粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種粉末冶金成形機(jī)械設(shè)備，具體說是涉及一種粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末冶金技術(shù)是集材料制備與制件成形于一體，具有節(jié)材、省能、高效等突出特點(diǎn)的現(xiàn)代先進(jìn)制備技術(shù)。粉冶鑰基合金制件，因其具有優(yōu)異的高密度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等材質(zhì)特性，一直是粉末冶金制件產(chǎn)業(yè)鏈中高端制品和高技術(shù)產(chǎn)品的重要代表性品種。
[0003]坯體成形，是粉冶鑰基合金制件的核心關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。目前，我國生產(chǎn)制造粉冶鑰基合金制件在進(jìn)行坯體成形作業(yè)時，絕大多數(shù)企業(yè)都選擇采用液態(tài)介質(zhì)等靜壓壓制致密成形技術(shù)進(jìn)行坯體成形作業(yè)，其主要技術(shù)特征是:先將混配制成的鑰基合金粉末裝入彈性軟質(zhì)成形模具中振實綁扎成形，再將軟質(zhì)成形模具放入液態(tài)介質(zhì)等靜壓成形機(jī)的鋼質(zhì)密封耐壓容器內(nèi)，通過高壓水泵將液態(tài)介質(zhì)強(qiáng)力壓進(jìn)鋼質(zhì)密封耐壓容器中使液態(tài)介質(zhì)具有強(qiáng)大均衡的等靜壓壓力，再通過彈性軟質(zhì)成形模具對裝填在內(nèi)的鑰基合金粉末實施坯體成形壓制致密作業(yè)，制成粉冶鑰基合金制件成形坯體。目前應(yīng)用這種液態(tài)介質(zhì)等靜壓壓制致密成形技術(shù)制成的成形坯體，一般都不同程度存在材質(zhì)密度和強(qiáng)度較低、組料組元分布不均、形狀尺寸質(zhì)量較差等制造質(zhì)量問題，在成形坯體內(nèi)也極易存在膨脹、縮松、氣泡、裂縫、夾層等組織結(jié)構(gòu)缺陷；特別是由于選擇使用稀有貴重金屬鑰做基體原料，往往因坯體和接口外形形狀質(zhì)量較差，后續(xù)加工余量較大，生產(chǎn)廢屑較多，不僅提高了成本費(fèi)用，而且還浪費(fèi)了寶貴稀缺資源。
[0004]本發(fā)明專利在認(rèn)真研究分析我國目前粉冶鑰基合金制件成形技術(shù)領(lǐng)域存在不足和弱點(diǎn)基礎(chǔ)上，根據(jù)粉冶鑰基合金制件坯體成形技術(shù)要求條件，應(yīng)用粉末冶金溫壓近凈成形技術(shù)理論，通過在成形模具、粉末輸送、施壓動力、加熱形式等關(guān)鍵核心技術(shù)方面進(jìn)行科學(xué)集成整合，研究設(shè)計出一種具有精密模具近凈成形、粉末定量間歇裝填、液壓柔性壓制致密、分別加熱粉末模具、匹配銜接運(yùn)行參數(shù)等作業(yè)功能的粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形專用技術(shù)裝備，能獨(dú)立完成將鑰基合金粉末制成粉冶鑰基合金制件近凈成形坯體的技術(shù)作業(yè)全過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利擬解決的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明專利應(yīng)用粉末冶金溫壓近凈成形技術(shù)理論，通過有針對性在成形模具、粉末輸送、施壓動力、加熱形式等關(guān)鍵核心技術(shù)方面進(jìn)行科學(xué)集成整合，形成一種具有精密模具近凈成形、粉末定量間歇裝填、液壓柔性壓制致密、分別加熱粉末模具、匹配銜接運(yùn)行參數(shù)等作業(yè)功能的粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形專用技術(shù)裝備，獨(dú)立完成將鑰基合金粉末制成粉冶鑰基合金制件近凈成形坯體的技術(shù)作業(yè)全過程，解決好成形坯體存在的材質(zhì)強(qiáng)度和密度較低、組料組元分布不均、形狀尺寸質(zhì)量較差等制造質(zhì)量問題，解決好成形坯體內(nèi)極易產(chǎn)生膨脹、縮松、氣泡、裂紋、夾層等組織結(jié)構(gòu)缺陷問題。
