CN115887224A - 一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,布粉方法主要包括:料靴、模具型腔、基板、超声波振动系统。其包括以下步骤:粉末由输料管输送至料靴中,在料靴中形成堆积;料靴位于基板上,在在基板上作往复运动,在料靴经过型腔的过程中粉末在自身重力作用下落入型腔中完成填充。在粉末填充过程中,位于型腔周围的超声波振动系统使模具型腔做高频振动,提高型腔内粉体流动性,从而进一步优化模具型腔内粉体的布粉密实度及均匀性。该方法可在保证效率的基础上提高布粉质量,并可提升最终成型产品质量。

Description

一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法
技术领域
本发明属于粉末压制工艺的一种超声波振动布粉方法,可以在粉末冶金及制药领域得到广泛的应用。
背景技术
粉末压制成形是指在压模中利用外加压力的粉末成形方法。该工艺过程在粉末冶金领域及制药领域有着广泛的应用。其中,粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料,经成形和烧结过程制造金属材料、复合材料以及多种不同类型制品的工艺方法。与其他成型技术相比粉末冶金具有低能耗、低污染、低成本、高效率以及快速成型等优点。特别是在复杂零部件加工成型方面,粉末冶金技术相对于传统的成型加工工艺而言优势突出。然而,复杂刀具型腔在粉末填充过程中由于粉体在型腔边界处的流动性差,使得边界处粉末填充量较少、填充不均匀以及密实性较差等,所产出刀具的力学性能会受到影响。因此,通过优化布粉方法结构及布粉工艺来提高复杂刀具品质,是提高我国在粉末冶金行业竞争力的有效手段。
在制药领域,粉末直接压片法是指不经过制粒过程直接把药物和辅料混合后进行压片的方法。由于大多数药物的理化性能无法满足粉末直接压片的要求,需要选用性能优越的新型辅料来改善药物的流动性和可压性。随着1963年喷雾干燥乳糖以及微晶纤维素的首次出现,改善了粉末的流动性能,突破了粉末直接压片工艺的主要技术瓶颈。近几十年来,传统辅料工艺被改进,促进了粉末直接压片的快速发展。同时粉末直接压片技术的应用,可以明显降低药业制造生产成本,使药品的溶出度和崩解性大为提高。同样作为压制工艺的第一步,布粉过程依然对最终成型产品质量有着直接影响。
针对压制成型工艺布粉过程,要考虑到粉体材料的物性参数、布粉过程机械传统系统的稳定性、布粉过程的效率,更为重要的是布粉后模具型腔中粉体的密实度与均匀性。针对目前在粉末压制成型工艺的布粉过程中模具型腔边界处粉末密实度差、粉体均匀性不佳等问题,缓解方法主要存在两方面:一是改变粉体的物性参数从而改善粉体流动性,二是改变布粉系统结构参数以及改变布粉过程料靴运动速度等。这些方法可在一定程度上优化布粉后模具型腔内粉末的填充质量。但是对填充后型腔边界处粉末的均匀性尤其是密实度的改善稍显不足,且上述几种优化方式的实行都存在一定的困难或造成布粉效率的下降等问题。本发明装置外加超声超声波振动系统,对型腔内粉体填充过程中施以不同方向的振动,提高粉体在型腔边界处流动性,在不影响生产效率的情况下,提高粉体密实性和均匀性。
发明内容
基于上述背景,本发明提供一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,将振动与布粉过程结合起来,有效地解决了上述现有技术中存在的问题,提高了粉末压制成型工艺最终产品的质量。
为了解决上述的技术问题,本发明提供了1.一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,包括以下步骤:
S1:根据所需粉末冶金产品更换安装模具型腔和超声波振动布粉系统;
S2:更换安装好模具型腔和超声波振动布粉系统后,根据粉体物性参数与模具型腔结构参数选定超声波振动系统频率与振幅;
S3:选定超声波振动系统频率与振幅后,根据料靴在基板上做往复运动周期时间设定超声波振动布粉系统的工作时间;
