CN110947958A - 一种金属粉末旋压成型装置及其成型方法 - Google Patents

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马宽
黄椿森
李安
唐洪奎
瞿宗宏
赖运金
王庆相
梁书锦
张平祥
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Abstract

本发明公开了一种金属粉末旋压成型装置，包括固定在下固定面的外壳以及一端与上固定面固定连接的旋压组件；旋压组件另一端置于外壳内；外壳内部为中空，一侧顶部连接有料仓；外壳顶部连接有中心带有通孔的顶盖；外壳侧面连通真空泵；外壳内底部安装有底座，底座顶部带有凹槽，凹槽内放置模具。相比传统粉末冶金技术，采用粉末高速旋压成形技术省略了向包套内装填粉末，并对包套内除气、焊接密封、热等静压等工艺步骤，使粉末成形工艺流程简单，可以大大缩短生产时间，降低产品的成本；粉末高速旋压技术所得的块体金属组织细小均匀，致密度高，性能接近锻件性能。

Description

一种金属粉末旋压成型装置及其成型方法
技术领域
本发明属于金属粉末冶金技术领域，涉及一种金属粉末旋压成型装置，及应用该金属粉末旋压成型装置的成型方法。
背景技术
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作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。相比传统铸造、锻造成形技术，粉末冶金产品可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的组织，在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。
传统的金属粉末成形工艺耗能高、工序复杂，往往需要多个步骤才能完成生产。较为常见的一种工艺路径为：首先将粉末装进密闭容器内，真空抽气后封焊容器；然后，将封焊的带有粉末的容器采用高温挤压(热等静压或轧制)；最后除去容器得到成形的粉末冶金产品；此过程工序复杂，周期时间长。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属粉末旋压成型装置，采用粉末高速旋压技术耗能较低，依靠粉末与压块之间的摩擦热对粉末进行逐层加热，减少了传统粉末冶金技术的直接加热工序；同时，旋压过程压块的压力可使粉末达到致密化的效果。
本发明所采用的技术方案是，一种金属粉末旋压成型装置，包括固定在下固定面的外壳以及一端与上固定面固定连接的旋压组件；旋压组件另一端置于外壳内；外壳内部为中空，一侧顶部连接有料仓；外壳顶部连接有中心带有通孔的顶盖；外壳侧面连通真空泵；外壳内底部安装有底座，底座顶部带有凹槽，凹槽内放置模具。
旋压组件包括液压驱动装置和旋压杆；液压驱动装置与上固定面连接，旋压杆一端与液压驱动装置连接，另一端穿过外壳置于模具内。
旋压杆与顶盖通孔接触处还布置有密封圈。
旋压杆置于模具内一端的端头带有螺旋槽。
外壳还连通有保护气***；保护气***包括氮气发生装置和气体输送管路。
模具与底座顶部的凹槽卡接。
本发明的特点还在于：
一种金属粉末旋压成型装置的成型方法，包括以下步骤：
步骤1.将料仓打开，向模具内加料，加料后关闭料仓；
步骤2.通过真空泵对外壳与顶盖围成的密闭空间进行抽真空，使真空度低于0.1Pa；
步骤3.通过保护气***对抽真空后的外壳内充入惰性保护气体；
步骤4.打开液压驱动装置，带动旋压杆对模具内的金属粉末进行旋压操作；
步骤5.重复步骤1和步骤4多次直到金属块体积满足工艺要求，完成制备。
进行旋压操作时旋压杆的压力为60～200Mpa，并以100～1000r/min速度旋转。
本发明的有益效果是：
相比传统粉末冶金技术，采用粉末高速旋压成形技术省略了向包套内装填粉末，并对包套内除气、焊接密封、热等静压等工艺步骤，使粉末成形工艺流程简单，可以大大缩短生产时间，降低产品的成本；粉末高速旋压技术所得的块体金属组织细小均匀，致密度高，性能接近锻件性能。
附图说明
图1是本发明金属粉末旋压成型装置的整体结构示意图；
图2是本发明金属粉末旋压成型装置旋压端的结构示意图；
图3是本发明旋压杆结构示意图；
图4是金属粉末原料电镜图；
图5是金属粉末旋压后的电镜图。
图中，1.液压驱动装置，2.料仓，3.保护气***，4.密封圈，5.顶盖，6.外壳，7.真空泵，8.旋压杆，9.模具，10.底座。
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。
实施例，如图1-2可知，一种金属粉末旋压成型装置，包括固定在下固定面的外壳6及一端与上固定面固定连接的旋压组件；所述旋压组件另一端置于外壳6内；所述外壳6内部为中空，一侧顶部连接有料仓2，通过料仓2进行供料；所述外壳6顶部连接有中心带有通孔的顶盖5；所述外壳6侧面连通真空泵7，通过真空泵7对外壳6内部进行抽真空，避免空气中的元素对金属粉末进行氧化，影响成坯效果；所述外壳6内底部安装有底座10，底座10顶部带有凹槽，凹槽内放置模具9；所述模具9可根据实际工艺要求进行加工。
旋压组件包括液压驱动装置1和旋压杆8；所述液压驱动装置1与上固定面连接，旋压杆8一端与液压驱动装置1连接，另一端穿过外壳6置于模具9内；本例中液压驱动装置1可以为CN105041758中的液压缸。
旋压杆8与顶盖5通孔接触处还布置有密封圈4，保证外壳6内部的气密性。
如图3所示，旋压杆8置于模具9内一端的端头带有螺旋槽，可以引导粉末运动，防止产生堆积。
外壳6还连通有保护气***3；保护气***3包括氮气发生装置和气体输送管路，向外壳6通入氮气进行保护。
模具9与底座10顶部的凹槽卡接，避免模具9随旋压杆8一起旋转。
一种金属粉末旋压成型装置的成型方法，包括以下步骤：
步骤1.将料仓2打开，向模具9内加料，加料后关闭料仓2；
步骤2.通过真空泵7对外壳6与顶盖5围成的密闭空间进行抽真空，使真空度低于0.1Pa；
步骤3.通过保护气***3对抽真空后的外壳6内充入惰性保护气体(氮气)；
步骤4.打开液压驱动装置1，带动旋压杆8对模具9内的金属粉末进行旋压操作；
步骤5.重复步骤1和步骤4多次直到金属块体积满足工艺要求，完成制备。
进行旋压操作时旋压杆(8)的压力为60～200Mpa，并以100～1000r/min速度旋转。
本申请具有以下优点：
如图4-5所示，相比传统粉末冶金技术，采用粉末高速旋压成形技术省略了向包套内装填粉末，并对包套内除气、焊接密封、热等静压等工艺步骤，使粉末成形工艺流程简单，可以大大缩短生产时间，降低产品的成本；粉末高速旋压技术所得的块体金属组织细小均匀，致密度高，性能接近锻件性能。

