用于粉末烧结的装置的制作方法

本申请涉及一种用于粉末烧结的装置，以及一种通过粉末烧结制造成型件的方法。特别是可以在使用所述装置的情况下实施所述方法。

背景技术：

在现有技术中揭示过用于粉末烧结的装置或方法，其中提供包含烧结粉末的粉末盒并将其与经加热的模具连接，其中以使得粉末盒中的粉末与模具的模具表面发生接触的方式将两个相连的部件旋转。通过经加热的模具表面对烧结粉末进行加热和烧结，借此形成成型件，其形状是由模具表面限定。

在现有技术中已探讨过用以实现烧结粉末的尽可能好的分布的手段。其中，已知的解决方案包括摇动模具来实现粉末的分布。公开案jp05131472例如揭示过一种装置，其中借助锤子敲击模具的外侧，借此使模具摇动并进而实现粉末在内部的分布。已知装置的缺点在于高能耗、高噪声级和组件的严重耗损。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种有所改进的用于粉末烧结的装置或一种有所改进的方法，借此至少部分地克服已知的缺点。

这通过根据本实用新型所述的用于粉末烧结的装置或根据本实用新型所述的制造成型件的方法实现。有益技术方案参阅本实用新型。

提出的用于粉末烧结的装置包括具有半开放的空穴的粉末盒，在所述空穴中可以容置烧结粉末。所述装置还包括具有模具表面的模具，通过所述模具表面限定待制造的成型件的形状。所述模具表面通常形成模具的半开放的空穴。其中，模具与粉末盒能够以在其之间形成内含的空腔的方式相连，所述空腔包括粉末盒的半开放的空穴并且局部地由所述模具表面界定。所述用于粉末烧结的装置还包括至少一个振动装置，其至少部分地容置在所述空腔中。

由于所述振动装置容置在空腔中，振动装置能够与烧结粉末发生接触。这样便能将振动或运动直接地导入粉末。这样一来，与从外部和穿过周壁将摇动导入粉末的装置相比，在某些实施方案中需要的能耗有所减小。此外，在振动装置位于空腔内部的情况下，振动装置是经隔音的，这样便能减小可能对装置的操作人员造成负面影响的噪声。此外，在某些实施方案中，在不促使粉末穿过周壁运动的情况下，装置的组件的损耗也有所减小。亦即，在某些实施方案中也能够减小装置的耗损。

所述振动装置在所述闭合的空腔的内部延伸，且其中在一个实施方案中伸入模具的半开放的空穴和/或粉末盒的半开放的空穴，用以在该处施加振动并将振动导入位于该处的粉末。

所述振动装置例如可以固定在粉末盒上。

所述振动装置包括用于产生振动的振动头。当模具与粉末盒相连时，所述振动头例如可以完全地，抑或仅部分地位于空腔内。其中，振动头可以伸入粉末盒的半开放的空穴和/或伸入模具表面附近，例如伸入模具的半开放的空穴。振动头特别是可以对应振动装置的通过其运动施加振动并将此振动导入位于空腔中的粉末的部件。通过将振动头布置在空腔内，能够紧邻粉末产生振动，从而能够低损耗且高效地将振动运动从振动头传递至粉末。

所述振动装置例如可以具有转动式的偏心质量块或者振动式的表层或板件。特定言之，所述振动头可以具有转动式的偏心质量块或者振动式的表层或板件。

在一个实施方案中，所述至少一个振动装置被构建为振动器。所述振动器可以具有壳体，通过所述壳体将可动部件与粉末隔开。借此能够避免可动部件的污染。所述壳体可以代表振动头。所述偏心质量块例如可以布置在壳体中。在一个实施方案中，所述振动头可以包括可相对壳体或模具运动的表层或板件。

