CN116511504B - 一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精密铸造技术领域，并具体公开了一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备及方法，其包括模具、连续进粉挤压组件、电极滑环、坩埚和铸型，模具中开设有竖直通孔，通孔下部的横截面积由上至下逐渐缩减；连续进粉挤压组件用于将金属粉末连续送入所述模具的通孔中，并将通孔中的金属粉末压实为粉坯，形成自耗熔炼电极；自耗熔炼电极穿过电极滑环，电极滑环与自耗熔炼电极滑动接触；坩埚位于自耗熔炼电极下部；供电电源的阴极和阳极分别与电极滑环和坩埚连通；铸型安装在坩埚下端。本发明一体化实现电极制备与铸件熔化浇铸，革新了现有钛合金铸造方法，在降低生产成本、制造流程与周期的同时，显著提升铸件的均质性与纯净度。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，更具体地，涉及一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备及方法。
背景技术
钛及钛合金性能优异，储量丰富，在航天航空、海洋工程、石油化工、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。目前，通常大量采用真空自耗电弧熔炼熔模精密铸造的方式制备钛及钛合金薄壁精密构件。然而，自耗电极熔炼技术熔化时间短，铸锭偏析严重，需要反复多次熔炼实现高均质熔模铸造用自耗电极的制备。这主要是由于自耗电极初始往往采用海绵钛颗粒与金属中间合金混合压制而成，成分均匀性较差，而熔模铸造用自耗电极的成分均匀性则会极大地遗传至利用其所制备的精密铸件，必须反复重熔，才能得到高均质铸锭作为熔模铸造用自耗电极，该过程不仅流程长、工序繁琐、能源损耗巨大，同时反复重熔过程中为保证自耗电极质量还需将表面氧化皮通过机加工方式去除，这样一来会大幅降低材料利用率，也进一步提升了制造成本与周期。并且，自耗电极密度一般要大于3.2g/cm3，才能确保自耗电极熔化过程中不掉块。因此，大规格自耗电极对设备要求较高，生产成本大。目前国内通常采用分段压制小块电极，然后通过在氩气保护下的等离子弧焊焊接成整体自耗电极。然而焊接过程中极易出现夹杂、虚焊等质量问题，影响最终产品铸件的冶金质量。
专利CN201820351365.2公布了一种高效制备钛合金真空自耗电极的挤压成型设备，简化了相关操作步骤，提高了加工效率，但仍然不适合压制大规格自耗电极。专利CN201711017448.4、CN201710805800.4公布了制造大规格自耗电极的制备方法，然而其操作步骤繁琐、工艺流程长，电极均质性差，仍然需要反复重熔，才能得到高均质成品铸锭。
由此可见，不仅钛及钛合金真空自耗熔炼用电极制备技术尚未成熟，同时也缺乏一种将连续化电极制备与熔炼铸造合而为一的一体化短流程高效钛合金铸件生产技术，大规格、高均质钛合金精密铸件的短流程、低成本、一体化制备仍是该领域长期未能解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备及方法，其目的在于，实现大规格、高均质精密铸件的连续、一体化制备。
为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，包括模具、连续进粉挤压组件、电极滑环、坩埚、供电电源和铸型，其中：
所述模具中开设有竖直通孔，该通孔下部的横截面积由上至下逐渐缩减；所述连续进粉挤压组件用于将金属粉末从上方连续送入所述模具的通孔中，并将通孔中的金属粉末压实为粉坯，形成自耗熔炼电极；
所述自耗熔炼电极穿过所述电极滑环，该电极滑环与自耗熔炼电极滑动接触；所述坩埚位于自耗熔炼电极下部；所述供电电源的阴极和阳极分别与所述电极滑环和坩埚连通；所述铸型安装在所述坩埚下端。
作为进一步优选的，所述连续进粉挤压组件包括主轴驱动系统、十字形主轴、粉末输送装置，其中：
所述十字形主轴安装在机架框架上，且分为上、中、下三部分，其中，上部为实心棒，与所述主轴驱动系统连接；中部加工有轴肩，该轴肩紧靠在固定于机架框架上端横梁下侧的重载推力轴承组件上；下部为实心棒，且其上加工有螺旋槽，用于推送金属粉末连续进入模具通孔中；所述螺旋槽周围设有储粉腔，该储粉腔与所述粉末输送装置连接。
