一种碳还原钽铌金属条中的自动成型设备的制作方法

本发明涉及一种碳还原钽铌金属条中的自动成型设备。

背景技术：

碳还原钽铌金属条，是eb法生产钽铌金属生产中的主要原料，也是钽铌粉末冶金的主要原料。碳还原钽铌金属的方法主要有两种方法：

一步还原法，其反应原理是：

ta2o5+5c=2ta+5co

nb2o5+5c=2nb+5co

其过程是：将钽铌氧化物与碳粉混合后，压制成条，在高温高真空下还原成碳、氧不太合适的金属条，经过氢化、破碎、脱氢制成相应的金属粉末，根据其中的氧、碳含量配入少量的钽铌氧化物或碳粉，经过再次成型，压成条，经过高温、高真空烧结成碳氧含量合适的钽铌金属条。

两步还原法，其反应原理是：

ta2o5+7c=2tac+5co

nb2o5+7c=2nbc+5co

5tac+ta2o5=7ta+5co

5nbc+nb2o5=7nb+5co

其过程是：将钽铌氧化物与碳粉混合，在氢保护气氛下，先还原成相应的碳化钽或碳化铌粉末，在将碳化钽或碳化铌与相应的钽铌氧化物混合，压制成型后，在高温高真空下还原成碳氧含量不太合适的钽铌金属条，在经过氢化、破碎、脱氢等工艺制成相应的金属粉末，根据其中的碳氧含量，配入钽铌氧化物或碳化物，通过再次成型，在经过高温、高真空烧结成碳氧合适的钽铌金属条。

两种制取钽铌金属条的方法各有优缺点，在正常生产中会根据客户要求进行选择，但两种方式都必须经过两次压制成型。

传统的压制成型方式是在带侧压的，最高500吨压力的油压机上进行的，其过程是：

1、称取一定重量的物料，倒入模腔中，放好上模。

2、将模具移入油压机中。

3、启动侧压缸，将模具一个侧边顶住，另一个侧边是靠在阻挡块上面的，压力一般在200吨～500吨可调。

4、启动顶压缸，将上模压紧到设定压力，一般在300吨～500吨可调；保持一定时间。此油压即压制成型时，只有上压头产生压力，来将粉体成型。

5、撤销顶压缸压力，撤销侧压缸压力，将模具移出油压机。

6、拆开模具，取出成型好的料，放置到规定位置，复原模具。

7、倒入称量好的物料于模腔中，放好上模，如此周而复始。

由于该生产过程必须至少两人配合才能完成，每根条的成型时间长，每次都需要拆装模具，人工体力消耗比较大，生产效率低下。老式设备安全防护措施差，操作时需要高度精力集中。带侧压的油压机体积庞大，结构比较复杂，且压力是单侧的。几十年来，尽管有所改进，但没有根本性的变化。

技术实现要素：

本发明的目的就在于提供一种碳还原钽铌金属条中的自动成型设备，可实现定量加料、自动成型、自动分模、移出成型条、自动合模，具有减少人工体力消耗、缩短成型周期、提高生产效率的特点，设备成本低，模具制作、更换简单，且安全、可靠。

实现上述目的而采取的技术方案，一种碳还原钽铌金属条中的自动成型设备，包括油压机、液压站、模具和控制系统，所述油压机包括上压板、可移动底座以及位于可移动底座内的下压板，所述模具包括上瓣模具、下瓣模具、左瓣模具和右瓣模具，左瓣模具和右瓣模具为“l”型，“l”型左瓣模具和右瓣模具的短边上设有定位销，在“l”型长边上设有对应的定位孔，所述上瓣模具固定在油压机的上压板上，下瓣模具固定在油压机的下压板上，所述左瓣模具和右瓣模具设置在油压机的可移动底座上，所述控制系统包括plc控制器。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1、结构简单，可靠性高，易于实现；

2、上下双向压制比单向压制的条的密度更均匀；

3、plc控制，可实现定量加料、自动成型、自动分模、移出成型条、自动合模；

4、具有减少人工体力消耗、缩短成型周期、提高生产效率的特点，且安全、可靠；

5、设备本体成本低，模具制作成本低，更换维修简单。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的模具结构示意图；

图3为本发明中的模腔剖面结构示意图；

图4为本发明中的液压站控制输出原理示意图；

图5为本发明中的控制系统原理示意图。

具体实施方式

一种碳还原钽铌金属条中的自动成型设备，包括油压机1、液压站2、模具3和控制系统4，所述油压机1包括上压板102、可移动底座101以及位于可移动底座101内的下压板103，如图1所示，所述模具3包括上瓣模具31、下瓣模具32、左瓣模具33和右瓣模具34，左瓣模具33和右瓣模具34为“l”型，“l”型左瓣模具33和右瓣模具34的短边上设有定位销331，在“l”型长边上设有对应的定位孔341，如图2、图3所示，所述上瓣模具31固定在油压机1的上压板102上，下瓣模具32固定在油压机1的下压板103上，所述左瓣模具33和右瓣模具34设置在油压机1的可移动底座101上，所述控制系统4包括plc控制器。

所述液压站2分别经手动压力调节阀26和plc控制开关25输出四路控制单元，四路控制单元分别连接上瓣模具31、下瓣模具32、左瓣模具33和右瓣模具34，如图4所示。