所述振动装置、特别是所述振动头可以是电力驱动的。但也可以采用另一驱动器，例如气动的驱动器或者磁力驱动器。为此，振动装置可以包括马达、磁体、压电元件或者线圈。

如前文所述，所述至少一个振动装置例如布置在所述粉末盒上。在另一可行的实施方案中，所述振动装置可以布置在一个框架上，所述框架是可布置在粉末盒与模具之间。

所述振动装置例如可呈长条形并且例如包括长条形的振动头，故当粉末盒与模具相连或粉末盒、框架及模具相连时，长条形的振动装置或其振动头在空腔中朝向模具表面延伸。

所述振动装置可以如此构建，使得振动装置的偏转以及对烧结粉末的激励大体平行于模具表面进行。亦即，在设有转动式偏心质量块的情况下，所述质量块例如能够围绕与模具表面正交的轴线转动。但在其他实施方案中，也可以选择振动装置的平行于所述表面的转动或定向。

所述振动装置例如可以具有至少为每分钟8000次振动和/或至多为每分钟14000次振动的额定频率。举例而言，振动装置的偏转幅度可以至少为0.5mm和/或至多为3mm。在一个可行的实施方案中，所述至少一个振动装置的离心力例如可以至少为1000n和/或至多为6000n。

在所述用于粉末烧结的装置方面，可以在所述粉末盒上，或者在可布置于粉末盒与模具之间的一个或所述框架上设有数个振动装置。举例而言，在此情形下，相邻的振动装置可以具有例如至少30cm和/或至多150cm的相互距离。其中，振动装置之间的距离及其定向也可以根据模具表面的形状调整。例如，优选可以将振动装置设置在通过模具表面限定底切或其他难以接近的部件处。在一个典型实施方案中，所述数个振动装置或振动头相互平行地延伸。例如，数个振动装置可以以与表面正交的方式定向，或者，数个表面可以平行于模具表面定向。但也可以视模具表面的形状而定为各振动装置选择定向，其例如用于建立期望的粉末流。

在所述用于粉末烧结的装置方面，当粉末盒与模具以及视情况而定与框架连接时，所述至少一个振动装置可以如此朝向模具表面延伸，使得振动装置与模具表面的最小距离、例如振动装置的一端或其振动头的一端具有的距离仅为一毫米，甚或仅为0.5毫米。这样一来，当模具向下旋转且粉末与模具表面接触时，振动装置能够尽可能深地伸入粉末。所述装置可以采用所述最小距离可调节的技术方案。例如，最小距离可为至少2mm或至少3mm或至少4mm，或者是可调节至这些值。另一方面，最小距离例如可为至多10mm或至多9mm或至多8mm，或者是可调节至这些值。所述最小距离确保模具不会与振动装置的振动式部件发生接触。

所述用于粉末烧结的装置可以包括用于使粉末盒旋转的旋转装置。这个旋转装置特别是可适于将粉末盒以及与其连接的模具旋转。在此情形下，所述旋转装置是以能够实施围绕一个水平轴线的旋转的方式构建，其中粉末盒和模具是如此相对该水平轴线定向，使得在模具处于上部的情况下粉末盒处于下部，反之亦然。

所述装置可以具有数个可借助所述旋转装置调节的功能位置。装置可以具有起始位置，粉末盒在该起始位置中处于下部。在这个位置中，模具可以与粉末盒连接或者与粉末盒分离。在这个位置中也可以为粉末盒充填烧结粉末。在一个功能位置中，所述粉末盒可以布置在上部，且与其连接的模具可以布置在下部，使得烧结粉末落至模具表面上。

所述旋转装置可以被构建和配置成在烧结过程期间将模具一次或多次地向下旋转，并重新向上旋转。所述装置的借助旋转装置实现的旋转和经振动装置导入的振动能够共同地、并且特别是相互匹配地引起烧结粉末的极佳分布。

