CN115351274B - 弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置及成型方法 - Google Patents
弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置及成型方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,包括壳体,壳体的下端设有加工平台,加工平台上方设有可升降的加热组件,加热组件的上方设有挤压成型组件,挤压成型组件的相对两侧分别设有进料组件。本发明还公开了一种弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型方法。采用本发明能够使金属粉末在惰性气体保护下进行压制,压制过程中金属粉末不会被氧化,降低了成品零件中的氧含量,提高了金属零件的性能。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域,涉及一种弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,本发明还涉及弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型的方法。
背景技术
传统粉末冶金中压制与烧结两个工序不在同一设备中进行,这导致在转移过程中造成压制成型的金属生坯变形和氧化,影响金属零件后期的性能,产生良品率低的问题;此外,压制成型后的金属生坯在转移过程中需要时间,这无疑增加零件生产的时间成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,该装置能够避免粉末在加工过程中被氧化,提高了金属零件的良品率,且缩短了生产时间。
本发明的另一目的是提供一种弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型方法。
本发明所采用的第一种技术方案是,弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,包括壳体,壳体的下端设有加工平台,加工平台上方设有可升降的加热组件,加热组件的上方设有挤压成型组件,挤压成型组件的相对两侧分别设有进料组件。
本发明第一种技术方案的特点还在于:
加热组件包括两个分别设置在加工平台相对两侧的限位圈,两个限位圈之间缠绕有感应加热线圈,感应加热线圈连接有电流发生器,两个限位圈的内侧分别沿竖直方向设有挡板,挡板的下端穿过加工平台,挡板的上端被绕在感应加热线圈的内部,挡板靠近限位圈的一侧设有齿轨,齿轨与齿轮啮合,齿轮同轴套接在升降电机的输出轴上,加工平台的上表面设有基板,基板位于两个挡板之间。
挤压成型组件包括沿竖直方向设置的液压杆,液压杆的伸缩杆端部连接有水平设置的压板,液压杆通过液压管道连接有液压泵。
进料组件包括设置在壳体一侧的金属粉仓,金属粉仓底部出料口连接有加粉头,金属粉仓与加粉头的连接处设有螺旋下料器。
加粉头包括倾斜设置的输粉管,输粉管的上端与金属粉仓的底部连接,输粉管的下端设有配合片一,配合片一的下方平行设有配合片二,转动电机的输出轴穿过配合片一的中心与配合片二的中心固定连接,配合片一上设有孔一,孔一与输粉管相通,配合片二上设有孔二,配合片二的下端固定连接有输粉头,输粉头与孔二相通。
壳体的相对两侧还分别设有抽气口和充气口,抽气口通过管道连接有用于抽真空的真空泵,充气口通过管道连接有惰性气体瓶。
抽气口与壳体的连接处设有电磁阀一,充气口与壳体的连接处设有电磁阀二。
本发明采用的第二种技术方案为,弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型方法,具体包括如下步骤:
步骤1,烧结前准备:
液压泵启动,控制液压杆升起,升降电机启动,升降电机的输出轴转动带动齿轮转动,齿轮与齿轨啮合,通过齿轨带动挡板升起至指定高度,此时,转动电机启动,转动电机的输出轴转动带动配合片二转动180°,配合片二转动使孔一和孔二对齐,通过抽气口对壳体内部进行抽真空处理,抽至真空度为1-10Pa,然后对壳体内部充入惰性气体至壳体内部压强为0.9-1MPa;
步骤2,填粉压制:
螺旋下料器启动,使从金属粉仓进入输粉管内的金属粉流入输粉头内,输粉头内的金属粉末落至基板上方,液压泵启动,控制液压杆下降,液压杆的底部压板对金属粉末进行压制,得到金属生坯;
步骤3,烧结:
启动电流发生器使感应加热圈对金属生坯进行加热,加热完成后冷却至室温,得到金属件,液压杆收回上升后,升降电机启动,带动挡板下降后,取出金属件。
本发明的有益效果是,本发明将金属粉末压制与金属生坯烧结两步工艺相结合,节省了金属生坯转移的步骤,缩短了金属生坯烧结的时间,进而提高了金属生坯烧结的效率。
