基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及粉末冶金领域，具体涉及一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台及工作方法。

背景技术：
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粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末，或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料，复合材料及各种类型制品的工艺技术。由于粉末冶金的技术优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。粉末冶金制品远超出材料和冶金的范畴，往往跨多学科的技术，尤其现代金属粉末3d打印，集机械工程，cad，逆向工程技术，分层制造技术，数控技术，材料科学，激光技术于一身，使粉末冶金制品技术成为跨更多学科的现代综合技术。

在科学技术飞速发展的今天，超高硬度和强度的复合材料不断涌现，粉末冶金是制取高性能结构材料，新型金属陶瓷，特种功能材料等工作材料的主要方法。为了好的烧结制品，必须做到压制成型过程中密度均匀分布，但因空隙的存在，粉末冶金制品的密度，强度等物理和力学性能很难达到冶炼材料的水平，虽然通过热压，复压等工艺手段也能改善其性能，但致密效果仍较差，且加工成本也高，于是高能率，强冲击载荷的电磁成形成为粉末冶金研究的热点之一。

电磁成形中的电磁压制时一种利用强脉冲电磁力作用于粉末体使其致密化的高能率成形新工艺。最初，英国曼切斯特大学理工学院把电磁成型的思想引入了粉末压制中，其使采用的直接放电压制，即不通过线圈，储能电容组直接对粉末体放电，瞬间的电能释放，使金属粉末颗粒表面的氧化层被击穿，在金属离子之间形成金属键，同时，在电磁场的“收敛效应”下，粉末体向半径方向收缩，而使之压实。并成功加工出长的棒料，条料和其他复杂形状的粉末制品。

电磁成形工艺是一种新兴的高能率成形技术，是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使坯料在冲击电磁力作用下，高速成形的一种成形方法。电磁成形排除了爆炸成形的危险性，较之电液成形更方便。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台及工作方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，包括：

供电装置；

驱动装置，所述的驱动装置包括塔式线圈，所述的塔式线圈通过绝缘树脂固定在线圈骨架上，所述的绝缘树脂与所述的塔式线圈之间具有驱动片，所述的线圈骨架与放大器连接，所述的放大器与冲头连接，塔式线圈的首端、尾端分别通过铜线与所述的供电装置的接线柱a和接线柱b连接；

压实模具，所述的压实模具套筒，所述的套筒内部上下两端分别装有上小圆柱、下小圆柱；

脱模装置，所述的脱模装置包括千斤顶，所述的千斤顶上端与力传感器，所述的力传感器和所述的压实模具内径相等的小圆柱；

固定装置，所述的固定装置包括底座，所述的底座上有导柱，所述的导柱与工作台连接，所述的导柱与固定螺栓连接，所述的工作台上有用于放置压实模具的凹槽，所述的压实模具上通过模具固定装置固定在所述的工作台上，端盖与所述的驱动装置之间通过树脂板连接，所述的固定螺栓将通过树脂板将整个驱动装置固定在台架顶部。

所述的基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，所述的供电装置包括高压变压器、充电电阻、高压整流器、电容器。

所述的基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，压力传感器与所述的压实模具的底部接触。

有益效果：

本实用新型压力可利用放电能量进行控制，避免重复压制，其压制时间短，速度快，效率高。其噪声小，安全性高。

本实用新型能够获得高致密度的毛坯，烧结后收缩率小，能够减小尺寸误差。

本实用新型适合压制圆柱类的对称形状的毛坯，能够为压制工作结束后的脱模提供方便，提高了整个工作效率。

本实用新型装置在工作台上开有和模具外径相等的凹槽，将压制模具放置在凹槽内，并在模具上方设置有固定模具的装置，防止压制和脱模过程中模具移动，保证了粉末成形工作过程的安全性。

本实用新型供电装置和驱动装置，采用电磁成形，并且在驱动装置中将传统的平板线圈替换为塔式线圈，相比于平板线圈及其他形式线圈，在通电过程中能够产生更大的脉冲磁场，由于电磁感应的规律，使驱动片产生涡流电流，从而产生磁场，两磁场相互排斥产生涡流斥力，通过应力波放大器将此斥力放大，带动与之固定的冲头向下运动，对粉末进行高速冲击，使粉末压实；其二，本装置设计有脱模装置，在粉末压实结束后，将压好的粉末压坯进行脱模处理，且设计有动态压力传感器，在压制过程中可采集得到压制力。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是附图1的俯视图。

