专利名称：用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统的制作方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金领域，具体涉及用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统。
背景技术：
以一次压制→烧结工艺生产高密度烧结钢零件的粉末冶金温压工艺于1994年在加拿大多伦多举行的PM2TEC94粉末冶金会议上由美国H C首次披露了这一新工艺的开发研究成果，这是进入20世纪90年代以来粉末冶金零件生产技术中最重要的一项技术发展，它使得较之粉锻、复压复烧、熔渗等工艺分别低80％，30％，20％的成本生产高密度异型复杂粉末冶金零件成为可能。温压工艺关键在于以较低的成本制造出高性能的铁基P/M零件。据统计，在全球有瑞典Hoeganaes公司，美国Hoeganaes公司和宾夕法尼亚Pressedmetals公司，瑞士SinterwerkeAG公司，加拿大魁北克金属粉末有限公司，台湾保来得公司等共建立了二十多条温压生产线，并能制造出30余种密度在7.25～7.60g/cm3的高密度铁基P/M零件，如电动工具用螺旋齿轮，轿车刹车定位螺母等。美国Ford汽车公司已将重达1.2kg的温压流体变速涡轮毂用在发动机上，在2000年轿车中P/M零件的应用水平达到22.8kg/辆，这在很大程度上得益于温压工艺。截止到2001年年初温压工艺在世界各地获得了很大的应用，具体见表1。近年来，国外先后制造出了电阻加热系统、微波加热系统、红外线加热系统、热油加热系统等。国际上现在可以产业化生产的温压设备主要有EL-TEMP、MICRO-MET、TPP300、TOP和Linde Metal/teknik温压加热系统，但微波加热系统和红外线加热系统报道很少。
表1各种加热系统的特点及典型应用
相对而言，国内对温压工艺和系统的研究起步较晚，除扬州保来得粉末冶金公司和宁波东睦粉末冶金公司已从境外引进温压工艺生产线外，现已开展了对温压工艺的研究，但系统地进行研究的深度和广度还不够。华南理工大学2000年研制出温压加热装置并获得了专利；该装置将加热后的温压用粉通过软管输送到模具中压制。中南工大粉末冶金国家重点实验室与东风汽车公司在国家“863”计划的资助下联合进行了温压工艺制造高密度铁基P/M轿车零件的项目研究。
发明内容
本发明的目的是在现有国、内外温压装置的基础上，发明一种造价较低、通用性强、性能达到同类产品国际先进水平且适合用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统。
本实用新型的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述粉末加温系统，主要包括储粉箱加热装置和送粉靴加热装置，所述储粉箱加热装置包括箱体内的电热均温器、导热器及热油循环机构，所述导热器一端接均温器，另一端接所述储粉箱出料口；热油循环机构包括内外两层箱体间的导热油和循环泵；所述送粉靴加热装置包括均温器、电热器和隔热屏，所述均温器外缘与所述送粉靴加热壁紧密贴合，所述加热壁的外侧设置有隔热屏，所述电热器与送粉靴结构相适应。
本加热装置采用电阻—热油混合加热，不仅结合了电阻加热速度快，结构简单，而且吸纳了热油加热系统温度均匀，动态性能稳定，热容量较大的优点；配以具有能与粉末冶金全自动压机上的PLC工控机进行通讯的通用可编程单片机控制器即可实现压制全过程的智能闭环自动控制，将现有的粉末冶金全自动压机改造成全自动温压压机。整个系统实现了粉末加温与控温以及供粉的动态平衡。该系统设计新颖合理、结构简单、温升快、粉末温度均匀精确，可完全满足粉末冶金科研、开发与研究以及粉末冶金零件生产厂工业化连续生产的需求，价格仅为进口设备的12％，具有较好的性能/价格比。
图1是本实用新型的储粉箱结构示意图主视图；图2是本实用新型的储粉箱结构示意图左视图；图3是本实用新型的送粉靴装配示意图；图4是本实用新型的送粉靴均温器结构示意图主视图；图5是本实用新型的送粉靴均温器结构示意图俯视图。
具体实施方式
本实用新型的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，主要包括储粉箱加热装置和送粉靴加热装置，其中储粉箱加热装置采用热油和电热均温器同时加热的方式，包括均温器4、导热器7、电热器8及热油循环机构，热油循环机构包括储油腔13、导热油6、循环泵5，储粉箱16外部敷以低导耐高温保温材料。现根据YA79-XXX型自动压机的要求设计出的储粉箱为例说明，如图1、图2所示，储粉箱16包括内外两层箱体，内箱体14成锥形结构，内层箱体14中储存并预热温压用粉，外层箱体15采用规则形状，内外箱体之间填充导热油6，形成储油腔13，在储油腔13上部安装有循环泵5，油温的均匀性由自循环油泵5完成；均温器4位于内层箱体14内挂轴3的下方，是利用铝合金散热片制成的槽状电加热均温器，在散热片中嵌入电阻丝等电阻加热元器件，与安装在储粉箱16外部的电热器8连接，实现温度的传递。另外，均温器4上安装有温度传感器，以便测量粉末预热的温度，防止预热温度过高。导热器7一端接均温器4，另一端接出料口10，以保持预热粉末温度稳定。为了便于更换导热油和防止过多的导热油溢出，在外箱体15上、下部分别设置有溢流口2和排油口9，同时设置有油窗11，以便于观察导热油的油量而及时添加导热油。在储粉箱16的上部还设置有排气口1。
