粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种粉末冶金成形机械设备，具体说是涉及一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床。
【背景技术】
[0002]粉末冶金技术是集材料制备与制件成形于一体，具有节材、省能、高效等突出特点的现代先进制备技术。粉冶钥基合金制件，因其具有优异的高密度、高强度、高熔点、热膨胀系数小、化学稳定性强等材质特性，一直是粉末冶金制件产业链中高端制品和高技术产品的重要代表性品种。
[0003]坯体成形，是粉冶钥基合金制件的核心关键技术环节。目前，我国生产制造粉冶钥基合金制件在进行坯体成形作业时，绝大多数企业都选择采用液态介质等静压压制致密成形技术进行坯体成形作业，其主要技术特征是:先将混配制成的钥基合金粉末装入弹性软质成形模具中振实绑扎成形，再将软质成形模具放入液态介质等静压成形机的钢质密封耐压容器内，通过高压水泵将液态介质强力压进钢质密封耐压容器中使液态介质具有强大均衡的等静压压力，再通过弹性软质成形模具对装填在内的钥基合金粉末实施坯体成形压制致密作业，制成粉冶钥基合金制件成形坯体。目前应用这种液态介质等静压压制致密成形技术制成的成形坯体，一般都不同程度存在材质密度和强度较低、组料组元分布不均、形状尺寸质量较差等制造质量问题，在成形坯体内也极易存在膨胀、缩松、气泡、裂缝、夹层等组织结构缺陷；特别是由于选择使用稀有贵重金属钥做基体原料，往往因坯体和接口外形形状质量较差，后续加工余量较大，生产废屑较多，不仅提高了成本费用，而且还浪费了宝贵稀缺资源。
[0004]本发明专利在认真研究分析我国目前粉冶钥基合金制件成形技术领域存在不足和弱点基础上，根据粉冶钥基合金制件坯体成形技术要求条件，应用粉末冶金温压近净成形技术理论，通过在成形模具、粉末输送、施压动力、加热形式等关键核心技术方面进行科学集成整合，研究设计出一种具有精密模具近净成形、粉末定量间歇装填、液压柔性压制致密、分别加热粉末模具、匹配衔接运行参数等作业功能的粉末冶金用液压柔性温压近净成形专用技术装备，能独立完成将钥基合金粉末制成粉冶钥基合金制件近净成形坯体的技术作业全过程。
【发明内容】
[0005]本发明专利拟解决的技术问题。
[0006]本发明专利应用粉末冶金温压近净成形技术理论，通过有针对性在成形模具、粉末输送、施压动力、加热形式等关键核心技术方面进行科学集成整合，形成一种具有精密模具近净成形、粉末定量间歇装填、液压柔性压制致密、分别加热粉末模具、匹配衔接运行参数等作业功能的粉末冶金用液压柔性温压近净成形专用技术装备，独立完成将钥基合金粉末制成粉冶钥基合金制件近净成形坯体的技术作业全过程，解决好成形坯体存在的材质强度和密度较低、组料组元分布不均、形状尺寸质量较差等制造质量问题，解决好成形坯体内极易产生膨胀、缩松、气泡、裂纹、夹层等组织结构缺陷问题。
[0007]本发明专利解决技术问题采取的技术方案。
[0008]本发明专利解决的技术问题，通过采取研究设计出一种粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床予以解决。
[0009]粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床，是一种通过对钥基合金粉末进行液压柔性温压强力压制致密作业过程，制成粉冶钥基合金制件近净成形坯体的专用技术装备。依据的技术理论是。
[0010]钥基合金粉末加热到115?120°C时，在合金粉末颗粒内会产生出一种激活能。这种激活能可以提高合金粉末颗粒之间的机械啮合力和表面原子吸引力，经强力压制致密作业后能有效增加成形坯体强度；这种激活能还可以提高合金粉末颗粒的流动性，在强力压制致密作业过程中能有效提高合金粉末颗粒移动的润滑性，减小摩擦阻力，有效增加成形还体密度。在强力压制致密过程中，对钥基合金粉末以3_ / min的稳定均勻作业速度，施加600Mpa强大柔性作业压力，能使受压合金粉末颗粒都产生较大幅度的位移和形变；在此过程中，所有合金粉末颗粒都会连续不间断发生从弹性变形向塑性形变演进并最终完成脆性断裂；在此过程中，合金粉末颗粒会连续不间断进行位序重排，小粒度合金粉末颗粒会自动填充在大粒度合金粉末颗粒的间隙中，可以有效提高成形坯体的密度和均质程度；在此过程中，由于多种因素综合作用，合金粉末颗粒之间的联结力逐步增强，粉末体积逐渐缩紧，最终形成具有一定形状尺寸、有较高强度密度的成形坯体。将钥基合金粉末强力压制致密成粉冶钥基合金制件近净成形坯体，要求压制致密成形压力必须足够强大持久，各向等量均衡；如果施加压力不足，或压力不均，时间不够，都会使一部分合金粉末颗粒仅仅发生弹性变形，尚未产生塑性形变，更末形成脆性断裂，解除压力后仅仅发生弹性变形的合金粉末颗粒就有可能发生反弹或恢复原状，在成形坯体内就可能因此出现膨胀、缩松、气泡、裂纹、夹层等钥织结构缺陷。
