粉末温压近净成形钼基稀土合金顶头及制备技术的制作方法_4

文档序号:9296569阅读:来源:国知局
120°角等分位置安装固定,通过总接线盒(3)与设置在操纵控制装置(I)内的他激式超声波发生器相连接,把超声电能转换成具有相当功率能量的超声波,穿透混合罐罐体(11)向进入混合罐内的粉雾状金属粉末辐射传导,使金属粉末微粒产生高频振动并传递巨大能量,产生位移效应,弓丨发金属粉末微粒发生移动、碰撞、破裂等结构性变化。
[0055]真空抽气泵(6)和氢气注气泵(12),分别安装固定在混合罐罐体(11)的上部和下部。为保证金属钥粉末纯度,在混配加料前制造出真空加料作业环境,在进行分散均质搅拌混合作业过程中选择使用氢气做为保护气体;真空抽气泵(6)和氢气注气泵(12),分别承担提供真空加料作业环境和注入保护气体氢气的作业功能。
[0056]金属粉末雾化加料器(7),由金属粉末储存罐、粉末高压喷雾泵、粉末喷射头组成;设计配置有6台,以同心圆60°角等分位置安装固定在混合罐罐盖(9)上,其中2台用于分别装入不同粒度的金属钥粉末,其余4台用于分别装入4种稀土粉末;在进行分散均质搅拌混合作业时,同时将6种单质粉末以粉雾状态按混配比例连续喷射进混合罐内,使6种单质粉末都能以粉雾形态自始至终都参加到固相分散均质搅拌混合作业全过程。
[0057]搅拌分散器(4),安装固定在混合罐罐盖(9)中心位置上,选择变频电机做驱动动力源,可以根据混配需要做出不同转速变化的实时在线调整;在搅拌轴上安装固定有2组均呈上下双层布置、各组均设有2个反向安装的齿爪型搅拌分散盘,在每个搅拌分散盘的周边和盘面上都安装固定有2排齿爪。搅拌分散器(4)的高速旋转运动,能使安装布置在齿爪型搅拌分散盘周边和盘面上的齿爪获得极高的线速度,提高切割撞击雾化金属粉末颗粒的高频率,产生出对金属粉末颗粒极强的高速剪切力、离心挤压力等动态能量,促使金属粉末颗粒发生移动、碰撞、破裂等结构性变化。
[0058]操纵控制装置(I ),由他激式超声波发生器和自动控制器两部分组成,制做成操纵控制柜形式单独安装固定,通过导线束(2)与混合罐罐体(11)上的总接线盒(3)相连接。他激式超声波发生器,由信号源、功率放大、输入输出、控制等四种主要工作部件组成,采用基于单片机CAT89C51的数字波形发生器产生正弦波,由功率晶体管进行线性功率放大,通过高频变压器和相关电路器件,把超声电能耦合到板式超声波换能(5)器上,达到隔离和阻抗匹配。自动控制器,设计成具有工业控制单片机编程、信号现场在线采集处理、数据存储备份处理、LED屏幕显示、键盘输入、指令输出等自动控制功能;通过导线束(2)与总接线盒
(3)相连接,再由总接线盒(3)分别与各作业功能部件的电机、电动蝶阀、电磁开关等驱动部件相连接。
[0059]如附图1、附图3所示,所述的柔性温压近净成形工艺技术单元(III),由独创设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床独立完成。粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床,由机床床身(15)、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置
(30)等作业功能部件组成。
[0060]机床床身(15),选择使用碳结钢钢板和型材制成,用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体,在机床床身(15)上设有成形坯体出料口和接料盘;机床床身(15)以承载方式连接安装全部作业功能部件,形成粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的整机形象。
[0061]精密成形模具,由模具底座(29)、模具壁板、模具顶盖(20)、模具胎体、顶头连接口成形芯棒(25 )、粉末填装腔(26 )、出料口封闭堵塞(16 )等功能部件组成,通过模具底座