作为进一步优选的，所述粉末输送装置的送粉形式为传送带铺送、螺旋推送、重力传送或正负压输送；所述粉末输送装置与储粉罐连接，从而将储粉罐中的金属粉末输送至储粉腔；
所述储粉罐上装有加热装置，该加热装置的对储粉罐的预热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热。
作为进一步优选的，所述模具和十字形主轴与自耗熔炼电极相接处部分使用不导电材料制造。
作为进一步优选的，所述坩埚材料为铜、陶瓷或复合材料；所述坩埚材料为铜时，坩埚为水冷坩埚，坩埚上连接有加装冷水进出控制装置的冷水轴，由冷水轴向坩埚通入冷却水。
作为进一步优选的，所述坩埚上装有加热装置，用于保持坩埚内熔融金属液温度；该加热装置的加热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热；
所述坩埚上装有温度监测控制装置，用于闭环反馈调节所述坩埚内熔融金属液温度。
作为进一步优选的，所述铸型下方装有通过离心盘驱动装置驱动的离心盘。
作为进一步优选的，所述坩埚下端安装有金属液导出装置，所述金属液导出装置由金属液导出控制装置控制，用于将坩埚中的熔融金属液导出至坩埚下方的铸型内凝固为铸件。
作为进一步优选的，还包括真空系统，该真空系统包括依次连接的真空腔、真空管道和真空泵组，所述模具、连续进粉挤压组件、电极滑环、坩埚和铸型均位于所述真空腔内。
按照本发明的另一方面，提供了一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的方法，其采用上述装备实现，包括如下步骤：
S1、将与待制备构件同成分的引锭电极置于模具通孔中，该引锭电极穿过电极滑环，并与电极滑环连接；
S2、开启供电电源，引锭电极与坩埚之间形成电弧，使引锭电极下端熔化，熔化后的金属液滴滴入坩埚内，同时引锭电极下端的温度向上传导，使引锭电极下部一定区域加热，具备热塑性；
S3、通过连续进粉挤压组件将金属粉末不断送入模具通孔中，并向下推送；金属粉末推动引锭电极向通孔下端移动，具备热塑性的引锭电极被挤压变形缩径，同时在引锭电极挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，金属粉末被压实为粉坯；
S4、粉坯持续向下移动，接收到引锭电极传导的热，使粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，形成与引锭电极上端连接为一体的自耗熔炼电极；随着引锭电极持续消耗，自耗熔炼电极逐步下移取代引锭电极；
S5、自耗熔炼电极下端不断熔化为金属液滴落入坩埚内，过程中产生的热量使附近粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，从而补充自耗熔炼电极，并使其能够在下移过程中被通孔挤压变形缩径；不断新加入的金属粉末在自耗熔炼电极挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，被压实为粉坯；
S6、重复步骤S5，直至金属液量满足构件要求；并在自耗熔炼电极熔炼过程中或结束熔炼后，将坩埚内的金属液注入铸型，完成构件制备。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、本发明装置可连续进行粉末冶金电极和电极熔炼铸造，省去了原有自耗熔炼电极制备所需的压制-焊接过程，也无需为保证电极均匀性而进行多次反复重熔，同时还利用了电极电弧产生的热量同步实现了电极粉坯的合金化转变，大幅缩短了工艺流程，降低了能源损耗，节约了生产成本，显著提升了铸件的均质性与纯净度。
2、本发明彻底实现了自耗熔炼电极连续不断的持续供应，不仅可以实现多构件连续铸造，并且突破了电极尺寸对于大型构件尺寸方面的制约。
3、普通自耗电极容易部分大块掉落，影响铸件质量，需要反复熔炼；本发明采用粉末冶金制备电极，其会更加均匀，同时利用电极熔炼产生的热量，使粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，合金化之后电极不容易掉落，且具备塑性的粉坯配合收缩的通孔，可对粉末产生向上的挤压力，实现粉坯压制，并避免开裂。
