一种实现金属间化合物高性能振压成形设备及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属间化合物振压成形技术领域，特别涉及一种实现金属间化合物高性能振压成形设备及其使用方法。
【背景技术】
[0002]成形过程是粉末冶金生产过程中的一个重要环节，也是制备金属间化合物制品的一个重要环节。对成形后的压坯进行烧结和后处理可以获得全致密的粉末产品，目前的研究主要集中在烧结的环节，而对成形过程的研究则比较少，尤其是综合了从初始的金属粉末充填到其在模具内的传输再到在外部能量作用下紧实的高密度成形设备并未见相关报导。实际上，密度相对较低的压坯虽然通过烧结可以实现全致密，但需要的烧结温度高、烧结时间长，因此能耗大，环境污染严重，生产成本很高。虽然通过高速压制获得的压坯密度较高，但由于其通常只着重于压制的过程，对压制前易形成团聚的细粉则无法有效消除由金属粉末间的弱的作用力(如范德华力、毛细血管力及静电力等)形成的金属粉末的团聚，从而导致压坯内部的密度及应力分布不均匀，这不但可能会引起压坯掉边、掉角和裂纹，也会引起产品烧结收缩不均，造成产品性能不均匀或变形与开裂。而压坯密度的均匀性，首先取决于金属间化合物充填过程的均匀性，这一点在绝大部分的金属间化合物成形过程中均没有考虑。同样，从金属间化合物在模具内的传输到在外部压力作用下的紧实，除自身的性能外，金属粉末颗粒之间的重排也十分关键，因此必须采取一定的措施加速粒子之间的重排，从而促进粒子间孔隙的填充，实现压坯的致密化，而这一点在现有的实验中也未充分体现；同时现有的设备均需要电力系统供电，当设备在运转时如出现停电的时候，造成设备停止作业，同时由于设备的停运造成金属粉末的成形过程终止，进而压坯不能二次使用和成形，只能重新将其制成颗粒粉体，然后再将其进行振动按压成形，这样就造成了成本大大的增加，工艺流程的繁琐，同时也延误了产品的生产时间，为企业带来不可弥补的损失;现有的设备均通过线缆进行数据传输，当线缆损坏不仅造成了维修成本的增加，同时还造成采集数据输出的延迟，甚至是数据丢失现象的发生，这样不仅仅能造成数据分析错误，也造成产品信息不准确，生产出来的产品不符合生产要求，为企业带来巨大的经济损失，同时现有的设备的线缆安装复杂，大大增加了劳动强度，增加了设备的占地空间，为企业带来一定的影响，延误了安装期限。
[0003]实际上金属间化合物冷态成形的过程十分关键，它决定了未来产品烧结的工艺制度以及最终产品的质量。一个密度高、内部密度及应力分布均匀的高质量压坯通常可以不烧结(近、净成形)或很少的烧结(烧结温度可以很低，烧结时间也可以大大缩短)就可以实现全致密，同时烧结后可以不加工或很少加工，因此，大大降低了生产成本，并提高了产品质量。冷态成形的过程包括金属粉末在模具内的初始充填、金属粉末在模具内的传输及在外部能量作用下的紧实三个环节，目前国内外的研究大多集中在第三个环节，虽然采用特殊的压制方式可以获得较高的压坯密度，但由于对前两个环节准备不足，因此导致对细粉的压坯质量控制不好，造成最终的粉末产品质量不稳定。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种结构简单、科学实用、节能环保，确保供电系统通畅、采集数据精准的实现金属间化合物高性能振压成形的设备及其使用方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0006]—种实现金属间化合物高性能振压成形设备，包括:
[0007]振压装置，所述振压装置包括机座、机械振动装置、液压系统、超声波振动装置和电磁加热器；
[0008]数据采集系统，所述数据采集系统包括数据分析系统和无线数据采集装置；
[0009]能源动力系统，所述能源动力系统包括电动机、轴承座装置、变频控制系统、太阳能电池板组和蓄电池。
[0010]所述振压装置包括:
[0011]机座，所述机座由工作台和支撑柱构成用于安置机械振动装置的框架结构；
[0012]机械振动装置，所述机械振动装置包括振动台、夹具和模具组件，机械振动装置通过振动台固定在机座上，夹具位于机械振动装置的振动台上，模具组件位于夹具上；
[0013]液压系统，所述液压系统包括液压站和油缸，油缸固定在夹具下部；
[0014]超声波振动装置，所述超声波振动装置与模具组件相连接；