除上述用于粉末烧结的装置以外，本申请也涉及一种制造成型件的方法。涉及一种特别是可借助上述装置实施的通过粉末烧结制造成型件的方法。

其中，所述方法例如包括下列步骤，这些步骤例如可以按在此列出的顺序实施，但并非必须按此顺序实施。

在一个步骤中，在粉末盒的半开放的空穴中提供烧结粉末。

在一个步骤中，提供模具，其具有限定待制造的成型件的形状的模具表面。

在一个步骤中，将所述模具表面加热至将所述烧结粉末烧结所需的温度。

在一个步骤中，将所述粉末盒与所述模具相连，使得在其之间形成一个内含的空腔，所述空腔包括粉末盒的半开放的空穴且烧结粉末位于该空腔中。这个空腔局部地由模具表面界定。

在一个步骤中，如此将所述粉末盒和与其连接的模具旋转，使得模具至少暂时地处于下部且粉末盒至少暂时地处于上部，并且使得烧结粉末与经加热的模具表面发生接触。

在此情形下，通过振动装置的振动至少暂时地影响位于空腔中的烧结粉末的粉末流，其中所述振动装置在空腔中延伸并且至少暂时地与所述位于空腔中的烧结粉末发生接触。所述振动装置特别是可以包括用于产生振动的振动头，当模具与粉末盒连接时，所述振动头位于空腔内。

通过所述方法能够改善烧结粉末在空腔中或在模具表面上的分布。其中能够减小噪声和/或耗损。通过将振动头布置在空腔内，能够紧邻粉末产生振动，从而能够低损耗且高效地将振动运动从振动头传递至粉末。

针对所述方法，可以使得振动装置在力求实现烧结粉末的分布的空腔区域内延伸的方式选择振动装置的位置。所述振动装置例如可以延伸进入所述模具表面附件，或在模具表面附近延伸。

就所述方法而言，当所述模具处于下部且烧结粉末与模具表面接触时，所述至少一个振动装置特别是可以伸入烧结粉末。在此情形下，在这个步骤中能够通过所述至少一个振动装置的振动将烧结粉末分布在模具表面上。在一个可行的实施方案中，所述烧结粉末的分布包括分布至难以接近的区域，例如经底切的区域或具有窄半径的区域。

在所述方法中还可设有预备步骤，其中以使得烧结粉末位于粉末盒的空穴中的方式对粉末盒进行定向。在此情形下，所述至少一个振动装置可以以伸入所述位于粉末盒的空穴中的烧结粉末的方式定向。这样一来，在这个步骤中能够通过振动装置的振动使烧结粉末运动，且进而将烧结粉末分布在粉末盒中。在这个预备步骤期间，所述模具可以与粉末盒连接，但也可以与粉末盒分离。例如可以在对模具进行加热前或在对模具进行加热期间实施这个预备步骤。为了进行加热，可以将模具定位在诸如炉子的加热装置中。

需要说明的是，在此仅结合所述方法描述的方面同样适用于所述装置，反之亦然。

附图说明

下面结合附图对提出的装置以及方法进行更加详细的说明。

其中：

图1为用于粉末烧结的装置的剖视图，所述装置包括粉末盒、与粉末盒连接的模具以及振动装置，

图2为如图1所示的粉末盒的剖视图，

图3示出用于粉末烧结的装置的具有数个振动装置的实施方案，

图4为如图3所示的振动装置的粉末盒的剖视图，

图5示出充填有烧结粉末的用于粉末烧结的装置，

图6示出充填有烧结粉末的粉末盒，

图7示出用于粉末烧结的装置的具有用于固定振动装置的框架的实施方案，

图8示出如图7所示的充填有烧结粉末的装置，

图9示出如图8所示的装置的充填有烧结粉末的粉末盒，

图10、图11为用于粉末烧结的装置的粉末盒的剖视图，包括对配振动装置，

图12-14示出用于粉末烧结的装置的实施方案，其中该用于粉末烧结的装置具有水平布置的振动装置，以及

图15a-15d示出粉末烧结方法的步骤。

具体实施方式

图1为用于粉末烧结的装置的从侧面视之的剖视图。所述用于粉末烧结的装置包括粉末盒1，其具有半开放的空穴1a。所述装置还包括模具2，其同样具有半开放的空穴2a，限定待制造的成型件的形状的模具表面2b位于该空穴中。模具2是与粉末盒1连接。粉末盒1的半开放的空穴1a和模具2的半开放的空穴2a故而形成一个闭合的空腔h，其局部地由模具表面2b界定。在所示配置中，粉末盒1与模具2之间的连接平面是水平的。其中模具2位于下部，且粉末盒1位于上部。