S4:打开料靴输料管,使料仓内的粉体物料经由输料管输送至料靴内完成堆积;
S5:料靴位于基板上,在运动装置的驱使下在基板上作往复运动,带动型腔内的粉体运动至模具型腔处;
S6:在料靴经过型腔的过程中粉末在自身重力作用下落入型腔中完成填充;
S7:在粉末填充过程中,位于型腔周围的超声波振动系统使模具型腔做高频振动,以辅助模具型腔的填充;
S8:模具型腔填充完成后料靴在运动装置的驱使下返回起始位置,布粉完成,开始压制工序。
在一较佳实施例中:步骤S1中,超声波振动系统位于模具型腔外围并紧贴模具型腔;所述超声波振动系统有五个超声波振动器组成,分别在模具型腔底部、前、后、左、右五个方位各布置一个超声波振动器,
在一较佳实施例中:所述超声波振动器为能够调节振幅和频率并在三维方向产生振动的超声波振动器,该超声波振动器可提供的工作振幅为20-40kHz,频率为1-10μm。
在一较佳实施例中:步骤S3中,所述超声波振动辅助布粉装置在料靴运行过程中工作,以辅助模具型腔的填充。
在一较佳实施例中:所述料靴经由输料管与料仓相连,通过阀门调节进料量。
在一较佳实施例中:所述料靴的往复运动具有周期性,每次模具型腔的填充为一个周期。
在一较佳实施例中:步骤S8中,模具型腔内的粉末填充完毕后料靴在运动系统的带动下回到起始位置,此时辅助布粉的超声波振动布粉装置亦停止工作,布粉工序结束。
相较于现有技术,本发明的技术方案具备以下有益效果:
1.本发明将传统布粉方式与振动结合起来,粉末伴随料靴的平移运动被填充至模具型腔中,位于模具型腔外围的超声波振动系统同时提供三维方向上的振动以提升粉体流动性,进而提高布粉均匀度和密实性。
2.本发明将模具型腔与基板设计为可拆换结构,便于应对实际生产中更换多种刀具的生产需求,模具型腔更换便捷,有效的节省时间,提高制件效率。
3.超声波振动系统与布粉方法的连接简单,拆卸更换简单,无须整体更换,有效的降低了经济成本。
附图说明
图1为本发明一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法示意图;
图中:1、料靴;2、模具型腔;3、基板;4、粉末;5、超声波振动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是壁挂连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,包括以下步骤:
S1:根据所需粉末冶金产品更换安装模具型腔和超声波振动布粉系统;
S2:更换安装好模具型腔和超声波振动布粉系统后根据粉体物性参数与模具型腔结构参数选定超声波振动系统频率与振幅;
S3:选定超声波振动系统频率与振幅后,根据料靴在基板上做往复运动周期时间设定振动布粉系统工作时间
S4:打开料靴输料管,使料仓内的粉体物料经由输料管输送至料靴内完成堆积。
S5:料靴位于基板上,在运动装置的驱使下在基板上作往复运动,带动型腔内的粉体运动至模具型腔处。
S6:在料靴经过型腔的过程中粉末在自身重力作用下落入型腔中完成填充。
S7:在粉末填充过程中,位于型腔周围的超声波振动系统使模具型腔做高频振动,以辅助模具型腔的填充。
S8:模具型腔填充完成后料靴在运动装置的驱使下返回起始位置,布粉完成,开始压制工序。
其中S1,超声波振动系统位于模具型腔外围并紧贴模具型腔,超声波振动系统有五个振动器组成,分别在型腔底部、前、后、左、右五个方位各布置一个振动器。S2中,能够调节振幅和频率并在三维方向产生振动的超声波振动器,该超声波振动器可提供的工作振幅为20-40kHz,频率为1-10μm。对模具型腔内的粉末进行不同方位的振动进而增加型腔边界处布粉密实性与均匀性。S3中,超声波振动辅助布粉装置在料靴运行过程中工作,以辅助模具型腔的填充。S4中,料靴经由输料管与料仓相连,通过阀门调节进料量,保证在布粉过程中料靴中始终有物料堆积。S5中,料靴的往复运动具有周期性,每次模具型腔的填充为一个周期,周期时长可控,即可控料靴运动的速度以配合型腔振动达到更好的布粉效果。S7中,模具型腔四轴均安置超声波振动器,以提供三维方向上的振动,适应不同粉体物性参数及填充速度时需要的不同振动方向。S8中,模具型腔内的粉末填充完毕后料靴在运动系统的带动下回到起始位置,此时辅助布粉的超声波振动布粉装置亦停止工作,布粉工序结束。
