CN111804908A

CN111804908A - 一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置

Info

Publication number: CN111804908A
Application number: CN202010501291.8A
Authority: CN
Inventors: 陈成艺; 欧培山; 余涌; 张志强; 汪一凡
Original assignee: Xiamen Jinlu Cemented Carbide Co ltd
Current assignee: Xiamen Jinlu Cemented Carbide Co ltd
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2020-10-23

Abstract

本发明公开了一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置，该工艺是采用螺旋式填粉与同步振打相配合，并采用多段加料模式，以及对粉料密度的实时监测及变频超声振实，实现硬质合金等静压压制粉料的限重等容装粉。本发明能够提高装粉过程中模套内部各处粉末密度的均匀性，减少最终压坯在不同位置处直径的大小差异，改善压坯圆度、圆柱度，提高实收率及棒坯的尺寸可控性。

Description

一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置

技术领域

本发明涉及硬质合金粉末烧结材料的等静压成型技术领域，特别是涉及一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置。

背景技术

目前各个硬质合金厂家在等静压成型过程的粉末填充方法多为一次填充辅以人工敲打：通过人工手动的方式称取一定重量的粉末原料经由料斗送入模套，并通过手动敲打模套促使模套内粉末达到设定高度。通过该种方式，可以较好的控制每次加料的重量以及最终装粉高度，但是，模套内粉末密度分布的均匀性受手工操作影响大，导致压坯圆度、直线度差异大，严重时，甚至出现压坯变形的等问题，影响产品的合格率与实收率。同时，纯依靠人工操作，生产劳动强度大、生产效率低下。

中国专利CN207914587U公开了一种软坯压制模具振动装粉装置，该装置实现的方法是通过将装有粉料的模具放在振动台上进行振实，通过外力振动，带动模具振动，使模具内的粉料填装均匀。但是，仅依靠该种设备，并不能很好的对模套内部的粉末起到均匀效果，且易造成模套内上下部分粉料密度形成明显差异，特别是对于长径比大的产品，往往会出现压坯圆度、圆柱度差异偏大。

中国专利CN103480841A公开了粉末填充装置，该装置实现的方法是通过料斗在加料过程中匀速上升，使粉料由底部逐渐向上填充。该种方法在使用过程中，易受粉末性质影响，且无法控制压坯尺寸。加料过程中无法实现对加料重量的控制，仅依靠该方式，不足以改善压坯的圆度、圆柱度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置，能够提高装粉过程中模套内部各处粉末密度的均匀性，减少最终压坯在不同位置处直径的大小差异，改善压坯圆度、圆柱度，提高实收率与棒坯的尺寸可控性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种等静压软模套限重等容装粉工艺，包括如下步骤：

A.采用称重装置向模套内填充一定重量的粉料，该一定重量是指将粉料总重量按照预置的多段加料模式称取与其中一段所需粉料相对应的重量，且每段所需粉料的重量相同；

B.该一定重量的粉料是以螺旋方式逐渐填入模套内，使模套内的粉料由下向上逐渐增高；在粉料增高的过程中，采用振打装置对模套内的粉料同步进行振打处理；直至一定重量的粉料填粉完毕；

C.采用测距装置测量该一定重量的粉料在模套内的填粉高度，并通过高度值计算该一定重量的粉料填粉后的平均密度；

D.将计算的平均密度与预置要求的平均密度相比较，若达不到要求，通过调整振打装置的强度继续对模套内的粉料进行振打处理，并返回步骤C；若达到要求，则继续下一步骤；

E.判断模套内的加粉总量是否达到总重量，若未达到，返回步骤A；若已达到，则结束。

所述多段为三段至七段。

所述螺旋方式填料是利用料管进行粉料的进料，将料管插入模套内腔，将模套置于旋转台上，并使料管的轴线与模套的旋转中心不重合，通过模套旋转，使得料管出来的粉料呈螺旋方式。

