粉料缸B，以分别装粉料A与粉料B。
在本发明的一个实施方式中，所述热压底板由空压机和气缸驱动实现从成型缸抽出。
在本发明的一个实施方式中，所述粉刷由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面上的平移；所述机械推手由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面上的平移。其中，伺服电机、丝杠和滑轨驱动粉刷或机械推手的连接方式为本领域技术人员的常规技术手段。
在本发明的一个实施方式中，还包括PLC控制器，所述PLC控制器用于控制预压压头、热压压头的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉料缸升降台、填料缸升降台或成型缸升降台升降的伺服电机的动作，所述PLC控制器还用于控制带动热压底板抽出的气缸的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉刷或机械推手移动的伺服电机的动作。
在本发明的一个实施方式中，所述PLC控制器内嵌PLC程序，同时设置用于进行操作的人机交互界面。
在本发明的一个实施方式中，所述台面为水平面。
在本发明的一个实施方式中，本发明装置使用时，适用的粉末为220-800目的各类金属和塑料粉末。
在本发明的一个实施方式中，本发明装置使用时，所述的成型缸加热温度为25-600℃，施加压力为0-600MPa。
本发明装置的使用原理为：
通过人机交互界面设定粉末厚度、粉末层数、热压温度、热压压强和保温时间等一系列工艺参数，将参数传入PLC，通过PLC预设程序，开始自动执行粉末热压成型过程，其中，粉末要求为220-800目的各类金属和塑料粉末，成型缸加热温度限定为25-600℃，施加压力为0-600MPa。首先通过伺服电机驱动粉料缸升降台的移动，利用粉刷从两侧粉料缸分别有序地向填料缸添加粉料，并由伺服电机驱动预压压头对填料缸粉体进行预压，得到预压粉末块体。升高填料缸升降台，用机械推手将预压粉末块体放入成型缸。按照预先设定的加工参数通过温控装置对粉末块体加热，并由液压机对其加压，保温保压保持一段时间后冷却至室温。由空压机和气缸驱动热压底板回抽，通过成型缸升降台将粉末热压块体取出。
本发明所有的一系列操作可以由PLC预设程序自动执行，并可以由人机交互界面进行参数的设定和监控。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、可自动制备多层复合板：由于有两个粉料缸向填料缸供给粉料，可以制备多层复合材料。
2、粉末质量要求低：由于采用热压工艺制备，对粉末质量要求较低，节约生产成本。
3、制备方法简单：只需通过人机交互界面设定参数，填料-成型过程可自动进行，操作方法简单快捷，生产效率高。
4、安全可靠：成型缸内采取保温隔热措施，对温压进行限定，保证了其安全可靠生产，提高使用寿命。
5、检修方便：本发明装置结构简单，同时人机交互界面可实时监控，方便检查维修。
本发明具有可自动制备多层复合板、粉末质量要求低、成品率高、节约生产成本、制备方法简单、生产效率高、使用寿命长、安全可靠、方便检修等优点。
附图说明
图1为粉末热压成型一体化设备台面布设结构示意图。
图2为粉末热压成型一体化设备工作台结构主视结构示意图。
图3为粉末热压成型一体化设备工作台结构侧视结构示意图。
图4为粉末热压成型一体化设备中人机交互系统工作界面。
图5为粉末热压成型一体化设备中人机交互系统参数界面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种粉末热压成型一体化设备，参考图1-图3，图2、图3中箭头表示使用时的部件的动作方向，包括台面11、设置在台面11上的粉料缸12、填料缸13以及成型缸14，所述粉料缸12内设置粉料缸升降台15，所述粉料缸升降台15能够在所述粉料缸12内上下升降，所述粉料缸升降台15上方用于放置粉料，所述填料缸13内设置填料缸升降台16，所述填料缸升降台16能够在所述填料缸13内上下升降，所述填料缸升降台16上方用于接收由粉料缸12内移送过来且分层铺设的粉料，并在此处实现对分层铺设的粉料进行预压成型，以得到预压粉末块体；所述成型缸14内设置成型缸升降台17与热压底板22，所述热压底板22位于成型缸升降台17上方，所述热压底板22可从成型缸14抽出，所述成型缸升降台17能够在所述成型缸14内上下升降，所述热压底板22表面用于接收由填料缸13内移送过来的预压粉末块体，并在此处实现对预压粉末块体进行热压成型；所述台面11表面设置有粉刷18，所述粉刷18用于在粉料缸升降台15上升后将粉料缸升降台15上的粉料移送至填料缸升降台16上并实现分层铺设，所述台面11表面设置有机械推手19，所述机械推手19用于将预压粉末块体移送至成型缸14。
本实施例中，将粉料缸12、填料缸13以及成型缸14集成在一个工作台上，实现填料-成型自动化操作。在工作台可实现两种或多种粉末材料的多层复合。
本实施例中，所述粉末热压成型一体化设备还包括用于对填料缸13内分层铺设的粉料进行预压成型的预压压头20，以及用于对成型缸14内预压粉末块体进行热压成型的热压压头21，所述预压压头20受伺服电机驱动，所述热压压头21由液压机驱动加压。
本实施例中，所述成型缸14的周围用石棉围堵进行隔热；所述热压底板22包括由上向下依次设置的厚钢板、云母板以及成型底板，所述厚钢板内部设置用于加热的电阻丝与用于检测温度的热电偶，所述云母板用于绝热。
本实施例中，所述粉料缸升降台15、填料缸升降台16、成型缸升降台17下方分别与不同的直线伺服电机连接，通过不同直线伺服电机驱动粉料缸升降台15、填料缸升降台16、成型缸升降台17上下升降。
本实施例中，所述粉料缸12设置两个，分别为粉料缸A与粉料缸B，以分别装粉末A与粉末B。
本实施例中，所述热压底板22由空压机和气缸驱动实现从成型缸14抽出。
本实施例中，所述粉刷18由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面11上的平移；所述机械推手19由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面11上的平移。其中，伺服电机、丝杠和滑轨驱动粉刷18或机械推手19的连接方式为本领域技术人员的常规技术手段。