所述用于粉末烧结的装置还包括旋转装置3，其用于使得粉末盒1以及与粉末盒连接的模具2围绕一个水平的轴线、即围绕一个平行于所述连接平面的轴线旋转。通过围绕这个轴线的旋转，粉末盒1和模具2能够以使得粉末盒1位于下部且模具2位于上部的方式从如图所示的位置转出。

如果在所述装置中包含有烧结粉末，则重力使得烧结粉末落入下部的工具部件，即或是落入模具2，或是落入粉末盒1。箭头标示出了旋转装置3的自由度。

所述用于粉末烧结的装置还包括振动装置4，其部分地容置在空腔h中。所述振动装置具有振动头，其完全处于空腔h中。所述振动头包括偏心质量块4a。通过振动装置4或其偏心质量块的旋转引发振动。在空腔h外可以不设转动装置4的任何可动的部件。例如，当模具2与粉末盒1以示出的方式相连时，可以仅有一个导缆器在空腔外延伸，而振动装置4的转动的元件仅布置在空腔h中。这样便能紧邻粉末产生振动，从而能够低损耗且高效地将振动运动从振动头传递至粉末。

图2为在自上而下视之的情况下，图1中的粉末盒1的剖视图。其中可以看出振动装置，其应当沿所示箭头的方向旋转。图中示出振动装置4的偏心的技术方案。通过这个技术方案引起振动。

图3又示出用于粉末烧结的装置，其结构大体与图1所示相同。为清楚起见，未示出旋转装置3。与图1的区别在于，在此设有数个振动装置4，其相互间隔一定距离地布置在空腔h中。振动装置4相互平行地延伸。所有振动装置的旋转方向可以均相同，或者，两个或两个以上振动装置可以具有不同的旋转方向。

图4为在自上而下视之的情况下，图3中的粉末盒1的剖视图，即采用与图2相同的绘示方式。可以看出六个振动装置4。相邻的振动装置具有介于30cm与150cm之间的相互距离。振动装置4的旋转方向是如此选择，使得传递至粉末盒1和/或模具2的振动尽可能消灭，进而尽可能减小材料的耗损。在所示示例中，为此以彼此相反的方式选择相邻的振动装置4的转动方向。

图5示出图1中的振动装置，其中这个振动装置充填有烧结粉末p。为清楚起见，在此仅通过实线标记出烧结粉末p在模具中的料位，以便示出装置的其他部件。在例如如图3所示设有数个振动装置4的情况下，结合图5就装置所作的描述当然也适用。在图5中，所述装置同样采用模具2处于下部的定向。烧结粉末p因重力而处于空腔h的与模具2的空穴2a对应的区域内。其中，烧结粉末p与模具表面2b发生接触。振动装置4或其振动头部分地伸入烧结粉末p，故通过振动装置4的振动能够使烧结粉末的颗粒发生运动和分布。这在图中通过锯齿状箭头示出，所述箭头从振动装置4出发并且伸入烧结粉末p。振动装置4是具有转动式偏心质量块的电气振动器，所述质量块位于形成振动头的振动装置4的壳体中。所述振动头是竖直的，即大体与模具表面2b正交。围绕这个竖直的轴线发生振动装置4的转动。因此，所述至少一个振动装置4的因这种转动引起的偏转大体平行于模具表面。这特别有助于在模具表面上的均匀分布。振动装置4具有介于每分钟8000次振动与每分钟14000次振动之间的额定频率。振动装置4的偏转幅度为0.5mm至3mm。借助振动装置4产生的离心力介于1000n与6000n之间。

期望通过烧结用烧结粉末p制造出成型件。具体方式为将烧结粉末加热至对应的温度。为此又将模具表面2b保持在对应的温度，使得至少烧结粉末的与模具表面2b接触的或处于模具表面附近的颗粒被加热和烧结。其中，远离模具表面2b的粉粒通常保持在烧结温度以下并且不成为成型件的一部分。