所述粉料为硬质合金粉末等静压用待压混合料；所述粉料松装密度为2.5-3.5g/cm³；所述粉料振实后平均密度为3.3-4.5g/cm³。

进一步的，还包括对模套内的加粉总量进行压坯处理，所述压坯密度为7.0-9.5g/cm³；所述等静压压坯圆度≤0.6mm，圆柱度≤1.0mm。

一种等静压软模套限重等容装粉装置，包括模套、旋转台、加料装置、测距装置、振打装置、第一升降台和第二升降台；所述模套安装在旋转台上并能随旋转台的转动而转动；所述加料装置包括料斗、称重器、控制阀和料管；所述料斗安装在第一升降台上，并置于所述模套的上方，所述称重器安装在料斗上，所述料管安装在料斗的底部并与料斗的内腔相通，所述料管的下部伸进所述模套内腔，并使料管的轴线与模套的旋转中心不重合，所述料管装有控制阀以实现对料管出料的控制；所述测距装置安装在所述料管或料斗处并对应于模套内腔的上方；所述振打装置安装在第二升降台上，并置于所述模套的侧边。

所述称重器由三个均布在料斗周边的重量传感器组成。

所述振打装置为超声波振动器。

所述第一升降台和第二升降台位置可调节地安装在同一导向杆上，并同步上升或下降；所述导向杆上还装有上限位器和下限位置以实现对第一升降台或第二升降台的上下位置进行限位。

一种基于等静压软模套限重等容装粉装置的装粉工艺，包括：

a.将称重器示数归零；将待压制粉料添加入料斗内；将本次压制所需规格的软模套放置于旋转台上；

b.启动加料程序，旋转台、加料装置及振动装置启动，加料过程开启；加料装置下移，料管深入模套，阀门开启，粉料通过料管由模套底部往上填充，同时进行超声振打；

c.进行分段加料和振实，直至模套内粉料重量达到总重量、高度达到最终高度，加料程序终止，旋转台、超声振打关闭；加料过程完成。

所述分段加料和振实过程包括：

步骤一，随着模套内填粉量的增加，第一升降台和第二升降台逐步上移，使加料装置的料管始终处于填充粉料的上方和振动装置处于合适的振打位置，当称重器称量的重量达到预置的设定值时，第一升降台和第二升降台停止上升，阀门关闭，由测距装置测量此时粉料高度并反馈至控制中心，控制中心通过计算得到此时模套内粉料平均密度并调整超声振打强度实施振打，直至该区域内粉料平均密度达到设定范围；

步骤二，重复步骤一填粉过程至填粉完毕。

所述振打装置的振打位置位于料管下端口往下30-80mm。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明由于采用了将称重装置向模套内填充一定重量的粉料，该一定重量是指将粉料总重量按照预置的多段加料模式称取与其中一段所需粉料相对应的重量，且每段所需粉料的重量相同；且该一定重量的粉料是以螺旋方式逐渐填入模套内，使模套内的粉料由下向上逐渐增高；在粉料增高的过程中，采用振打装置对模套内的粉料同步进行振打处理；直至一定重量的粉料填粉完毕；以及采用测距装置测量该一定重量的粉料在模套内的填粉高度，并通过高度值计算该一定重量的粉料填粉后的平均密度；并且将计算的平均密度与预置要求的平均密度相比较，若达不到要求，通过调整振打装置的强度继续对模套内的粉料进行振打处理，并返回步骤C；若达到要求，则继续下一步骤；判断模套内的加粉总量是否达到总重量，若未达到，返回步骤A；若已达到，则结束。本发明实现了粉末的限重定容、均匀填充、分段振实、实时监测装粉密度，解决了硬质合金粉末等静压压制过程中模套内部各处粉末密度不均问题，改善了等静压成型生产的压坯圆度、圆柱度，提高了最终产品的实收率，降低了生产成本；本发明整个填充过程中均通过控制中心控制完成，极大的提高生产自动化过程，增加了生产过程的可控性，提高每次加料过程的重现性，减少生产过程的差异，降低人工操作强度，从而适合大批量工业生产的应用。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种等静压软模套限重等容装粉工艺及其装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的装置的结构造示意图。

具体实施方式

实施例

本发明的一种等静压软模套限重等容装粉工艺，包括如下步骤：

本发明的一种等静压软模套限重等容装粉工艺，所述多段为3至7段。

本发明的一种等静压软模套限重等容装粉工艺，所述螺旋方式填料是利用料管进行粉料的进料，将料管插入模套内腔，将模套置于旋转台上，并使料管的轴线与模套的旋转中心不重合，通过模套旋转，使得料管出来的粉料呈螺旋方式。