(29)安装固定在机床床身(15)的台面上。在模具底座(29)上设有顶头成形坯体出料口,与铰接安装固定在模具底座(29)下方的出料口封闭堵塞(16)滑动配合,在模具顶盖(20)上方安装固定有粉末输送装置的粉末填料管(23 ),在模具底座(29 )和模具顶盖(20 )上均设有移动压板活动槽,活动槽内设有左右成形油缸(18)行程限位挡块。模具胎体,设计成左右对称可移动分离或对接闭合的结构布置形式,由左右内胎体(28)、左右外胎体(19)、左右下密封连接盖板(17)、左右上密封连接盖板、左右移动压板(27)组成;在左右下密封连接盖板(17)和左右内胎体(28)的下部,分别制成顶端各有65°角的圆锥形空腔做左右模具胎体的顶头成形坯体出料口,与模具底座(29)上设有的顶头成形坯体出料口相衔接;在左右内外胎体(28、19)之间形成的环形空腔内,安装固定有加热系统的模具电加热器件;左右移动压板(27)分别安装固定在左右外胎体(19)上,与液压系统左右成形油缸压头相连接,在左右成形油缸(18)驱动下可以带动左右模具胎体在移动压板活动槽内进行分离或对接闭合移动。顶头连接口成形芯棒(25),垂直安装固定在粉末输送装置的填料活塞(24)下方;成形芯棒(25)的外形形状及尺寸,根据国家相关标准或使用用户图纸,充分考虑顶头成形坯体在烧结定型过程中形体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计制造。粉末填装腔(26),由顶头近净成形坯体外形形状经左右内胎体(28)移动开、合后形成;顶头近净成形坯体的外形形状及尺寸,根据国家相关标准或使用用户图纸,充分考虑顶头成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中坯体体积收缩率、孔隙度等因素后,按近净成形原则设计出顶头近净成形坯体模型,以左右对称分型形式分别刻制在左右内胎体(28)上;左右内胎体(28)实现无缝隙对接闭合后形成的粉末填装腔(26),是制备顶头近净成形坯体的最终定形模腔,左右内胎体(28)移动分离定位后形成的粉末填装腔(26),是制备顶头近净成形坯体装填所需全部钥基稀土合金粉末的最初填装腔。出料口封闭堵塞(16),设计成顶端呈130°角的圆锥形柱体结构形式,通过90°旋转弹簧以活动旋转形式安装布置在模具底座(29)下方,通过连杆机构分别与成形油缸(18)、填料油缸(22)相连接,形成作业运行连锁互动。
[0062]粉末输送装置,由粉末填料管(23 )、填料活塞(24 )、填料油缸(22 )、粉末贮存加热筒(21)组成;通过粉末填料管(23 )垂直安装固定在模具顶盖(20 )上。粉末填料管(23 )内滑动安装布置有填料活塞(24),填料活塞(24)下端垂直焊装固定有顶头连接口成形芯棒
(25),填料活塞(24)上端焊装固定有油缸连接座。填料油缸(22)缸体安装固定在粉末填料管(23 )上端的封盖上,填料油缸(22 )轴杆与填料活塞(24 )上端的油缸连接座相铰接,填料油缸(22)缸体上设有进油管头和出油管头,分别通过液压油管与液压系统的换向阀相连接。粉末贮存加热筒(21)以倾斜35°角焊装固定在粉末填料管(23)下部,粉末贮存加热筒(21)由内筒和外筒组成,在内筒和外筒之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的粉末电加热器件,在粉末贮存加热筒(21)上端焊装固定有粉末加料口 ;粉末贮存加热筒(21)的容积及规格尺寸,按生产制造粉冶温压近净成形钥基稀土合金顶头单件制品总重量,充分考虑坯体温压成形、烧结定型、商品整理等生产制造过程中的总损耗因素后,按钥基稀土合金粉末初始松装密度和全部粉末体积截面积加热所需时间,经计算后确定。