附图3是本实用新型动力装置的结构示意图。

附图4是附图3的俯视图。

附图5是附图3的剖视图。

附图6是本实用新型套筒的结构示意图。

附图7是附图6的俯视图。

附图8是本实用新型压力传感器的结构示意图。

附图9是附图8的俯视图。

附图10是本实用新型压制模具进行装粉后的结构示意图。

具体实施方式：

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实用新型提供了一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，本实用新型所采取的技术方案提供了一种基于磁脉冲金属基复合材料单向粉末压实平台，包括供电装置，驱动装置，压实模具8，固定装置，脱模装置。

供电装置：高压变压器，充电电阻，高压整流器，电容器。

驱动装置：线圈骨架1，塔式线圈2，驱动片3，绝缘树脂4，放大器5，冲头6、铜线22，利用绝缘树脂4将塔式线圈固定在骨架上，将两根铜线分别与塔式线圈的首尾连接，利用螺钉将两者固定在一起，引出装置外，工作时两根铜线分别与供电装置的接线柱a和接线柱b连接。

压实模具：包括高度为60mm，内径20mm，外径50mm的套筒12，两个直径20mm，高20mm的上小圆柱20、下小圆柱21。

脱模装置：千斤顶11，力传感器10，和模具内径相等的小圆柱。力传感器可测得压实时的压力，其测量的量程为200t，250t，灵敏度为2.0+（－）0.0050，当粉末压实结束后，将小圆柱放在力传感器上，通过千斤顶向上顶力传感器，使小圆珠作用在模具上，进行脱模处理。

固定装置：底座19，端盖18，固定螺栓，导柱24，工作台9，工作台上有凹槽，用于放置压实模具，压实模具上方有模具固定装置7，将压实模具固定在工作台9上，在驱动装置和整个装置顶部之间用树脂板23连接，用固定螺栓将通过树脂板23将整个驱动装置固定在台架顶部。

实施例2：

本实用新型提供了一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，将供电装置连接好之后，与从驱动装置中的塔式线圈中引出的两条铜线连接，形成闭合的放电回路。

驱动装置设计的线圈为塔式线圈，其特点是，与平板线圈及其他形式的线圈相比，当塔式线圈中流过冲击电流时，会比平板线圈产生更强的脉冲磁场，塔式线圈中产生的强脉冲磁场被和塔式线圈形状大小相同的驱动片约束在窄缝中，形成磁场，在该磁场的作用下，由于电磁感应规律，驱动片产生涡流磁场，两磁场之间产生涡流斥力，涡流斥力在应力波放大器中经过不断反射和投射，将放大了的力带动冲头作用在模具上，对粉末进行压制。

在工作台下方设计有压力传感器，与模具的底部接触，可用压力传感器测得压制过程中模具受到的力的变化。

所述的压力传感器与所述的压实模具的底部接触，其测量的量程为200t，250t，灵敏度为2.0+（-）0.0050，在工作台下方和模具相接触的压力传感器，测得压制粉末的过程中所受到的压制力的大小。

设置有千斤顶，其作用分为两部分，其一，调节工作台的高度，若工作台过低时，先松开固定螺柱的螺母，利用千斤顶将工作台沿着导柱顶到合适的工作位置，然后将螺母拧紧。其二，脱模作用，在粉末压制结束后，利用千斤顶将模具中的压坯顶出，进行脱模。

实施例2：

本实用新型提供了一种基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台，所述的基于磁脉冲金属基复合材料单向压实平台的工作方法，

步骤1：将模具固定在工作台的凹槽内，先在模具里放置下小圆柱，再进行装粉，待装粉结束后，再将上小圆柱放入压实模具中；

步骤2：将供电装置连接好，并将供电装置引出的两根铜线分别与供电装置的两个接线柱连接，形成整个放电电路；闭合高压开关进行放电，供电装置放电后，在放电回路形成脉冲电流，脉冲电流通过塔式线圈时，由于电磁感应，这两个磁场之间产生涡流斥力，涡流斥力在应力波放大器中经过不断反射和投射，将放大了的力带动冲头作用在上小圆柱上，使压实模具中的粉末瞬间压实；

步骤3：压实完成后，切断电路电源，断开高压开关，在压力传感器上与压实模具装粉位置对齐放置小圆柱，利用千斤顶顶压力传感器，使其上的小圆柱将模具中的粉末压坯顶出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。