[0011]本发明专利依据粉末冶金温压成形技术理论，独创设计的粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床，包括机床床身、精密成形模具、粉末输送装置、加热系统、液压系统、操纵控制装置等作业功能部件。
[0012]所述的机床床身，选择使用碳结钢钢板和型材制成，用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体，在机床床身上设有制件成形坯体出料口和接料盘；机床床身以承载方式连接安装全部作业功能部件，形成粉末冶金用液压柔性温压近净成形机床的整机形象。
[0013]所述的精密成形模具，由模具底座、模具壁板、模具顶盖、模具胎体、制件连接口成形芯棒、粉末填装腔、出料口封闭堵塞等功能部件组成，通过模具底座安装固定在机床床身的台面上。在模具底座上设有制件成形坯体出料口，与铰接安装固定在模具底座下方的出料口封闭堵塞滑动配合，在模具顶盖上方安装固定有粉末输送装置的粉末填料管，在模具底座和模具顶盖上均设有移动压板活动槽，活动槽内设有左右成形油缸行程限位挡块。模具胎体，设计成左右对称可移动分离或对接闭合的结构布置形式，由左右内胎体、左右外胎体、左右下密封连接盖板、左右上密封连接盖板、左右移动压板组成；在左右下密封连接盖板和左右内胎体的下部，分别制成顶端各有65°角的圆锥形空腔做左右模具胎体的制件成形坯体出料口，与模具底座上设有的制件成形坯体出料口相衔接；在左右内外胎体之间形成的环形空腔内，安装固定有加热系统的模具电加热器件；左右移动压板分别安装固定在左右外胎体上，与液压系统的左右成形油缸压头相连接，在左右成形油缸驱动下可以带动左右模具胎体在移动压板活动槽内进行分离或对接闭合移动。制件连接口成形芯棒，垂直安装固定在粉末输送装置的填料活塞下方；制件连接口成形芯棒的外形形状及尺寸根据使用用户图纸，充分考虑制件成形坯体在烧结定型过程中形体体积收缩率、孔隙度等因素后，按近净成形原则设计制造。粉末填装腔，由制件近净成形坯体外形形状经左右内胎体移动开、合后形成；制件近净成形坯体的外形形状及尺寸根据使用用户图纸，充分考虑制件成形坯体在温压近净成形和烧结定型过程中形体体积收缩率、孔隙度等因素后，按近净成形原则设计出制件近净成形坯体模型，以左右对称分型形式分别刻制在左右内胎体上；由左右内胎体实现无缝隙对接闭合后形成的粉末填装腔，是制件近净成形坯体的最终定形模腔，由左右内胎体移动分离定位后形成的粉末填装腔，是制备制件近净成形坯体装填所需全部钥基合金粉末的最初填装腔；左右内胎体分离移动的最终定位位置，根据制件近净成形坯体模型总容积、所需全部钥基合金粉末总重量、初始松装密度、制件连接口成形芯棒体积等条件因素经计算后确定，并在移动压板活动槽内的最终定位位置处，安装固定左右成形油缸行程限位挡块。出料口封闭堵塞，设计成顶端呈130°角的圆锥柱体结构形式，通过90°旋转弹簧以活动旋转形式安装布置在模具底座下方，通过连杆机构分别与成形油缸、填料油缸相连接，形成作业运行连锁互动。当左右成形油缸带动左右模具胎体进行分离移动到达限位位置开始实施制件近净成形坯体出料作业时，出料口封闭堵塞在旋转弹簧拉动下，快速旋转90°角完全让开制件成形坯体出料口，使制件近净成形坯体能顺利无阻挡掉落到接料盘内；当准备实施粉末加料作业时，出料口封闭堵塞在旋转弹簧驱动下，快速旋转90°角完全封闭堵严由左右模具胎体分离移动后形成的制件成形坯体出料口，使装填在粉末填装腔内的钥基合金粉末不能外泄；在左右模具胎体进行对接闭合移动过程中，出料口封闭堵塞凭借顶端设有130°角的圆锥柱体结构形式，在强大对接闭合移动压力的挤压下，出料口封闭堵塞被逐渐向下方挤出制件成形坯体出料口，即保证了对粉末填装腔进行连续完全封闭，防止钥基合金粉末外泄，又实现了左右内胎体完全对接闭合，完成对钥基合金粉末进行强力压制致密成形作业。
[0014]所述的粉末输送装置，由粉末填料管、填料活塞、填料油缸、粉末贮存加热筒组成。粉末填料管，垂直安装固定在模具顶盖上，在粉末填料管内滑动安装布置有填料活塞，填料活塞下端垂直焊装固定有制件连接口成形芯棒，填料活塞上端焊装固定有油缸连接座。填料油缸，通过缸体安装固定在粉末填料管上端的封盖上，轴杆与填料活塞上端的油缸连接座相铰接；在填料油缸缸体上设有进油管头和出油管头，分别通过液压油管与液压系统的换向阀相连接。粉末贮存加热筒，以倾斜35°角焊装固定在粉末填料管下部，粉末贮存加热筒由内筒和外筒组成，在内筒和外筒之间形成的环形空腔内安装固定有加热系统的粉末电加热器件，在粉末贮存加热筒