[0007]本發(fā)明專利解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案。
[0008]本發(fā)明專利解決的技術(shù)問題，通過采取研究設(shè)計出一種粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床予以解決。
[0009]粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床，是一種通過對鑰基合金粉末進(jìn)行液壓柔性溫壓強(qiáng)力壓制致密作業(yè)過程，制成粉冶鑰基合金制件近凈成形坯體的專用技術(shù)裝備。依據(jù)的技術(shù)理論是。
[0010]鑰基合金粉末加熱到115?120°C時，在合金粉末顆粒內(nèi)會產(chǎn)生出一種激活能。這種激活能可以提高合金粉末顆粒之間的機(jī)械嚙合力和表面原子吸引力，經(jīng)強(qiáng)力壓制致密作業(yè)后能有效增加成形坯體強(qiáng)度；這種激活能還可以提高合金粉末顆粒的流動性，在強(qiáng)力壓制致密作業(yè)過程中能有效提高合金粉末顆粒移動的潤滑性，減小摩擦阻力，有效增加成形還體密度。在強(qiáng)力壓制致密過程中，對鑰基合金粉末以3_ / min的穩(wěn)定均勻作業(yè)速度，施加600Mpa強(qiáng)大柔性作業(yè)壓力，能使受壓合金粉末顆粒都產(chǎn)生較大幅度的位移和形變；在此過程中，所有合金粉末顆粒都會連續(xù)不間斷發(fā)生從彈性變形向塑性形變演進(jìn)并最終完成脆性斷裂；在此過程中，合金粉末顆粒會連續(xù)不間斷進(jìn)行位序重排，小粒度合金粉末顆粒會自動填充在大粒度合金粉末顆粒的間隙中，可以有效提高成形坯體的密度和均質(zhì)程度；在此過程中，由于多種因素綜合作用，合金粉末顆粒之間的聯(lián)結(jié)力逐步增強(qiáng)，粉末體積逐漸縮緊，最終形成具有一定形狀尺寸、有較高強(qiáng)度密度的成形坯體。將鑰基合金粉末強(qiáng)力壓制致密成粉冶鑰基合金制件近凈成形坯體，要求壓制致密成形壓力必須足夠強(qiáng)大持久，各向等量均衡；如果施加壓力不足，或壓力不均，時間不夠，都會使一部分合金粉末顆粒僅僅發(fā)生彈性變形，尚未產(chǎn)生塑性形變，更末形成脆性斷裂，解除壓力后僅僅發(fā)生彈性變形的合金粉末顆粒就有可能發(fā)生反彈或恢復(fù)原狀，在成形坯體內(nèi)就可能因此出現(xiàn)膨脹、縮松、氣泡、裂紋、夾層等鑰織結(jié)構(gòu)缺陷。
[0011]本發(fā)明專利依據(jù)粉末冶金溫壓成形技術(shù)理論，獨(dú)創(chuàng)設(shè)計的粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床，包括機(jī)床床身、精密成形模具、粉末輸送裝置、加熱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱控制裝置等作業(yè)功能部件。
[0012]所述的機(jī)床床身，選擇使用碳結(jié)鋼鋼板和型材制成，用全約束焊接方法焊裝固定成剛性整體，在機(jī)床床身上設(shè)有制件成形坯體出料口和接料盤；機(jī)床床身以承載方式連接安裝全部作業(yè)功能部件，形成粉末冶金用液壓柔性溫壓近凈成形機(jī)床的整機(jī)形象。