如图1所示，本发明的一种等静压软模套限重等容装粉装置，包括模套14、旋转台17、加料装置、测距装置13、振打装置4、第一升降台8和第二升降台5；所述模套14通过下端盖16形成底部密封，所述模套14安装在旋转台17上并能随旋转台17的转动而转动，具体的，模套14可通过下端盖16上的环形凸台与旋转台17上的环形凹台配合，并定位安装在底座1上；所述加料装置包括料斗6、称重器10、控制阀12和料管15；所述料斗6安装在第一升降台8上，并置于所述模套14的上方，所述称重器10安装在料斗6上，所述料管15安装在料斗6的底部并与料斗6的内腔相通，所述料管15的下部伸进所述模套14内腔，并使料管15的轴线与模套14的旋转中心不重合，所述料管15装有控制阀12以实现对料管15出料的控制；所述测距装置13安装在所述料管或料斗处并对应于模套14内腔的上方；所述振打装置4安装在第二升降台5上，并置于所述模套14的侧边。

本实施例中，所述称重器10由三个均布在料斗周边的重量传感器组成。

本实施例中，所述振打装置4为超声波振动器。

本实施例中，所述第一升降台8和第二升降台5位置可调节地安装在同一导向杆2上，并同步上升或下降；所述导向杆2上还装有上限位器11和下限位器7以实现对第一升降台或第二升降台的上下位置进行限位。

本实施例中，导向杆2是固定在底座1上，第一升降台8和第二升降台5则均安装在导向杆2上，料斗6通过紧固钢环9与第一升降台8相固定，三个称重传感器均匀分布在紧固钢环9上，测距装置13采用测距仪，测距仪13可拆卸安装在料管15处，料管15与模套14始终保持不同轴，使得加料过程中，粉末以螺旋形式填充入模套14内；超声波振动器4通过减震弹簧3连接在第二升降台5上。控制阀12是安装在料管15的上端，即料管15与料斗6的相连处。通过第一升降台8的升降可控制加料装置升降；第二升降台5与第一升降台8在运行过程中同步升降。

在加料工作过程，称重器10示数先归“零”，料斗6内填充待压混合料后，在控制中心上启动加料程序，加料装置下移、旋转台17、超声振动器4启动，料管15伸入模套14内部，当加料装置靠近下限位器7时，下限位器7向控制中心发出限位信号，控制中心控制加料装置停止下移。同时开启控制阀12，从模套14最底层开始均匀布料，第一升降台8和第二升降台5上升，带动料斗6上升，也带动料管15的出口位置上升，粉末原料以螺旋方式填入模套14内部。料斗6上升过程中，当进入模套14内粉末重量达到预置的设定值时，控制中心接收到信号，输出控制信号使控制阀12关闭，通过称重器10与测距仪13反馈的重量与高度计算模套14内的粉料平均密度，并调整超声振打强度，直至该区域内粉料平均密度达到设定范围；开启下一次加料，如此反复，直至模套14内粉料重量达到总重量值，加料过程完成，控制阀关闭，旋转台17、振打装置4停止，控制中心控制加料装置继续上升至触碰上限位器11。之后，取出模套14，盖上上端盖，将模套14放入等静压机内压制。

本实施例中，旋转台旋转频率为30-60r/min；第一升降台8和第二升降台5的初始位置可任意调整；第一升降台8和第二升降台5的上升速度可调，二者在加料过程中同步升降，具体升降速度可依据模套内径、粉料特性来进行调整。超声振打装置4振打位置位于料管15下端口往下30-80mm。本发明是采用多段式加料，每段重量为总重量的1/3-1/7。

所述粉料为硬质合金粉末等静压用待压混合料；所述粉料松装密度为2.5-3.5g/cm³；所述粉料振实后平均密度为3.3-4.5g/cm³；所述压坯密度为7.0-9.5g/cm³；具体数值根据粉末原料粒度、添加剂成分、添加剂种类以及添加剂数量确定。在对模套内的加粉总量进行压坯处理后，所述压坯密度为7.0-9.5g/cm³；所述等静压压坯圆度≤0.6mm，圆柱度≤1.0mm。

