[发明专利]一种粉末真空高温高速压制成形的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，具体是指一种在真空环境下的粉末高温高速压制成形的方法及其装置。

背景技术

低成本制造高密度粉末冶金零件一直是粉末冶金领域的研究重点。为此，粉末冶金界的研究者们进行了长期不懈的努力，并涌现了如温压、流动温压、模壁润滑、动磁压制等新技术，推动了粉末冶金技术不断进步。为了追求更高密度的粉末冶金材料，并能发挥粉末冶金技术的节能、节材、高效、近净形成形的特点，粉末高速压制技术应运而生。

高速压制技术是瑞典的公司在2001年推出的一种高效率成形高密度零件的新技术。具体来说就是利用重锤高速冲击产生强大的冲击波能量在0.02s内将通过压模传递给模具中的金属粉末进行致密化，间隔0.3s的多重附加冲击波可将密度不断提高。高速压制技术具有成本低、压坯密度高且分布均匀、低弹性后效和高精度、模具使用寿命长等特点，其多次重复压制的特性为中小型设备生产大尺寸零件提高了可能性。

温压技术自1994年提出以来，很快被用于实际生产中，关于温压的关键技术我国已取得突破，其工艺简单、成本低廉，制品密度高、性能和质量稳定。

中国发明专利201010019542.5中公布了一种温粉末高速压制成形方法及其装置，将高速压制成形技术与温压成形技术有机结合，提高了压坯的密度。金属粉末在一定的加热温度下延缓了其加工硬化程度和提高其塑性变形能力，温度越高塑性变形能力越强，对金属粉末的致密化有积极的作用，使得温高速压制的压坯密度要高于常规高速压制的密度。但此成形方法模具加热温度范围有限(80～150℃)，随着温度的升高，粉末氧化情况严重，密度反而降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种粉末真空高温高速压制成形方法。

本发明的另一个目的在于为实现一种粉末真空高温高速压制成形方法提供一种结构简单、可靠实用、价格相对低廉、环境友好的装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种粉末真空高温高速压制成形的方法是真空压制、高温压制和高速压制成形一体化的技术，它包括：

(1)由落锤获得的重力势能作为压制能量，冲锤下落撞击上模冲产生的冲击应力波通过上模冲将能量传给高温粉末，使高温粉末迅速致密成形，冲锤下落冲击速度不小于10m/s；

(2)模具位于真空系统内，其真空度至少为5Pa；

(3)模具用电阻式加热圈进行加热，加热温度范围为150～800℃；

(4)采用智能化直读系统。

所述冲锤下落冲击速度是由电动机调整冲锤下落高度而获得，不同冲锤下落高度获得相应的不同冲击速度。

所述高温粉末是指将粉末置于模具型腔内和模具一起加热获得。

所述智能化直读系统，具体是指：首先冲击波经下模冲传到压力传感器，再经压力传感器转换成的信号传到数据采集卡，最后在计算机上通过软件直接生成冲击波压制曲线图，通过冲击波压制曲线图能获得冲击波波形，作用粉末的时间及冲击力的最大值分别从图中的横、纵坐标读出。

实现上述方法的一种粉末真空高温高速压制成形装置由落锤冲击系统、真空系统、高温系统、测量系统组成。所述落锤冲击系统是由滑轮、电动机、机架、导向筒、冲锤、上模板、侧模板、上下模冲、压板、模具、底座组成；所述真空系统是由真空容器盖、真空容器、抽气口、抽气管、阀门、真空表和真空泵组成；所述的高温系统是由加热圈、测温仪组成；所述测量系统由测速仪、压力传感器、数据采集卡、计算机组成；它们的安装、联接关系为：导向筒上端固定在安装有电动机的机架上，下端和上模板焊合，冲锤通过安装在导向筒正上方的滑轮与电动机相联接，并保持其在导向筒中自由垂直活动；不锈钢板与底座焊接而成的真空容器与与其相配的真空容器盖保持密封接触；带阀门的抽气管一端套在真空容器盖的抽气口上，另一端与真空表、真空泵相联接；通过压板固定在底座上的模具置于真空容器内；上模冲穿过真空容器盖下端进入模具型腔内，上模冲与真空容器盖接触处作密封处理；侧模板对称固定在底座上；测速仪对称安装在侧模板两侧上；加热圈直接套在模具上，测温仪固定安装在模具上；压力传感器安装在下模冲下方，并与下模冲相接触；压力传感器与数据采集卡相连，数据采集卡通过USB接口和计算机相连。

本发明相对现有技术具有以下突出优点：