振动装置4的介于振动头的下端与模具表面2b之间的最小距离是如此选择，使得振动头尽管尽可能深地伸入烧结粉末p，但实现力求达到的成型件的厚度，而成型件的形状不会因振动装置4及其振动而受到负面影响。亦即，根据力求达到的例如可能处于数毫米范围内的厚度，选择所述最小距离。其中，所述最小距离例如可为4至8mm。这样便能制造厚度例如为数毫米的成型件，而在成型件中不会出现可能因振动装置4造成的非期望的不平整性。

图6示出图5中的装置的粉末盒1，其现已向下旋转，故烧结粉末p处于所述粉末盒的半开放的空穴中。在此情形下，粉末盒1不与所述模具连接。振动装置4是固定在粉末盒1上。振动装置4是以使得振动头插入处于粉末盒1中的烧结粉末p的方式构建。这样一来，在粉末盒已向下旋转的情况下，也能将振动导入位于粉末盒1中的烧结粉末p。借此能够将烧结粉末p分布或整平在在粉末盒中。这例如有助于对粉末烧结进行准备。

图7示出用于粉末烧结的装置的一个实施方案，其中振动装置4不固定在粉末盒1上。取而代之地设有框架5，其可布置在粉末盒1与模具2之间，且振动装置4位于该框架上。振动装置4是如此构建，使得其伸入空腔h的经粉末盒1的空穴1a形成的区域，并且伸入空腔h的经模具的空穴2a形成的区域。为此，振动装置4具有两个振动头，其从框架5出发沿相反的方向以与框架5正交的方式延伸。所述装置可如此构建，使得振动头伸入粉末盒或朝向模具表面2b延伸的程度可以调整。

图8示出图7中的装置，其中模具2已向下旋转，故烧结粉末p位于所述模具的空穴2a中。在此也可以通过固定在框架5上的振动装置4的转动来将设于模具2中的烧结粉末p分布。

图9示出前两个附图中的装置，其中粉末盒1已向下旋转，故烧结粉末p位于所述粉末盒中。在此情形下，模具2不与粉末盒连接，但框架5固定在粉末盒1上。设于框架5上的振动装置4在一侧上伸入位于粉末盒1中的粉末，并能够使粉末如前文结合图6所述分布在该处。振动装置4的背离粉末盒1并且适于在模具2的空穴2a中延伸的末端向上伸。

图10为在自上而下视之的情况下，粉末盒1的剖视图。其中再度选择例如已在图2中采用的绘示方式。在左侧示出具有偏心配置的振动装置4。还提供对配振动装置6，其与振动装置4相比更小。对配振动装置6同样可以是振动器。其可具有与振动装置4相比更小的规格。其中，所述对配振动装置可伸入粉末或伸入模具的空穴，但也可以设有不伸入粉末或模具空穴的对配振动装置6。可选地，对配振动装置6可有助于粉末的分布。对配振动装置6是如此构建和工作，使得经该对配振动装置导入的振动与剂量计算系统的振动以某种方式叠加，从而实现较小的向外传递的振动以及/或者向粉末盒1或模具2传递的振动。为此，所述对配振动装置的转动方向可以与振动装置4相反。

图11示出用于粉末烧结的装置的另一技术方案，其中设有两个对配振动装置6，其沿彼此相反的方向旋转，用以将传递至装置的其他部件的振动减小至最低程度。

图12示出所述用于粉末烧结的装置的一个替代性技术方案。所述装置包括第二振动装置4'，其以水平方式布置，这不同于前文揭示的振动装置。第二振动装置4'同样固定在粉末盒1上，并且是通过固定装置实现，所述固定装置以使得第二振动装置位于模具2的空穴2a的内部、即位于模具表面2b附近的方式构建。其中，第二振动装置平行于或大体平行于模具表面2b延伸。振动装置4在此同样以无可动部件设于空腔外部的方式布置。

图13示出图12中的具有水平布置的第二振动装置4'的装置。所述装置现充填有烧结粉末p，且模具2已向下旋转。其中可以看出，转动式部件(即例如振动头)完全位于烧结粉末p中。仅用于固定第二振动装置的部件从烧结粉末p延伸进入粉末盒1。当然，也可以将这种水平的第二振动装置4'固定在框架5上，所述框架是可布置在粉末盒1与模具1之间。在此情形下，框架和水平的第二振动装置4'也可以以能够相对粉末盒翻转式安装的方式构建。在此情形下，水平的第二振动装置4'可以为了将烧结粉末p在粉末盒1中预备整平而伸入粉末盒1，且随后在烧结期间为了将烧结粉末p分布而伸入模具2。