本专利的一个具体实施例如下:
当需要使用新型粉末压制成型工艺振动布粉方法时,首先需要将料仓中储存一定量用于布粉的粉体材料,布粉开始前,打开料仓阀门,粉体物料经由料仓下落至料靴1,为保证后续布粉工作中粉末的持续供应,料仓阀门保持常开。此时由于粉末的下落,粉体物料在料靴1中形成堆积。此时送粉工作结束,料靴1在基板1上进行沿模具型腔2方向上的前后往复运动,料靴1中的粉体物料在运动过程中被填充到模具型腔2。与此同时,超声波振动系统5也开始工作,振动器5在型腔外围前、后、左、右以及底部五个方位各布置一个。模具型腔2位于基板3中部并与基板3上表面持平。布粉过程中,振动器5可对模具型腔2提供三维方向上的高频振动,以提高布粉时型腔中的粉体填充质量。填充完成后,超声波振动系统5停止工作,料靴3在运动系统的带动下做平移运动离开模具型腔2,当料靴1后退至初始位置时停止工作,单次布粉完成。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于包括以下步骤:
S1:根据所需粉末冶金产品更换安装模具型腔和超声波振动布粉系统;
S2:更换安装好模具型腔和超声波振动布粉系统后,根据粉体物性参数与模具型腔结构参数选定超声波振动系统频率与振幅;
S3:选定超声波振动系统频率与振幅后,根据料靴在基板上做往复运动周期时间设定超声波振动布粉系统的工作时间;
S4:打开料靴输料管,使料仓内的粉体物料经由输料管输送至料靴内完成堆积;
S5:料靴位于基板上,在运动装置的驱使下在基板上作往复运动,带动型腔内的粉体运动至模具型腔处;
S6:在料靴经过型腔的过程中粉末在自身重力作用下落入型腔中完成填充;
S7:在粉末填充过程中,位于型腔周围的超声波振动系统使模具型腔做高频振动,以辅助模具型腔的填充;
S8:模具型腔填充完成后料靴在运动装置的驱使下返回起始位置,布粉完成,开始压制工序。
2.根据权利要求1所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:步骤S1中,超声波振动系统位于模具型腔外围并紧贴模具型腔;所述超声波振动系统有五个超声波振动器组成,分别在模具型腔底部、前、后、左、右五个方位各布置一个超声波振动器。
3.根据权利要求2所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:所述超声波振动器为能够调节振幅和频率并在三维方向产生振动的超声波振动器,该超声波振动器可提供的工作振幅为20-40kHz,频率为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:步骤S3中,所述超声波振动辅助布粉装置在料靴运行过程中工作,以辅助模具型腔的填充。
5.根据权利要求1所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:所述料靴经由输料管与料仓相连,通过阀门调节进料量。
6.根据权利要求1所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:所述料靴的往复运动具有周期性,每次模具型腔的填充为一个周期。
7.根据权利要求1所述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法,其特征在于:步骤S8中,模具型腔内的粉末填充完毕后料靴在运动系统的带动下回到起始位置,此时辅助布粉的超声波振动布粉装置亦停止工作,布粉工序结束。
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