Claims (8)

1.一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，包括固定在下固定面的外壳(6)以及一端与上固定面固定连接的旋压组件；所述旋压组件另一端置于外壳(6)内；所述外壳(6)内部为中空，一侧顶部连接有料仓(2)；所述外壳(6)顶部连接有中心带有通孔的顶盖(5)；所述外壳(6)侧面连通真空泵(7)；所述外壳(6)内底部安装有底座(10)，底座(10)顶部带有凹槽，凹槽内放置模具(9)。
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，所述旋压组件包括液压驱动装置(1)和旋压杆(8)；所述液压驱动装置(1)与上固定面连接，旋压杆(8)一端与液压驱动装置(1)连接，另一端穿过外壳(6)置于模具(9)内。
3.根据权利要求2所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，所述旋压杆(8)与顶盖(5)通孔接触处还布置有密封圈(4)。
4.根据权利要求2所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，所述旋压杆(8)置于模具(9)内一端的端头带有螺旋槽。
5.根据权利要求1所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，所述外壳(6)还连通有保护气***(3)；所述保护气***(3)包括氮气发生装置和气体输送管路。
6.根据权利要求1所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，所述模具(9)与底座(10)顶部的凹槽卡接。
7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的一种金属粉末旋压成型装置的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.将料仓(2)打开，向模具(9)内加料，加料后关闭料仓(2)；
步骤2.通过真空泵(7)对外壳(6)与顶盖(5)围成的密闭空间进行抽真空，使真空度低于0.1Pa；
步骤3.通过保护气***(3)对抽真空后的外壳(6)内充入惰性保护气体；
步骤4.打开液压驱动装置(1)，带动旋压杆(8)对模具(9)内的金属粉末进行旋压操作；
步骤5.重复步骤1和步骤4多次直到金属块体积满足工艺要求，完成制备。
8.根据权利要求7所述的一种金属粉末旋压成型装置，其特征在于，进行旋压操作时旋压杆(8)的压力为60～200Mpa，并以100～1000r/min速度旋转。
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