本实施例中，使用碳化钨粒度为0.8μm，粘结剂含量为10wt.％钴，成型剂为2wt.％石蜡的硬质合金粉末为实施对象，所用粉末松装密度为3.0g/cm³，以压制φ35mm的压坯为例，在140MPa的压制压力下，详细结果见表1。表1数据表明，在其它条件相同的情况下，采用本工艺压制的压坯样品与采用人工装粉、振实的压坯样品相比，其圆度、锥度均得到明显改善，改善效果达25％以上，说明采用本工艺可有效改善压坯的圆度、锥度，提升压坯质量。

从以上实施例可以看出，本发明实施例使用的限重定容、均匀填充、分段振实、实时监测装粉密度，实现了在现有粉末和压制条件下有效提高模套内部各处粉料密度的均匀性，从而实现改善压坯的圆度、圆柱度，达到提升压坯质量的效果。

表1压坯测试数据

本发明实现了粉末的限重定容、均匀填充、分段振实、实时监测装粉密度，解决了硬质合金粉末等静压压制过程中模套内部各处粉末密度不均问题，改善了等静压成型生产的压坯圆度、圆柱度，提高了最终产品的实收率，降低了生产成本；本发明整个填充过程中均通过控制中心控制完成，极大的提高生产自动化过程，增加了生产过程的可控性，提高每次加料过程的重现性，减少生产过程的差异，降低人工操作强度，从而适合大批量工业生产的应用。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：所述多段为三段至七段。

3.根据权利要求1所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：所述螺旋方式填料是利用料管进行粉料的进料，将料管插入模套内腔，将模套置于旋转台上，并使料管的轴线与模套的旋转中心不重合，通过模套旋转，使得料管出来的粉料呈螺旋方式。

4.根据权利要求1所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：所述粉料为硬质合金粉末等静压用待压混合料；所述粉料松装密度为2.5-3.5g/cm³；所述粉料振实后平均密度为3.3-4.5g/cm³。

5.根据权利要求4所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：进一步的，还包括对模套内的加粉总量进行压坯处理，所述压坯密度为7.0-9.5g/cm³；所述等静压压坯圆度≤0.6mm，圆柱度≤1.0mm。

6.一种等静压软模套限重等容装粉装置，其特征在于：包括模套、旋转台、加料装置、测距装置、振打装置、第一升降台和第二升降台；所述模套安装在旋转台上并能随旋转台的转动而转动；所述加料装置包括料斗、称重器、控制阀和料管；所述料斗安装在第一升降台上，并置于所述模套的上方，所述称重器安装在料斗上，所述料管安装在料斗的底部并与料斗的内腔相通，所述料管的下部伸进所述模套内腔，并使料管的轴线与模套的旋转中心不重合，所述料管装有控制阀以实现对料管出料的控制；所述测距装置安装在所述料管或料斗处并对应于模套内腔的上方；所述振打装置安装在第二升降台上，并置于所述模套的侧边。

7.根据权利要求6所述的等静压软模套限重等容装粉装置，其特征在于：所述称重器由三个均布在料斗周边的重量传感器组成。

8.根据权利要求6所述的等静压软模套限重等容装粉装置，其特征在于：所述振打装置为超声波振动器。

9.根据权利要求6所述的等静压软模套限重等容装粉装置，其特征在于：所述第一升降台和第二升降台位置可调节地安装在同一导向杆上，并同步上升或下降；所述导向杆上还装有上限位器和下限位置以实现对第一升降台或第二升降台的上下位置进行限位。

10.一种如权利要求6至9中任一权利要求所述的等静压软模套限重等容装粉装置的装粉工艺，其特征在于：包括：

11.根据权利要求10所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：所述分段加料和振实过程包括：

步骤二，重复步骤一填粉过程至填粉完毕。

12.根据权利要求11所述的等静压软模套限重等容装粉工艺，其特征在于：所述振打装置的振打位置位于料管下端口往下30-80mm。