[0015]电磁加热器，所述电磁加热器与模具组件相连接。
[0016]所述振动台包括:
[0017]底板，所述底板下表面固定在机座上，底板上表面固定有导轨，底板中间设有穿透圆孔D;
[0018]水平方向的X向振动导板，所述X向振动导板下表面固定有与底板的导轨相配合的多个滑块，X向振动导板上表面固定有导轨，X向振动导板在X方向电动机的驱动下通过滑块沿着导轨作水平方向运动，X向振动导板一侧与撞块连接，相对一侧与复位弹簧连接，撞块与固定在电动机驱动轴上的偏心套接触来驱动振动装置在水平方向上的振动，X向振动导板中间设有穿透圆孔C;
[0019]水平方向的Y向振动导板，所述Y向振动导板下表面固定有与X向振动导板的导轨相配合的多个滑块，Y向振动导板在Y方向电动机的驱动下通过滑块沿着导轨作水平方向运动，Y向振动导板一侧与撞块连接，相对一侧与复位弹簧连接，撞块与固定在电动机驱动轴上的偏心套接触来驱动振动装置在水平方向上的振动，Y向振动导板中间设有穿透圆孔B;
[0020]缓冲板，所述缓冲板中间设有穿透圆孔A，缓冲板表面设有夹具安装孔B，缓冲板设置在Y向振动导板上方，以减轻竖直振动过程中对Y向振动导板的冲击；
[0021]装置固定板，所述装置固定板缓冲板表面设有夹具安装孔A，装置固定板上表面固定有多个滑动导套，滑动导套的上端与弹簧的下端接触，装置固定板下表面的下顶杆与Z方向电动机相连接；
[0022]多根竖直方向的Z向振动导柱，所述Z向振动导柱竖直固定在X向振动导板的上表面，每根Z向振动导柱都与装置固定板的滑动导套相配合，Z向振动导柱顶部与弹簧上端的夹紧器固定连接，在Z方向电动机的驱动下实现装置固定板通过滑动导套沿着导柱的Z方向运动。
[0023]所述夹具包括:
[0024]夹具底板，所述夹具底板上表面固定有液压系统油缸；
[0025]夹具顶板；
[0026]夹具支撑杆，所述夹具支撑杆有四根，四根夹具支撑杆底端分别依此穿过夹具底板、装置固定板、缓冲板通过螺帽固定连接，四根夹具支撑杆顶部穿过夹具顶板通过螺帽固定连接；
[0027]位移检测装置，所述位移检测装置设置在其中的一个夹具支撑杆上，用来测定模具组件的位移；
[0028]下压力传感器，所述下压力传感器的下表面通过垫板与油缸顶端相连接，下压力传感器的上表面通过托板与模具组件的下端相连接；
[0029]上压力传感器，所述上压力传感器的上表面固定在夹具顶板的下表面上，下表面与模具组件的上端相连接。
[0030]所述位移检测装置包括:
[0031]限位套，所述限位套固定在夹具支撑杆上；
[0032]位移传感器；
[0033]定位器，所述定位器两端为圆套结构，两个圆套之间通过连接板连接，连接板上设有椭圆形长条孔，定位器一端套在限位套上方的夹具支撑杆上，另一端与位移传感器底端相连接；
[0034]位移测量板，所述位移测量板一端固定在下压力传感器和托板之间，另一端与位移调整螺钉相连接，位移调整螺钉一端穿过定位器的另一端与位移传感器相连接，另一端通过位移调整螺母固定。
[0035]所述模具组件由凸模、凹模、起模器和垫片组成，所述凸模分为上凸模和下凸模；起模器分为上起模器和下起模器;垫片分为上垫片和下垫片。
[0036]所述数据采集系统包括:
[0037]数据分析系统，所述数据分析系统由数据转换模块和远程计算机组成，数据转换模块实现对所采集信号进行转换，最终在远程计算机终端上实现金属粉末压制过程中宏观性能演变的适时可视化；
[0038]无线数据采集装置，所述无线数据采集装置包括蓝牙发送器、蓝牙接收器和嵌入式微电脑，嵌入式微电脑分别与蓝牙发送器、上压力传感器、下压力传感器和位移传感器相连接，蓝牙发送器与蓝牙接收器相通讯，蓝牙接收器与远程计算机相连接。
[0039]所述能源动力系统包括:
[0040]轴承座装置，所述轴承座装置包括轴承座和穿过轴承座的连接轴，连接轴一端连接有皮带轮，连接轴的另一端通过偏心套与轴承相连接；
[0041 ]电动机，所述的电动机有三个，分别是水平X向电动机、水平Y向电动机和竖直Z向电动机实现各个方向不同振幅的振动，每个电动机的输出轴均与不同偏心度的偏心轴套实现各个方向的振动；
[0042]变频控制系统，所述变频控制系统的变频器柜与电动机相连接，每个电动机都配有各自的变频器柜的变频调速器来控制其转数，实现不同振动参数的输入，每个变频器柜内的PLC设置一个控制各自电动机的自动控制开关，实现该设备的自动执行功能；
[0043]太阳能电池板组，所述