[0063]加热系统,由加热温度调控器、温度传感器、模具电加热器件、粉末电加热器件、监测仪表等零部件组成;加热温度调控器、监测仪表安装布置在操纵控制装置(30)内,温度传感器分别安装布置在左右内胎体(28 )和粉末贮存加热筒内筒上,模具电加热器件安装固定在左右内外胎体(28、19)之间形成的环形空腔内,粉末电加热器件安装固定在粉末贮存加热筒(21)内外筒体之间形成的环形空腔内。
[0064]液压系统,由液压油箱、液压油管、齿轮泵、换向阀、溢流阀、监测仪表、操纵杆、左右成形油缸压头、左右成形油缸(18)等液压元器件组成;操纵杆、换向阀、监测仪表安装布置操纵控制装置(30)内,液压油箱、齿轮泵、溢流阀安装布置在机床床身(15)内;左右成形油缸(18),通过左右油缸支架分别安装固定在精密成形模具左右两侧的机床床身(15)台面上,通过左右油缸压头分别与精密成形模具的左右移动压板(27)相连接;由左成形油缸压头、左成形油缸(18)、左成形油缸支架组成左向强力压制致密作业单元,由右成形油缸压头、右成形油缸(18)、右成形油缸支架组成右向强力压制致密作业单元;所有液压元器件均通过液压油管相互连通。当粉末输送装置完成向粉末填装腔(26)装填所需全部钥基稀土合金粉末、填料活塞(24)到达限定位置完全封闭堵严粉末贮存加热筒(21)出料口、粉末填装腔(26)内的钥基稀土合金粉末全部加热到115?120°C温度以后,开始实施液压柔性温压近净成形作业:同时启动左右两向强力压制致密作业单元,使左右成形油缸(18)都能以3mm/min的稳定均勻作业速度和600Mpa的强大柔性压制致密作业压力,从左右两个方向以等量均衡的速度和压力,均匀稳定地推动左右模具胎体对装填在粉末填装腔(26)内的钥基稀土合金粉末实施液压柔性温压近净成形作业压力。为使成形坯体内部组织结构得到更好稳定,采取长时间稳压、分阶段逐渐解压降压技术措施:在左右内胎体(28)实现完全对接闭合后,左右成形油缸(18)依然保持600Mpa作业压力继续施加在顶头近净成形坯体上;在此压力下稳压1min后,开始进行分阶段逐渐解压作业;第一阶段以25Mpa/min的卸压速率,减压到400Mpa后,稳压5min ;第二阶段以40Mpa/min的卸压速率,减压到240Mpa后,稳压3min ;第三阶段以60Mpa/min的卸压速率,再减压到120Mpa后,稳压3min ;第四阶段以60Mpa/min的卸压速率直接解除全部压力。
[0065]操纵控制装置(30),设计制成操纵控制柜形式,安装固定在机床床身(15)左端;在操纵控制柜内安装布置有加热温度调控器、换向阀等调整控制器件,在操作面板上安装布置有监测仪表、操纵杆、控制开关按钮等操纵监测器件。
[0066]如附图1所示,所述的连续逐次烧结定型工艺技术单元(VI),由有氢气气氛的低温烘烤炉、中温烧结炉、中频高温烧结炉等通用技术装备完成。
[0067]低温烘烤,在配置的氢气气氛低温烘烤炉中完成,使用较低温度进行低温烘烤作业;烘烤起始温度为室温;升温速率:25°C /min ;烘烤最高温度:70(TC ;达温后烘烤时间:60min ;氢气流量:0.8m3/h ;冷却方式:断电靠炉内自然降温冷却至180°C时出炉转序。
[0068]中温预烧结,在配置的氢气气氛中温烧结炉中完成,使用足够温度进行中温预烧结作业;中温预烧结起始温度:180°C ;升温速率:40°C /min ;预烧结最高温度:1150°C ;达温后预烧结时间:120min ;氢气流量:1.2m3/h ;冷却方式:断电靠炉内自然降温冷却到270°C后出炉转序。
[0069]中频高温烧结定型,在配置的氢气气氛中频高温烧结炉中完成,使用较高温度进行较长时间中频高温烧结定型作业,中频高温烧结起始温度:270°C ;升温速率分成三个阶段:30 °C /minX 1min ;40 V /minX 15min ;25 V /minX 27min ;高温烧结定型最高温度:18450C ;达温后烧结定型时间:180min ;
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