4、传统真空自耗熔炼电极制备方法在多次重熔过程中单次熔炼后需通过机械加工方式去除电极表面氧化皮，这一过程不仅使生产流程更加繁琐，并且易于影响最终铸锭的成份比例，本发明精简此过程后可提升材料利用率，保证铸件成分稳定性。此外，本发明可减省大尺寸电极制备过程中的焊接工序后，有效避免了焊接过程中混入高密度夹杂物的风险，保证了铸件的纯净度。
5、本发明将钛合金真空自耗熔炼铸造工艺原有的电极压制、电极焊接、反复机加自耗重熔、自耗熔炼浇铸等多步工序在一台装备上一体化连续实现，大幅降低了工艺的装备投入与占地面积，大幅提升生产效率与成本回报率，会引领钛合金铸造领域产生根本性的变革。
6、本发明给出了具体的连续进粉挤压组件结构，通过螺旋结构实现连续进粉和挤压，同时可减小挤压结构与粉末的接触面积，降低了压制工艺对装备力能参数的要求。
附图说明
图1为本发明实施例连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-主轴驱动系统，2-磁流体密封装置，3-十字形主轴，4-圆周轴承组件，5-重载推力轴承组件，6-轴肩，7-储粉罐，8-电极滑环，9-电极滑环驱动系统，10-坩埚，11-真空系统，12-金属液导出装置，13-离心盘，14-粉末输送装置，15-螺旋槽，16-储粉腔，17-机架框架，18-自耗熔炼电极，19-上端模具，20-下端模具，21-熔融金属液，22-冷水轴，23-冷水进出控制装置，24-金属液导出控制装置，25-铸型，26-进气装置，27-离心盘驱动装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，如图1所示，包括机架框架17、连续进粉挤压组件、模具、电极滑环8、坩埚10和铸型25，其中：
所述连续进粉挤压组件包括主轴驱动系统1、十字形主轴3、粉末输送装置14；所述主轴驱动系统1与所述十字形主轴3上端轴头相连接，用于带动所述十字形主轴3旋转；所述十字形主轴3分为上、中、下三部分，其中，上部为实心棒，通过圆周轴承组件4安装于所述机架框架17上端横梁的通孔内，与所述主轴驱动系统1相连接；十字形主轴3中部加工有轴肩6，轴肩6紧靠在固定于所述机架框架17上端横梁下侧的重载推力轴承组件5上，用于承受螺旋推送金属(或合金)粉末产生的轴向反作用力；下部为实心棒，且加工有螺旋槽15，用于推送金属(或合金)粉末连续进入所述上端模具19中，使金属(或合金)粉末在所述上端模具19与下端模具20中承受挤压作用，压实为粉坯，形成自耗熔炼电极18；所述粉末输送装置14用于向螺旋槽15输送金属(或合金)粉末。
所述模具包括上下连接的上端模具19和下端模具20，所述上端模具19安装于所述机架框架17上，位于所述十字形主轴3轴肩6的下方；上端模具19内开有竖直通孔，通孔直径与所述十字形主轴3后端实心棒直径相同；十字形主轴3下端实心棒加工有螺旋槽15的部分位于所述上端模具19的竖直通孔内；
所述下端模具20位于所述上端模具19下部，下端模具20可固定于上端模具19或机架框架17上，也可同时固定于两者；下端模具20中同样开有竖直通孔，该通孔横截面积由上至下逐渐缩减，用于对自耗熔炼电极18产生挤压比，使自耗熔炼电极18距下端一定距离内已发生合金化转变具备塑性的区域在其中产生塑性变形，对上端由螺旋槽15推送过来的金属(或合金)粉末提供反向作用力，使金属(或合金)粉末在双向作用下压制成坯，最上侧的孔型与所述上端模具19保持一致，并对准所述上端模具19通孔；
所述上端模具19上围绕十字形主轴3加工有螺旋槽15的部分开有储粉腔16，储粉腔16与所述粉末输送装置14相连通，所述粉末输送装置14用于将金属(或合金)粉末由储粉罐7输运至储粉腔16中，在所述十字形主轴3螺旋槽15旋转运动的带动下向下推送。
所述自耗熔炼电极18在所述电极滑环8中穿过，并保持连接，由所述电极滑环8使自耗熔炼电极18与供电电源阴极保持连通，所述坩埚10位于自耗熔炼电极18下部与供电电源阳极保持连通，电流作用下自耗熔炼电极18与坩埚10间产生电弧，促使作为阴极的自耗熔炼电极18下端融化，熔化后的液滴滴入所述坩埚10内，自耗熔炼电极18下端的温度同时向上传导，使自耗熔炼电极18距下端一定距离内的区域发生合金化转变具备一定塑性；
所述坩埚10上安装有金属液导出装置12，所述金属液导出装置12由金属液导出控制装置24控制，用于将坩埚10中的熔融金属液21导出至位于坩埚10下方的铸型25内凝固为铸件。
进一步的，所述坩埚的材料可以为铜坩埚、陶瓷坩埚或复合材料坩埚。所述坩埚10可以为水冷坩埚，坩埚10上连接有加装冷水进出控制装置23的冷水轴22，由冷水轴22向坩埚10通入冷却水，从而可通过控制冷却水，使坩埚中的金属液快速在外侧形成一层金属壳，以免坩埚材料与金属液反应。