图14为在自上而下视之的情况下，图12和图13中的装置的剖视图。该剖视图是穿过模具的剖视图，故可看出位于该处的水平的第二振动装置4'。如图所示，提供两个以相互平行的方式水平布置的第二振动装置4'。这些第二振动装置是以实现在诸如底切周围或窄半径处的临界区域内的粉末流的方式定位。

现结合图15a至15d对用于粉末烧结的方法的步骤进行说明，所述步骤可在使用上述装置的情况下实施。

图15a示出预备步骤，在所述步骤中为粉末盒1提供烧结粉末p。在粉末盒1上设有振动装置4。烧结粉末p位于所述粉末盒的半开放的空穴1a中。通过振动装置4的转动将烧结粉末均匀地分布在粉末盒1中。

图15b示出模具2，所述模具通过其模具表面2b限定待制造的成型件的形状。在如图15b所示的步骤中，将模具加热至对烧结粉末p进行烧结所需的温度，具体方式为，将模具布置在对应的加热装置7中。所述加热装置例如可以是炉子。

图15c示出如何将经加热的模具2与包含烧结粉末p的粉末盒1相连。为此，将经加热的模具2附接至位于下部的粉末盒1上，使得粉末盒1的空穴1a与模具2的空穴2a一起形成空腔h，在该空腔中设有烧结粉末p，其中振动装置4在所述空腔的内部延伸。其中，振动装置4如此位于空腔h中，使得振动头的一部分位于处于粉末盒中的烧结粉末p中，并且使得振动头的一端伸入模具2的空穴2a。其中，振动头的这个末端位于模具表面2b附近。

图15d示出粉末盒1和与其连接的模具2以及旋转装置3。现借助旋转装置3将连接的工具部件旋转，使得模具2处于下部且粉末盒1处于上部，故烧结粉末p在重力的影响下向下落入模具2的空穴2a，并与经加热的模具表面2b发生接触。其中，在旋转前和/或在旋转期间和/或在旋转后，当在空腔h中延伸的振动装置4至少暂时地与烧结粉末发生接触时，通过振动装置4的振动、特别是通过振动装置4的振动头的振动对处于空腔中的烧结粉末p的粉末流进行影响。如在图15d中例示性示出的那样，当模具2已向下旋转时，烧结粉末p与振动装置4发生接触，故振动装置4的振动、特别是振动装置4的振动头的振动被导入位于模具表面2b上的烧结粉末。这样例如能够在该处将烧结粉末p分布至难以到达的区域，如底切。在从经预先加热的模具2发出的热的影响下，将烧结粉末p的至少一部分、即靠近模具2的经加热的模具表面2b的颗粒烧结。在此期间，可通过振动装置使烧结粉末的位于上方的层保持运动或将其分布。

在所述过程中，例如可以将模具2多次向下以及重新向上旋转，以及/或者可以将振动装置4多次接通和重新关闭或使振动装置恒定地工作，从而实现尽可能好的粉末流和粉末在模具表面上的尽可能好的分布。

借助所述方法能够制造出品质极高且构建均匀的成型件。最后，可以借助所述旋转装置将粉末盒重新向下旋转，使得成型件不需要的烧结粉末p重新落回粉末盒1。随即可将模具2与粉末盒1分离。可以将成型件从模具2揭离。随后可重新对模具2进行加热。可以借助振动装置4将位于粉末盒1中的烧结粉末p在该处重新分布。必要时可以再充填烧结粉末p，并可以从头开始执行过程。

附图标记表

1粉末盒

1a粉末盒的空穴

2模具

2a模具的空穴

2b模具表面

3旋转装置

4振动装置

4a偏心质量块

5框架

6对配振动装置

7加热装置

p烧结粉末

h空腔。