该储粉箱体用在内、外箱体之间填充的导热油实现温度传递；内箱体的锥形结构可使粉末靠自重流动；同时外层箱体采用规则形状，除便于制造加工和加热器的安装外，它与内层箱体在底部形成更大的储油空间，能使内箱体中下部的粉末得到充分的加热；箱体内部的槽状电加热均温器根据温度扩散原理，将大体积粉末分割成小体积粉末体，因而增大了粉末与加热体的表面积，使粉末预热均匀，提高了预热速度，减少预热时间。另外，箱体上分别设置了三个温度传感器12分别反映箱体内金属粉末温度、导热油温度和缺粉时箱体内空气的温度，当粉末下降到一定高度时空气的温度会与金属粉末温度存在着差异，从而反映出是否需要添加温压粉，以保证系统的连续正常运行。
该储粉箱有效容积约30升，可储存粉末75Kg，以动态加热的方式可满足240kg/h的供粉要求，粉末的加温范围为室温～150℃，温度误差为±1.5℃；由于采用加热和热油循环整合方式，既减少了热量损失和油温的不均匀性，又避免了高温油在输送过程中的热量损失，又避开了在输送过程中的泄漏难题，且使整个结构紧凑，节约了占地空间，体现了小巧灵活的特点。
在温压装置中，送粉靴20是粉末输送和加热的关键部件之一，采用电阻加热专用均粉器的方式加热温压用粉，外部敷以低导耐高温保温材料，其加热装置装配原理如图3所示，包括均温器21、电热器23和隔热屏24，其中均温器21外缘与送粉靴加热壁25紧密贴合，电热器23与送粉靴20结构相适应，在送粉靴加热壁25的外侧设置有隔热屏24。如图4、图5所示，均温器21采用导热系数高的耐腐蚀材料，加工成蜂窝状结构，其轴截面为锥台结构，与送粉靴热配，其外缘设置有凹槽22，为到达更好的均温效果。
该送粉靴加热装置可以把经过预热的金属粉末均匀加热并控制在设定值±1.5℃，同时在送料油缸的推动下自动将粉末输送到阴模里。根据产品的大小和生产节拍，在送粉靴中安装相适应的电加热器，均温器21经储粉箱预热后的温压金属粉末通过硅橡胶软管输送到送粉靴20中，靠其自重及送粉靴20的振动流入均温器21的蜂窝状孔系中，而采用这种结构不仅增大了均温器21与粉末的接触表面积，而且将大体积粉末分割成小块体积，从而改善了温度分布均匀性，并提高了加热速度。
本粉末加温系统储粉箱采用热油和电热均温器同时加热的方式，外部敷以低导耐高温保温材料，主要功能是将粉末快速预热到一定的温度，并且尽最大可能减少热损失；送粉靴中采用电阻加热专用均粉器的方式加热温压用粉，外部敷以低导耐高温保温材料，以实现快速加热补偿送粉过程中的热损失并能精确控制粉末温度；对上模冲和阴模同样采用电阻加热，不仅可以实现模具快速加热，同时结构简单、节约安装空间，易于与控制系统对接；连接储粉箱和送粉靴的送粉管外部也敷以柔性低导耐高温保温材料。
温压工艺中，如何使粉末的温度精确控制在规定的范围内是设备的关键所在，本粉末加温装置只要配以具有能与自动压机PLC工控机通讯功能的通用可编程单片机控温器，就可对多点温度变化进行实时监控，确保控温精度。本装置的加热温度范围为室温～150℃，控温精度为±1.5℃。需要加热的部件有5个油箱、送粉靴、上模、阴模和电热均温器。测温点有9个，每个测温点的上、下限能分别设置，可以选择、显示各个测温点温度设置值和瞬时温度。根据工艺要求，当测温点达到规定值时给出信号，并发出控制信号通知压机开始工作，否则压机处于待机状态。
权利要求1.一种用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，主要包括储粉箱加热装置和送粉靴加热装置，其特征在于所述储粉箱加热装置包括内外两层箱体、位于内层箱体的槽状电热均温器、导热器及热油循环机构，所述导热器一端接均温器，另一端接所述储粉箱出料口；所述热油循环机构由所述内外两层箱体间的导热油和循环泵组成；所述送粉靴加热装置包括均温器、电热器和隔热屏，所述均温器外缘与所述送粉靴加热壁紧密贴合，所述加热壁的外侧设置有隔热屏，所述电热器与送粉靴结构相适应。
2.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述内外两层箱体的内层箱体成锥形结构。
3.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述电热均温器是是在散热片中嵌入电阻加热器制成。
4.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述均温器上安装有温度传感器。
5.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述箱体上设置了三个分别反映箱体内金属粉末温度、导热油温度和缺粉时箱体内空气的温度的温度传感器。
6.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述均温器采用导热系数高的耐腐蚀材料加工成的蜂窝状结构，其轴截面为锥台结构，外缘设置有凹槽。
7.如权利要求1所述的用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，其特征在于所述装置的加热温度范围为室温～150℃，控温精度为±1.5℃。
专利摘要本实用新型涉及一种用于粉末冶金全自动压机的粉末加温系统，该系统储粉箱采用热油和电热均温器同时加热的方式，外部敷以低导耐高温保温材料；送粉靴中采用电阻加热专用均粉器的方式加热温压用粉，外部敷以低导耐高温保温材料，以实现快速加热补偿送粉过程中的热损失并能精确控制粉末温度。整个系统实现了粉末加温与控温以及供粉的动态平衡，而且结构简单、温升快、粉末温度均匀精确，可完全满足粉末冶金科研、开发与研究以及粉末冶金零件生产厂工业化连续生产的需求；价格仅为进口设备的12％，具有较好的性能/价格比。
文档编号B22F3/14GK2637041SQ0325502
公开日2004年9月1日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者姜世和, 袁海波, 瞿海锦 申请人:东风汽车公司