进一步的，所述坩埚10可以加装加热装置，用以保持坩埚10内熔融金属液温度，加热方式可以为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热，也可以不加装。同时坩埚10上可以加装温度监测控制装置，用以闭环反馈调节坩埚10内熔融金属液温度，也可以不加装。
进一步的，所述铸型25下方可加装有通过离心盘驱动装置27驱动的离心盘13，用以实现离心浇铸，也可以不加装。
进一步的，所述储粉罐7上可加装有加热装置，用于提前预热粉末，预热温度可调节；储粉罐7的预热方式可以为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热。
进一步的，所述粉末输送装置14的送粉形式可以为传送带铺送、螺旋推送、重力传送或正负压输送，送粉速度可调节，与十字形主轴3旋转速度相匹配。
进一步的，为避免所述电极滑环8通电过程中发生短路，与自耗熔炼电极18相接处的所述十字形主轴3、上端模具19、下端模具20中的整体或与自耗熔炼电极18相接处部分需使用不导电材料制造。
进一步的，装备还包括真空系统11，该真空系统包括依次连接的真空腔、真空管道和真空泵组，由真空泵组将真空腔内抽至真空状态，用于对未经烧结合金化的金属(或合金)粉末以及熔融金属液起到保护作用，避免金属(或合金)粉末以及熔融金属液氧化。
采用上述连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备进行构件铸造制备，预先需要制备铸型25，并匹配铸型完全充型所需金属液体积，制备相应的坩埚10，制备完成后将坩埚10与铸型25置于装备相应位置，将按所需制备构件合金成分将混合均匀的钛与中间合金混合粉末或预合金粉末置于储粉罐7中。
具体制备过程包括如下步骤：
S1、开启真空泵组将真空腔内抽至真空状态，将与待制备构件同成分的引锭电极放置于上端模具19与下端模具20构成的组合模具中，穿过电极滑环8，并保持连接状态。
S2、开启供电电源，使通过电极滑环8与电源阴极连通的引锭电极和与电源阳极连通的坩埚10之间形成电弧，促使作为阴极的引锭电极合金锭下端融化，熔化后的液滴滴入所述坩埚10内，引锭电极下端的温度同时向上传导，使距下端一定距离内的区域加热具备一定热塑性。
开启粉末输送装置14，将储粉罐7中的金属(或合金)粉末输送至储粉腔16中，开启主轴驱动系统1带动十字形主轴3旋转，储粉腔16的金属(或合金)粉末在十字形主轴3旋转作用带动下，由螺旋槽15不断向上端模具19的竖直通孔下端推送。
开启供电电源和开启粉末输送装置(14)可交换顺序，或同时进行。
S3、金属(或合金)粉末挤满十字形主轴3与引锭电极之间的空间后，推动引锭电极合金锭沿上端模具19竖直通孔向下端移动，进入下端模具20的变截面通孔，挤压变形缩径，其间金属(或合金)粉末在粉末输送装置14与螺旋槽15的带动下持续进入上端模具19竖直通孔内，由引锭电极挤压变形产生的反作用力与金属(或合金)粉末持续补充造成的压力双重作用下，压实为粉坯。
S4、在持续推送进入上端模具19竖直通孔内的金属(或合金)粉末的推动下，压实之后的粉坯持续向下端移动，接近引锭电极合金锭下端电极电弧融化区域，引锭电极合金锭下端温度向上传导，使粉坯发生一定程度的合金化转变具备一定塑性，并且在热效应下与引锭电极合金锭上端连接为一体成为自耗熔炼电极18，期间引锭电极合金锭下端持续融化为金属液滴落入坩埚内，逐渐消耗，上端粉坯合金化转变形成的自耗熔炼电极18逐步下移取代引锭电极。
S5、自耗熔炼电极18持续向下端移动，这一过程中，自耗熔炼电极18下端不断熔化为金属液滴落入坩埚10内，过程中产生的热量使附近粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，从而补充自耗熔炼电极，并使其能够在下移过程中被下端模具20的通孔挤压变形缩径；不断新加入的金属粉末在自耗熔炼电极挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，被压实为粉坯。