[0013]所述的精密成形模具，由模具底座、模具壁板、模具頂蓋、模具胎體、制件連接口成形芯棒、粉末填裝腔、出料口封閉堵塞等功能部件組成，通過模具底座安裝固定在機(jī)床床身的臺面上。在模具底座上設(shè)有制件成形坯體出料口，與鉸接安裝固定在模具底座下方的出料口封閉堵塞滑動配合，在模具頂蓋上方安裝固定有粉末輸送裝置的粉末填料管，在模具底座和模具頂蓋上均設(shè)有移動壓板活動槽，活動槽內(nèi)設(shè)有左右成形油缸行程限位擋塊。模具胎體，設(shè)計成左右對稱可移動分離或?qū)娱]合的結(jié)構(gòu)布置形式，由左右內(nèi)胎體、左右外胎體、左右下密封連接蓋板、左右上密封連接蓋板、左右移動壓板組成；在左右下密封連接蓋板和左右內(nèi)胎體的下部，分別制成頂端各有65°角的圓錐形空腔做左右模具胎體的制件成形坯體出料口，與模具底座上設(shè)有的制件成形坯體出料口相銜接；在左右內(nèi)外胎體之間形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝固定有加熱系統(tǒng)的模具電加熱器件；左右移動壓板分別安裝固定在左右外胎體上，與液壓系統(tǒng)的左右成形油缸壓頭相連接，在左右成形油缸驅(qū)動下可以帶動左右模具胎體在移動壓板活動槽內(nèi)進(jìn)行分離或?qū)娱]合移動。制件連接口成形芯棒，垂直安裝固定在粉末輸送裝置的填料活塞下方；制件連接口成形芯棒的外形形狀及尺寸根據(jù)使用用戶圖紙，充分考慮制件成形坯體在燒結(jié)定型過程中形體體積收縮率、孔隙度等因素后，按近凈成形原則設(shè)計制造。粉末填裝腔，由制件近凈成形坯體外形形狀經(jīng)左右內(nèi)胎體移動開、合后形成；制件近凈成形坯體的外形形狀及尺寸根據(jù)使用用戶圖紙，充分考慮制件成形坯體在溫壓近凈成形和燒結(jié)定型過程中形體體積收縮率、孔隙度等因素后，按近凈成形原則設(shè)計出制件近凈成形坯體模型，以左右對稱分型形式分別刻制在左右內(nèi)胎體上；由左右內(nèi)胎體實現(xiàn)無縫隙對接閉合后形成的粉末填裝腔，是制件近凈成形坯體的最終定形模腔，由左右內(nèi)胎體移動分離定位后形成的粉末填裝腔，是制備制件近凈成形坯體裝填所需全部鑰基合金粉末的最初填裝腔；左右內(nèi)胎體分離移動的最終定位位置，根據(jù)制件近凈成形坯體模型總?cè)莘e、所需全部鑰基合金粉末總重量、初始松裝密度、制件連接口成形芯棒體積等條件因素經(jīng)計算后確定，并在移動壓板活動槽內(nèi)的最終定位位置處，安裝固定左右成形油缸行程限位擋塊。出料口封閉堵塞，設(shè)計成頂端呈130°角的圓錐柱體結(jié)構(gòu)形式，通過90°旋轉(zhuǎn)彈簧以活動旋轉(zhuǎn)形式安裝布置在模具底座下方，通過連桿機(jī)構(gòu)分別與成形油缸、填料油缸相連接，形成作業(yè)運(yùn)行連鎖互動。當(dāng)左右成形油缸帶動左右模具胎體進(jìn)行分離移動到達(dá)限位位置開始實施制件近凈成形坯體出料作業(yè)時，出料口封閉堵塞在旋轉(zhuǎn)彈簧拉動下，快速旋轉(zhuǎn)90°角完全讓開制件成形坯體出料口，使制件近凈成形坯體能順利無阻擋掉落到接料盤內(nèi)；當(dāng)準(zhǔn)備實施粉末加料作業(yè)時，出料口封閉堵塞在旋轉(zhuǎn)彈簧驅(qū)動下，快速旋轉(zhuǎn)90°角完全封閉堵嚴(yán)由左右模具胎體分離移動后形成的制件成形坯體出料口，使裝填在粉末填裝腔內(nèi)的鑰基合金粉末不能外泄；在左右模具胎體進(jìn)行對接閉合移動過程中，出料口封閉堵塞憑借頂端設(shè)有130°角的圓錐柱體結(jié)構(gòu)形式，在強(qiáng)大對接閉合移動壓力的擠壓下，出料口封閉堵塞被逐漸向下方擠出制件成形坯體出料口，即保證了對粉末填裝腔進(jìn)行連續(xù)完全封閉，防止鑰基合金粉末外泄，又實現(xiàn)了左右內(nèi)胎體完全對接閉合，完成對鑰基合金粉末進(jìn)行強(qiáng)力壓制致密成形作業(yè)。
[0014]所述的粉末輸送裝置，由粉末填料管、填料活塞、填料油缸、粉末貯存加熱筒組成。粉末填料管，垂直安裝固定在模具頂蓋上，在粉末填料管內(nèi)滑動安裝布置有填料活塞，填料活塞下端垂直焊裝固定有制件連接口成形芯棒，填料活塞上端焊裝固定有油缸連接座。填料油缸，通過缸體安裝固定在粉末填料管上端的封蓋上，軸桿與填料活塞上端的油缸連接座相鉸接；在填料油缸缸體上設(shè)有進(jìn)油管頭和出油管頭，分別通過液壓油管與液壓系統(tǒng)的換向閥相連接。粉末貯存加熱筒，以傾斜35°角焊裝固定在粉末填料管下部，粉末貯存加熱筒由內(nèi)筒和外筒組成，在內(nèi)筒和外筒之間形成的環(huán)形空腔內(nèi)安裝固定有加熱系統(tǒng)的粉末電加熱器件，在粉末貯存加熱筒