所述控制系统4包括主控板、人机交换设定面板和plc控制器，plc控制器输出包括液压站输出控制、红外安全控制、进料螺旋推料器控制、加料口移动控制、油压机的可移动底座控制和成型钽铌物料条推出杆控制，如图5所示。

实施例

本装置的定量加料是通过设定螺旋推料器的推料时间来实现的。

本装置采用的模具分为上瓣模具31、下瓣模具32、左瓣模具33、右瓣模具34，其中左瓣模具和右瓣模具为“l”型，在“l”型的短边上带有定位销331，在“l”型的长边上有对应的定位孔341。且上瓣模具31是固定在油压机1的上压板102上，下瓣模具32固定在可移动底座101中的一个可上下移动的下压板103上。左瓣模具33、右瓣模具34是在可移动底座101的平面上。正常情况下，下瓣模具32在下压板103的作用下，升起一个高度，进入左右模具合拢后形成的空间内，从而形成一个敞口的腔体。生产过程中，工艺要求对于压条的长宽数据是确定的，对于不同松装密度的粉体，可通过调整压条的高度来调节压条的重量；压条的高度可由下模具升起的高度确定。如图3所示。

本装置的液压站2有四路输出，分别对应于上瓣模具31、下瓣模具32、左瓣模具33和右瓣模具34，四路输出顺序由plc控制，如图4示，同时通过控制下模的起始位置，在一定范围内控制不同重量的成型条要求。

本装置的光学安全控制是通过紧靠在油压机周边设置4条红外线形成一个安全区域，一旦有物体遮断，声光报警提示会响起，同时停止下一步动作。解除报警后，方可进行下一步动作。

本装置的成型方法和过程如下：

1、将混合好的待成型粉体倒入料仓内，启动螺旋推料器，使得推料器内充满物料。

2、可移动底座后移到起始位置，此时左瓣模具、右瓣模具在固定位置合瓣，下瓣模具高度已经根据工艺设计调整到合适位置。

3、螺旋推料器启动一定时间，同时出料口由前向后移动，移动速度，时间等可在程序中设定，在保证物料均匀加入、加满模腔的同时，由于出料口的末端有一块扫料软板，可以将左右模具上洒落的物料清扫干净。

4、可移动底座连同加好料模具一起前移入到油压机的固定位置。

5、液压站左右路打开，推动压板将左瓣模具和右瓣模具顶死，压力可以根据需求在100～300吨可调，压力可在液压泵站中设定。

6、液压站上路打开，上压板下移，待上模具进入模腔，液压站下路打开，下压板上移；上下压板同时启动，带动上下模具一起加压，上下压力是同值的，压力可以根据需求在100～500吨之间调节，压力可在液压泵站中设定。

7、压力到达设定值，保压5～15秒，保压时间在程序中设定。

8、保压结束，上压板带动上瓣模具退出模腔；左、右压板回撤带动左瓣模具和右瓣模具移开。下压板下移合适距离（此距离在程序设置中设定），使得下瓣模具的上表面与底座表面平齐，推料杆伸出，将成型好的物料条推出到安全位置。

9、操作人员将物料条拿起，放置到指定位置。

10、红外线检测系统检测危险区内正常，液压站左右路启动，液压板将左瓣模具、右瓣模具合模，液压站下路启动，压板将下瓣模具推进到合适位置；此时压力全部是保持在设定的低压状态。

11、可移动底座后移到起始位置，准备压下一根条。

以二次碳还原铌条中，碳化铌还原氧化铌为例

已经混合好的碳化铌和氧化铌共计200kg，先取50kg倒入料仓。启动自动车型机，使螺旋推料器的腔体中充满物料。手动调节、并设定好需要压制条的高度为16mm，设定每根条重量为0.7kg，设定好左右压力各150吨，上下压力各300吨，保压15秒。程序启动，自动成型机按照上述方法和过程进行。

整个过程中，每根条的成型时间为1分钟，只须1人取出成型好的条即可。成型条重量偏差小于10%；压制40根条后，停机，再倒入50kg混合好的物料与料仓中，程序继续启动运行。如此往返，直到料仓中的物料结束。

比较例：原料与实施中的物料相同，总计100kg

一号员工将混合好的物料在料斗中称取0.7kg，2号员工将模具合拢，放置好。1号员工将物料倒入模腔内，并将物料刮平，刮均匀。2号员工将上模装入模腔，启动送料机，将装好料和上模的模具移入油压机内，启动油压系统，侧压板伸出，将模具侧边压紧，压力250吨，上压板下移，将上模压紧，直至达到设定压力300吨，保压15秒。上压板退出，侧压板退出，送料机反转，将成型好的模具移出到固定位置，拿出上模，取下侧模，拔出两头挡板，1号员工取出压制好的条，放置到指定位置，2号员工清理底板，将模具合拢，1号员工倒入称量好的物料，如此往复。

此过程中，必须两位员工配合作业，每个成型好的条之间重量偏差几乎没有。每根成型条的完成时间大概在2～5分钟，熟练工平均在3分钟，不熟练的在5分钟甚至更多。整个过程中，对人员水平要求比较高。