S6、重复步骤S5，直至熔化滴落的金属液量满足构件浇铸要求；由金属液导出控制装置24控制金属液导出装置12将坩埚10内的金属液注入铸型25凝固成为精密铸件；该将坩埚10内的金属液注入铸型25的过程，可以在引锭电极/自耗熔炼电极18下端融化滴落的液滴落入坩埚10中的体量满足浇铸条件完成后进行，也可以与引锭电极/自耗熔炼电极18下端融化滴落的液滴落入坩埚10的同时进行。
以下为具体实施例：
制备TC4钛合金构件，本实施例中，坩埚10为水冷铜坩埚；粉末输送装置的输送方式为螺旋推送；上端模具19的竖直通孔直径500mm，下端模具20高度100mm，下方孔径为300mm；储粉罐3上加装有电阻丝加热装置；铸型25下方加装有通过离心盘驱动装置27驱动的离心盘13，用以实现离心浇铸。
制备铸件铸型25，并匹配铸型完全充型所需金属液体积，制备相应的坩埚10，制备完成后将坩埚10与铸型25置于装备相应位置，将纯钛粉末与铝钒中间合金以9:1比例混合均匀的混合粉末置于储粉罐7中。将TC4引锭电极合金锭放置于上端模具19与下端模具20构成的组合模具中，穿过电极滑环8，并保持连接状态。开启真空泵组将真空腔内抽至1×10- 3Pa的真空度。开启冷水进出控制装置23通过冷水轴22向水冷铜坩埚10内通入冷却水。开启供电电源，使通过电极滑环8与电源阴极连通的TC4引锭电极合金锭和与电源阳极连通的坩埚10之间形成电弧，促使作为阴极的引锭电极合金锭下端融化，熔化后的液滴滴入所述坩埚10内，引锭电极合金锭下端的温度同时向上传导，使距下端200mm的区域加热具备一定热塑性。开启粉末输送装置14将储粉罐7中的混合粉末输送至储粉腔16中，开启主轴驱动系统1带动十字形主轴3旋转，储粉腔16的混合粉末在十字形主轴3旋转作用带动下，由螺旋槽15不断向上端模具19的竖直通孔下端推送。粉末挤满十字形主轴3与TC4引锭电极合金锭之间的空间后，推动TC4引锭电极合金锭沿上端模具19竖直通孔向下端移动，进入下端模具20的变截面通孔，挤压变形后直径缩减至300mm，其间混合粉末在粉末输送装置14与十字形主轴3螺旋槽15的带动下持续进入上端模具19竖直通孔内，由TC4引锭电极合金锭挤压变形产生的反作用力与混合粉末持续补充造成的压力双重作用下，压实为粉坯。在持续推送进入上端模具19竖直通孔内的混合粉末的推动下，压实之后的粉坯持续向下端移动，接近TC4引锭电极合金锭下端电极电弧融化区域，TC4引锭电极合金锭下端温度向上传导，使距下端200mm以内的区域粉坯发生一定程度的合金化转变具备一定塑性，并且在热效应下与TC4引锭电极合金锭上端连接为一体成为自耗熔炼电极18，期间TC4引锭电极合金锭下端持续融化为金属液滴落入坩埚10内，逐渐消耗，上端粉坯合金化转变形成的自耗熔炼电极18逐步下移取代TC4引锭电极合金锭。粉坯合金化转变形成的自耗熔炼电极18继续向下端移动，进入下端模具20的变截面通孔，产生挤压变形。TC4引锭电极合金锭下端持续融化为金属液滴落入坩埚内，直至完全消耗，持续由十字形主轴3旋转作用挤压的粉坯下移而后经热作用下发生合金化转变，所形成的自耗熔炼电极18逐步完全取代引锭电极合金锭，下端在电极电弧热作用下融化为金属液滴落入所述坩埚10内，直至引锭电极合金锭与自耗熔炼电极18下端融化滴落的液滴落入坩埚10中的体量满足浇铸条件。开启离心盘驱动装置27，通过离心盘13带动铸型25高速旋转。由金属液导出控制装置24控制金属液导出装置12将坩埚10内的金属液注入铸型25在旋转状态下充型凝固成为精密铸件。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，包括模具、连续进粉挤压组件、电极滑环(8)、坩埚(10)、供电电源和铸型(25)，其中：
所述模具中开设有竖直通孔，该通孔下部的横截面积由上至下逐渐缩减；所述连续进粉挤压组件用于将金属粉末从上方连续送入所述模具的通孔中，并将通孔中的金属粉末压实为粉坯，形成自耗熔炼电极(18)；
所述自耗熔炼电极(18)穿过所述电极滑环(8)，该电极滑环(8)与自耗熔炼电极(18)滑动接触；所述坩埚(10)位于自耗熔炼电极(18)下部；所述供电电源的阴极和阳极分别与所述电极滑环(8)和坩埚(10)连通；所述铸型(25)安装在所述坩埚(10)下端；所述坩埚(10)下端安装有金属液导出装置(12)，所述金属液导出装置(12)由金属液导出控制装置(24)控制，用于将坩埚(10)中的熔融金属液导出至坩埚(10)下方的铸型(25)内凝固为铸件；
所述连续进粉挤压组件包括主轴驱动系统(1)、十字形主轴(3)、粉末输送装置(14)，其中：