附图说明
图1是本发明弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置的主视图;
图2是图1中A处的结构放大图;
图3是本发明弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置的左视图。
图中,1.壳体,2.基板,3.齿轮,4.感应加热线圈,5.电流发生器,6.液压杆,6-1.压板,7.液压泵,8.加粉头,9.升降电机,10.固定架,11.加工平台,12.支撑块,13.金属粉仓,13-1.PLC控制器,14.温度传感器,15.温度显示器,16.气压传感器,17.气压显示器,18.抽气口,19.充气口,21.挡板,22.齿轨,23.限位圈,181.真空泵,191.惰性气体瓶,121.螺旋下料器,81.输粉管,82.转动电机,83.配合片二,84.配合片一,85.孔一,86.孔二,87.输粉头,182.电磁阀一,192.电磁阀二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,如图1所示,包括壳体1、基板2、齿轮3、升降电机9、感应加热线圈4、电流发生器5、液压杆6、液压泵7、加粉头8、固定架10;
壳体1中下方横向固定连接有加工平台11,加工平台11的外侧与壳体1固定连接,加工平台11中部下方固定连接有支撑块12,支撑块12的底部与壳体1底部内壁固定连接,基板2固定连接在加工平台11的上表面,基板2的相对两侧分别设有挡板21,挡板21的下端穿过加工平台11,两个挡板21的外侧面上均设有齿轨22,每个齿轨22的外侧面与齿轮3啮合传动,齿轮3同轴套接在升降电机9的输出轴上,挡板21外侧设有限位圈23,限位圈23的底部与加工平台11上表面固定连接;
两个限位圈23之间缠绕有感应加热线圈4,感应加热线圈4与电流发生器5采用电性连接,电流发生器5固定在壳体1的左侧,电流发生器5产生高频电流,然后输送给感应加热线圈4(感应加热线圈4的加热原理是通过涡流效应进行的)。
电流发生器5固定在壳体1的左侧,且与感应加热线圈4电性连接,壳体1上还设有液压杆6,液压杆6通过液压管连接液压泵7,液压泵7对液压杆6提供动力。
壳体1上端的相对两侧分别设有加粉头8,壳体1的两侧外壁分别通过固定架10连接两个金属粉仓13,金属粉仓13的底部通过管道与加粉头8连通,壳体1右侧外壁固定连接有PLC控制器13-1,PLC控制器13-1分别与电流发生器5、液压泵7、升降电机9电性连接。
基板2、限位圈23、挡板21的形状与所烧结的零件的形状相适应。
壳体1顶部内壁的左侧固定连接有温度传感器14,壳体1前侧外壁固定连接有温度显示器15,温度传感器14与PLC控制器13-1和温度显示器15电性连接。
壳体1顶部内壁的右侧固定连接有气压传感器16,壳体1的前侧外壁固定连接有气压显示器17,气压传感器16与PLC控制器13和气压显示器17电性连接。
如图2所示,加粉头8包括输粉管81、转动电机82、配合片二83,输粉管81固定连接在壳1的内壁,且输粉管81的上端与金属粉仓13的底部相通,输粉管81的下端设有配合片一84,转动电机82固定在输粉管81的外侧,转动电机82的输出轴穿过配合片一84的中心与配合片二83的中心固定连接,配合片一84上设有孔一85,孔一85与输粉管81相通,配合片二83上设有孔二86,配合片二83的下端固定连接有输粉头87,输粉头87与孔二86相通。
如图3所示,壳体1上方的左侧内壁固定连接有抽气口18,壳体1上方的右侧内壁固定连接有充气口19,抽气口18通过管道连接有用于抽真空的真空泵181,充气口19通过管道连接有惰性气体瓶191。
金属粉仓13的底部设有用于挤压粉末的螺旋下料器121。
抽气口18的内侧设有用于控制抽气口18开关的电磁阀一182,充气口19的内侧设有用于控制充气口19开关的电磁阀二192,电磁阀一182与电磁阀二192均PLC控制器13-1电性连接。
弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型方法,具体包括如下步骤:
S1:烧结前准备:
液压泵7启动,通过液压系统控制液压杆6升起,再通过PLC控制器13控制升降电机9启动,升降电机9的输出轴转动带动齿轮3转动,齿轮3与齿轨22啮合,通过齿轨22带动挡板21升起至高度(该高度要使液压杆6上压板6-1能够对落在基板2上的金属粉进行压制),再通过PLC控制器13控制转动电机82启动,使输粉头87转动至基板2上方(转动电机82固定在输粉管一侧,转动电机8)带动配合片二83转动180°,使孔二86恰好完全与孔一85对齐,从而使输粉管81内的粉料依次通过孔一85和孔二86进入输粉头87内),转动电机82转动带动配合片二83转动,配合片二83转动使孔一85和孔二86对齐,通过抽气口18对壳体1内部进行抽真空处理,抽至真空度为1-10Pa,然后对壳体1内部充入惰性气体至壳体内部压强为0.9-1MPa;