本实施例中，还包括PLC控制器，所述PLC控制器用于控制预压压头20、热压压头21的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉料缸升降台15、填料缸升降台16或成型缸升降台17升降的伺服电机的动作，所述PLC控制器还用于控制带动热压底板22抽出的气缸的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉刷18或机械推手19移动的伺服电机的动作。
本实施例中，所述PLC控制器内嵌PLC程序，同时设置用于进行操作的人机交互界面。粉末热压成型一体化设备中人机交互系统工作界面如图4所示，粉末热压成型一体化设备中人机交互系统参数界面如图5所示。
本实施例中，所述台面11为水平面。本实施例装置使用时，适用的粉末为220-800目的各类金属和塑料粉末。本实施例装置使用时，所述的成型缸加热温度为25-600℃，施加压力为0-600MPa。
本实施例装置的使用原理为：
通过人机交互界面设定粉末厚度、粉末层数、热压温度、热压压强和保温时间等一系列工艺参数，将参数传入PLC，通过PLC预设程序，开始自动执行粉末热压成型过程，其中，粉末要求为220-800目的各类金属和塑料粉末，成型缸加热温度限定为25-600℃，施加压力为0-600MPa。首先通过伺服电机驱动粉料缸升降台的移动，利用粉刷从两侧粉料缸分别有序地向填料缸添加粉料，并由伺服电机驱动预压压头对填料缸粉体进行预压，得到预压粉末块体。升高填料缸升降台，用机械推手将预压粉末块体放入成型缸。按照预先设定的加工参数通过温控装置对粉末块体加热，并由液压机对其加压，保温保压保持一段时间后冷却至室温。由空压机和气缸驱动热压底板回抽，通过成型缸升降台将粉末热压块体取出。
所有的一系列操作可以由PLC预设程序自动执行，并可以由人机交互界面进行参数的设定和监控。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，包括台面(11)、设置在台面(11)上的粉料缸(12)、填料缸(13)以及成型缸(14)，
所述粉料缸(12)内设置粉料缸升降台(15)，所述粉料缸升降台(15)能够在所述粉料缸(12)内上下升降，所述粉料缸升降台(15)上方用于放置粉料，
所述填料缸(13)内设置填料缸升降台(16)，所述填料缸升降台(16)能够在所述填料缸(13)内上下升降，所述填料缸升降台(16)上方用于接收由粉料缸(12)内移送过来且分层铺设的粉料，并在此处实现对分层铺设的粉料进行预压成型，以得到预压粉末块体；
所述成型缸(14)内设置成型缸升降台(17)与热压底板(22)，所述热压底板(22)位于成型缸升降台(17)上方，所述热压底板(22)可从成型缸(14)抽出，所述成型缸升降台(17)能够在所述成型缸(14)内上下升降，所述热压底板(22)表面用于接收由填料缸(13)内移送过来的预压粉末块体，并在此处实现对预压粉末块体进行热压成型；
所述台面(11)表面设置有粉刷(18)，所述粉刷(18)用于在粉料缸升降台(15)上升后将粉料缸升降台(15)上的粉料移送至填料缸升降台(16)上并实现分层铺设，
所述台面(11)表面设置有机械推手(19)，所述机械推手(19)用于将预压粉末块体移送至成型缸(14)。
2.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，还包括用于对填料缸(13)内分层铺设的粉料进行预压成型的预压压头(20)，以及用于对成型缸(14)内预压粉末块体进行热压成型的热压压头(21)，所述预压压头(20)受伺服电机驱动，所述热压压头(21)由液压机驱动加压。
3.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述成型缸(14)的周围用石棉围堵进行隔热；
所述热压底板(22)包括由上向下依次设置的厚钢板、云母板以及成型底板，所述厚钢板内部设置用于加热的电阻丝与用于检测温度的热电偶，所述云母板用于绝热。
4.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述粉料缸升降台(15)、填料缸升降台(16)、成型缸升降台(17)下方分别与不同的直线伺服电机连接，通过不同直线伺服电机驱动粉料缸升降台(15)、填料缸升降台(16)、成型缸升降台(17)上下升降。
5.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述粉料缸(12)设置两个或两个以上，以分别装不同的粉料。
6.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述热压底板(22)由空压机和气缸驱动实现从成型缸(14)抽出。
7.根据权利要求1所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述粉刷(18)由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面(11)上的平移；所述机械推手(19)由伺服电机、丝杠和滑轨驱动实现在台面(11)上的平移。
8.根据权利要求2所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，还包括PLC控制器，所述PLC控制器用于控制预压压头(20)、热压压头(21)的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉料缸升降台(15)、填料缸升降台(16)或成型缸升降台(17)升降的伺服电机的动作，所述PLC控制器还用于控制带动热压底板(22)抽出的气缸的动作，所述PLC控制器还用于控制带动粉刷(18)或机械推手(19)移动的伺服电机的动作。
9.根据权利要求8所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述PLC控制器内嵌PLC程序，同时设置用于进行操作的人机交互界面。
10.根据权利要求2所述一种粉末热压成型一体化设备，其特征在于，所述台面(11)为水平面。
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