所述十字形主轴(3)安装在机架框架(17)上，且分为上、中、下三部分，其中，上部为实心棒，与所述主轴驱动系统(1)连接；中部加工有轴肩(6)，该轴肩(6)紧靠在固定于机架框架(17)上端横梁下侧的重载推力轴承组件(5)上；下部为实心棒，且其上加工有螺旋槽(15)，用于推送金属粉末连续进入模具通孔中；所述螺旋槽(15)周围设有储粉腔(16)，该储粉腔(16)与所述粉末输送装置(14)连接；
所述模具和十字形主轴(3)与自耗熔炼电极(18)相接处部分使用不导电材料制造。
2.如权利要求1所述的连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，所述粉末输送装置(14)的送粉形式为传送带铺送、螺旋推送、重力传送或正负压输送；所述粉末输送装置(14)与储粉罐(7)连接，从而将储粉罐(7)中的金属粉末输送至储粉腔(16)；
所述储粉罐(7)上装有加热装置，该加热装置的对储粉罐(7)的预热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热。
3.如权利要求1所述的连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，所述坩埚(10)材料为铜、陶瓷或复合材料；所述坩埚(10)材料为铜时，坩埚(10)为水冷坩埚，坩埚(10)上连接有加装冷水进出控制装置(23)的冷水轴(22)，由冷水轴(22)向坩埚(10)通入冷却水。
4.如权利要求1所述的连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，所述坩埚(10)上装有加热装置，用于保持坩埚内熔融金属液温度；该加热装置的加热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热；
所述坩埚(10)上装有温度监测控制装置，用于闭环反馈调节所述坩埚内熔融金属液温度。
5.如权利要求1所述的连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，所述铸型(25)下方装有通过离心盘驱动装置(27)驱动的离心盘(13)。
6.如权利要求1-5任一项所述的连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的装备，其特征在于，还包括真空系统，该真空系统包括依次连接的真空腔、真空管道和真空泵组，所述模具、连续进粉挤压组件、电极滑环(8)、坩埚(10)和铸型(25)均位于所述真空腔内。
7.一种连续压制粉末冶金电极耦合精密铸造的方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的装备实现，包括如下步骤：
S1、将与待制备构件同成分的引锭电极置于模具通孔中，该引锭电极穿过电极滑环，并与电极滑环连接；
S2、开启供电电源，引锭电极与坩埚之间形成电弧，使引锭电极下端熔化，熔化后的金属液滴滴入坩埚内，同时引锭电极下端的温度向上传导，使引锭电极下部一定区域加热，具备热塑性；
S3、通过连续进粉挤压组件将金属粉末不断送入模具通孔中，并向下推送；金属粉末推动引锭电极向通孔下端移动，具备热塑性的引锭电极被挤压变形缩径，同时在引锭电极挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，金属粉末被压实为粉坯；
S4、粉坯持续向下移动，接收到引锭电极传导的热，使粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，形成与引锭电极上端连接为一体的自耗熔炼电极；随着引锭电极持续消耗，自耗熔炼电极逐步下移取代引锭电极；
S5、自耗熔炼电极下端不断熔化为金属液滴落入坩埚内，过程中产生的热量使附近粉坯发生一定程度的合金化转变并具备塑性，从而补充自耗熔炼电极，并使其能够在下移过程中被通孔挤压变形缩径；不断新加入的金属粉末在自耗熔炼电极挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，被压实为粉坯；
S6、重复步骤S5，直至金属液量满足构件要求；并在自耗熔炼电极熔炼过程中或结束熔炼后，将坩埚内的金属液注入铸型，完成构件制备。
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