CN2858130Y - 用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置，属粉末冶金工艺技术领域。本实用新型装置主要由模具、压机、电流源三部分组成：(1)压机和模具部分：在传统的压机内改进模具装置，模具的结构包括有凹模支撑座1、凹模下中间滑块2、凹模紧固圈3、下模冲4、凹模5、模具上支座6、绝缘环氧树脂板7、金属上导体8、上模冲固定圈9、上模冲胶木套圈10、上模冲11和模具下支座12；(2)电流源部分：本装置的电流源部分包括充电电路和冲击电流工作电路；充电电路由开关、可控硅整流器和电容组组成；冲击电流工作电路由多个电阻、电感及一个开关组成。模具中的金属上导体8与下模冲4分别作为引入冲击电流的电极，电容器内的能量通过工作电路的冲击电流的形式通过金属粉压坯。

Description

用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置，属粉末冶金工艺
技术领域。
背景技术
对粉末结构零件来说，力学性能是最重要的使用性能，而粉末冶金制品的力学性能与材料密度紧密相关。为满足对结构材料不断提高的要求，必须提高粉末制品的密度。提高粉末制品的密度的技术已发展很多，如动态压制技术、爆炸压制技术、高速压制技术、温压技术等。特别是温压技术，具有较高的综合优势，成为近年来国内外研究的热点，并取得了很好的成果，但这些工艺对压制设备及相关辅助设施要求很高，制约了它们的应用和发展。电的引入使粉末冶金多了一条提高制品密度的途径，其中电火花烧结是发展较早的一种特殊的热压技术工艺，与传统工艺相比，它具有粉末原料广泛、成形压力低、烧结时间短、材料性能较好等特点。但电火花烧结工艺存在电源装置复杂、投资较大等问题。国外则有学者将脉冲电流应用于钛粉、锡粉和锌粉于一定压制压力下的烧结，取得了良好的提高制品密度的效果。但该工艺涉及的烧结高温对电源及压制模具的要求都很高，并且不适用于极易氧化的铁基粉末制品。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能通过对现有的粉本成形压机简单改造，并通过冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置。
本实用新型一种用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置，它由模具、压机、电流源三部分组成，其特征在于：
a.压机和模具部分：在传统常规使用的的压机内设置具有与上下模冲相匹配的模具，模具的结构包括有凹模支撑座、凹模下中间滑块、凹模紧固圈、下模冲、凹模、模具上支座、绝缘环氧树脂板、金属上导体、上模冲固定圈、上模冲胶木套圈、上模冲和模具下支座；凹模内有一下模冲，凹模外面设有凹模紧固圈，凹模底部还设置有凹模下中间滑块和凹模支撑座；模具支撑座底下为模具下支座，亦即压机底座；上模冲外面包套有上模冲胶木套圈，再外面还设有上模冲固定圈，在上模冲与上模冲固定圈之间设置胶木套圈使绝缘；在上模冲顶部设置有绝缘环氧树脂板，其一侧设有与上模冲相连接的金属上导体，以输入冲击电流；金属上导体与压机顶部的模具上支座之间通过上述环氧树脂板隔离，以达到绝缘的作用；凹模的材料采用氧化锆陶瓷；
b.电流源部分：本装置的电流源部分包括充电电路和冲击电流工作电路；充电电路由开关、可控硅整流器和电容组组成；电容组由12个10000μF电容器并联成总计0.12F的电容，电容最大可充电压为450V；电容组两端分别用导线与模具中的金属上导体及模具凹模中间滑块上面的下模冲相连接；冲击电流工作电路则由多个电阻、电感及一个开关组成，电容器内的能量通过开关，接通冲击电容源以振荡减幅冲击电流的形式通过模具中金属粉压坯而起作用。
本实用新型装置的特点是电流源由电容器提供，通过可控硅整流电路对其充电作为电流能量源。另外，为保证电流按一定要求流过压制件而不被分流，压制凹模采用绝缘材料氧化锆陶瓷，上模冲与模具其他部分用绝缘材料环氧树脂板及胶木套圈绝缘；即金属上导体和与之相连的上模冲与模具上支座间用环氧树脂板隔离绝缘，上模冲与上模冲固定圈间用绝缘材料胶木套圈绝缘。本装置中模具上模冲和下模冲实际上分别兼作电路中的两个电极。
附图说明
图1为本实用新型一种用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置的结构示意图。
图2为本实用新型装置的电流源充电电路图。
图3为冲击电流工作电路图。
具体实施方式
现结合附图与实施例对本实用新型进一步叙述于后。
实施例1
参见图1，在实施例中的本实用新型装置由模具、压机、电流源三部分组成。各部分结构叙述如下：
(1)、压机和模具部分：在传统常规使用的的压机内设置具有与上下模冲相匹配的模具，模具的结构包括有凹模支撑座1、凹模下中间滑块2、凹模紧固圈3、下模冲4、凹模5、模具上支座6、绝缘环氧树脂板7、金属上导体8、上模冲固定圈9、上模冲胶木套圈10、上模冲11和模具下支座12；凹模5内有一下模冲4，凹模5外面设有凹模紧固圈3，凹模5底部还设置有凹模下中间滑块2和凹模支撑座1；模具支撑座1底下为模具下支座12，亦即压机底座；上模冲11外面包套有上模冲胶木套圈10，再外面还设有上模冲固定圈9，在上模冲11与上模冲固定圈9之间设置胶木套圈10使绝缘；在上模冲11顶部设置有绝缘环氧树脂板7，其一侧设有与上模冲11相连接的金属上导体8，以输入冲击电流；金属上导体8与压机顶部的模具上支座6之间通过上述环氧树脂板7隔离，以达到绝缘的作用；凹模5的材料采用氧化锆陶瓷；
(2)、电流源部分：本装置的电流源部分包括充电电路(见图2)和冲击电流工作电路(见图3)；充电电路由开关、可控硅整流器和电容组组成；电容组由12个10000μF电容器并联成总计0.12F的电容，电容最大可充电压为450V；电容组两端分别用导线与模具中的金属上导体8及模具凹模中间滑块2上面的下模冲4相连接；冲击电流工作电路则由多个电阻、电感及一个开关组成，电容器内的能量通过开关，接通冲击电容源以振荡减幅冲击电流的形式通过模具中金属粉压坯而起作用。
具体操作过程举例如下：
采用80目的还原铁粉，放于凹模内，松装密度为2.8g/cm3，凹模压坯形状为圆柱形，其直径为10.5mm，高度为9～11mm。压机进行压制时，施加冲击电流，其电流流动方向为由金属上导体进入，经上模冲、凹模内的金属粉压坯，再由下模冲流回，形成一循环电回路。在此，金属上导体和模具下模冲分别作为电路中的电极而起作用。参见图2，充电电路充电时，首先合上开关KL1，连通380V外接的交流电源，电路中的可控硅整流电路将其变成直流电，并对电容组进行充电，充电完成后打开开关KL1切断与外接电源的联系。电容组C两端分别用导线与模具中的金属上导体及模具下模冲连接，只要控制电容器中电流释放的开关就可将冲击电流输入至模具内的金属粉末压坯中。当充电完成后就可对上模冲施加压力对上述铁粉进行压制，将凹模内的粉末压制到一定高度，待到达所需压制条件后，迅速合上开关KL2(参见图3的冲击电流工作电路图)，接通冲击电流源，电容器内的能量在短时间内释放出来，以振荡减幅冲击电流的形式通过铁粉式坯。
参见图3，电路中的电阻、电感及电容的有关参数，由计算机及实测得知：R电源＝1428×10-6Ω，L电源＝5.123×10-6H，R模具＝309×10-6Ω，L模具＝3.023×10-6H，R试样＝12～15×10-6Ω，R接触＝2000～2496×10-6Ω，C＝0.12F。振荡减幅冲击电流与电路中这些电阻、电感及电容参数都有一定关系。由于压制件的电阻、接触电阻随压制压力而变化，因此一些数据在一定范围内有所变化。
上述铁粉压坯试验结果如下：
在无冲击电流下压制：分别以404MPa、485MPa和808MPa压制压力作用于凹模内铁粉时，铁粉压坯的密度分别为6.243g/cm3、6.701g/cm3和7.060g/cm3。
在冲击电流作用下压制：在电容充电电压为400V条件下实施脉冲压制后，在同样的404MPa、485MPa和808MPa压制压力下，铁粉压坯的密度可分别提高到6.800g/cm3、7.240g/cm3和7.493g/cm3，密度增加了0.40～0.55g/cm3。可见冲击电流作用下粉末压坯的密度得到了明显的提高。