S2:填粉压制:
通过PLC控制器13控制螺旋下料器121启动,使从金属粉仓13进入输粉管81内的金属粉流入输粉头87内,输粉头87内的金属粉末落至基板2上方,再通过液压系统控制液压杆6下降(液压杆6可以根据压制需求反复升降,从而将金属粉压制成金属生坯),液压杆6的底部沿水平方向设有压板6-1,通过压板6-1对金属粉末进行压制,得到特定形状的金属生坯;
步骤2中,液压杆6的压制压力为43~46MPa。
S3:烧结:
启动电流发生器5使感应加热圈4(感应加热圈4为高频加热线圈)对金属生坯进行加热,加热完成后随炉冷却至室温,得到金属件,通过液压杆6收回上升后,控制升降电机9启动,使挡板21下降后,取出金属件。
Claims (4)
1.弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,其特征在于:包括壳体(1),壳体(1)的下端设有加工平台(11),加工平台(11)上方设有可升降的加热组件,加热组件的上方设有挤压成型组件,挤压成型组件的相对两侧分别设有进料组件;
所述加热组件包括两个分别设置在加工平台(11)相对两侧的限位圈(23),两个限位圈(23)之间缠绕有感应加热线圈(4),感应加热线圈(4)连接有电流发生器(5),两个限位圈(23)的内侧分别沿竖直方向设有挡板(21),挡板(21)的下端穿过加工平台(11),挡板(21)的上端被绕在感应加热线圈(4)的内部,挡板(21)靠近限位圈(23)的一侧设有齿轨(22),齿轨(22)与齿轮(3)啮合,齿轮(3)同轴套接在升降电机(9)的输出轴上,加工平台(11)的上表面设有基板(2),基板(2)位于两个挡板(21)之间;
所述挤压成型组件包括沿竖直方向设置的液压杆(6),液压杆(6)的伸缩杆端部连接有水平设置的压板(6-1),液压杆(6)通过液压管道连接有液压泵(7);
所述进料组件包括设置在壳体(1)一侧的金属粉仓(13),金属粉仓(13)底部出料口连接有加粉头(8),金属粉仓(13)与加粉头(8)的连接处设有螺旋下料器(121);
所述加粉头(8)包括倾斜设置的输粉管(81),输粉管(81)的上端与金属粉仓(13)的底部连接,输粉管(81)的下端设有配合片一(84),配合片一(84)的下方平行设有配合片二(83),转动电机(82)的输出轴穿过配合片一(84)的中心与配合片二(83)的中心固定连接,配合片一(84)上设有孔一(85),孔一(85)与输粉管(81)相通,配合片二(83)上设有孔二(86),配合片二(83)的下端固定连接有输粉头(87),输粉头(87)与孔二(86)相通。
2.根据权利要求1所述的弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,其特征在于:所述壳体(1)的相对两侧还分别设有抽气口(18)和充气口(19),抽气口(18)通过管道连接有用于抽真空的真空泵(181),充气口(19)通过管道连接有惰性气体瓶(191)。
3.根据权利要求2所述的弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置,其特征在于:所述抽气口(18)与壳体(1)的连接处设有电磁阀一(182),所述充气口(19)与壳体(1)的连接处设有电磁阀二(192)。
4.采用如权利要求3所述的弥散颗粒粉末冶金用压制烧结一体化成型装置进行粉末成型的方法,其特征在于:具体包括如下步骤:
步骤1,烧结前准备:
液压泵(7)启动,控制液压杆(6)升起,升降电机(9)启动,升降电机(9)的输出轴转动带动齿轮(3)转动,齿轮(3)与齿轨(22)啮合,通过齿轨(22)带动挡板(21)升起至指定高度,此时,转动电机(82)启动,转动电机(82)的输出轴转动带动配合片二(83)转动180°,配合片二(83)转动使孔一(85)和孔二(86)对齐,通过抽气口(18)对壳体(1)内部进行抽真空处理,抽至真空度为1-10Pa,然后对壳体(1)内部充入惰性气体至壳体内部压强为0.9-1MPa;
步骤2,填粉压制:
螺旋下料器(121)启动,使从金属粉仓(13)进入输粉管(81)内的金属粉流入输粉头(87)内,输粉头(87)内的金属粉末落至基板(2)上方,液压泵(7)启动,控制液压杆(6)下降,液压杆(6)的底部压板(6-1)对金属粉末进行压制,得到金属生坯;
步骤3,烧结:
启动电流发生器(5)使感应加热圈(4)对金属生坯进行加热,加热完成后冷却至室温,得到金属件,液压杆(6)收回上升后,升降电机(9)启动,带动挡板(21)下降后,取出金属件。
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