Claims (1)

1.一种用冲击电流提高金属粉末压坯密度的装置，它由模具、压机、电流源三部分组成，其特征在于：
a.压机和模具部分：在传统常规使用的的压机内设置具有与上下模冲相匹配的模具，模具的结构包括有凹模支撑座(1)、凹模下中间滑块(2)、凹模紧固圈(3)、下模冲(4)、凹模(5)、模具上支座(6)、绝缘环氧树脂板(7)、金属上导体(8)、上模冲固定圈(9)、上模冲胶木套圈(10)、上模冲(11)和模具下支座(12)；凹模(5)内有一下模冲(4)，凹模(5)外面设有凹模紧固圈(3)，凹模(5)底部还设置有凹模下中间滑块(2)和凹模支撑座(1)；模具支撑座(1)底下为模具下支座(12)，亦即压机底座；上模冲(11)外面包套有上模冲胶木套圈(10)，再外面还设有上模冲固定圈(9)，在上模冲(11)与上模冲固定圈(9)之间设置胶木套圈(10)使绝缘；在上模冲(11)顶部设置有绝缘环氧树脂板(7)，其一侧设有与上模冲(11)相连接的金属上导体(8)，以输入冲击电流；金属上导体(8)与压机顶部的模具上支座(6)之间通过上述环氧树脂板(7)隔离，以达到绝缘的作用；凹模(5)的材料采用氧化锆陶瓷；
b.电流源部分：本装置的电流源部分包括充电电路和冲击电流工作电路；充电电路由开关、可控硅整流器和电容组组成；电容组由12个10000πF电容器并联成总计0.12F的电容，电容最大可充电压为450V；电容组两端分别用导线与模具中的金属上导体(8)及模具凹模中间滑块(2)上面的下模冲(4)相连接；冲击电流工作电路则由多个电阻、电感及一个开关组成，电容器内的能量通过开关，接通冲击电容源以振荡减幅冲击电流的形式通过模具中金属粉压坯而起作用。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101837457B (zh) * 2009-03-18 2011-12-21 南京理工大学 爆炸加载制备纳米晶铜方法及其装置
RU2541334C1 (ru) * 2013-10-15 2015-02-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Способ изготовления изделий из электропроводных порошковых материалов
CN104999773A (zh) * 2015-08-27 2015-10-28 中国工程物理研究院材料研究所 一种激光精密模压制备薄膜的方法、模压装置及脱模装置

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