本发明涉及粉末冶金成型领域，尤其涉及一种粉末冶金高速压制成型试验方法。
背景技术：
：：粉末冶金技术是一项节能节材、环保、效率高、成本低、近（净）成形的先进零部件制造技术，其制品已广泛应用于机械、电力电子、自动化、航空航天、汽车、军事等领域。其中粉末冶金材料在实际应用中最为关键的是保持高性能，而高密度是高性能的基础，因而密度衡量粉末冶金材料的最重要指标，材料的综合性能与压坯致密性有着紧密的关系，高的压坯致密性可以提高材料的屈服强度、抗拉极限以及疲劳强，目前按照下述表格得到工艺密度(g/cm3)相对成本传统压制7.1100%复压/复烧7.4150%温压(1500c)7.3125%锻造7.8200%高速压制7.5100%高速压制-复压/复烧7.7150%传统压制时，对粉末体进行多次压制并不能显著提高产品的致密性。瑞典公司制造的上述设备，采用独特的液压冲击结构，并采用超高压力液压油，配备完善和高档的液压和气动系统，但是由于液压冲击系统管路复杂，体积庞大结构复杂，整机造价昂贵，在压制速度上也不够高，这些问题的存在，使得国内高校及科研单位开展此技术的研究和推广工作较为困难。技术实现要素：本发明提供一种粉末冶金高速压制成型试验方法，利用重力势能作为蓄能方式替代要求苛刻的液压或其它驱动方式，进行高度成型试验并及时进行数据采集，便于研究和操作。本发明是通过以下技术方案实现的：一种粉末冶金高速压制成型试验方法，包括以下步骤：a：准备工作，采集需要试验的粉末合金和高速压制成型试验装置总成的安装固定，其中所述高速压制成型试验装置安装设备包括支架总成、重锤组件、永磁吸盘和冲击模具总成，其中支架总高：450cm、冲锤提升高度300cm、冲锤质量50*2kg、电动葫芦0.9kw、提升重量大于等于250kg,；b：所述高速压制成型试验装置总成具体结构包括支架总成，所述支架总成的顶部固定设有电动葫芦；其中所述电动葫芦内的升降绳与电磁吸盘连接固定，所述支架总成上还设有与所述电磁吸盘相适配的电磁吸盘充退磁控制器；其中所述电磁吸盘与重锤组件连接固定；其中所述重锤组件的正下方设有粉末成型模架组件；所述粉末成型模架组件包括从下到上依次设置的模架垫板、模架垫块、下模板、上模板和上模冲导向；其中所述下模板的正下方设有轮幅式传感器；其中传感器垫块嵌入设置在所述下模板内；所述下模板的左右两端设有模架垫块；其中所述上模板固定在所述模架垫块的顶部；其中所述上模板通过阴模压板固定阴模；其中上模冲位于所述阴模的上方且滑动设置在所述上模冲导向内；其中下模冲的一端位于所述阴模内且另一端固定设置在活动垫块；其中所述上模冲和下模冲下部均设有压力传感器；c；填粉工作：当模具安装完成后进行填粉工作，首先将压制粉末填充到阴模内，此时要注意确保粉末均匀的自由下落到阴模腔内，用平整的刮片沿阴模的上表面将粉末刮平；取出下模冲下的填粉垫块，将上模冲插入到因取出填粉垫片粉末下降而形成的空阴模腔内；清除阴模上表面多余的粉末；d：将冲锤提升至一定高度，按动电动葫芦的下降按钮，将电磁吸盘下降到冲锤的上表面，再按住电磁吸盘的充磁按钮不放，使电永磁吸盘进行充磁；电磁吸盘吸合冲锤后，按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到安全搁架的上部，放好安全搁架，再电动葫芦的下降按钮，将冲锤平稳的放置在安全搁架上；以上所有工作完成并检查无误后按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到需要的高度，撒回安全搁架，保证冲锤在下降过程中无阻挡；按电磁吸盘的消磁按钮不放，电磁吸盘消磁后冲锤下落进行高速压制动作；e：进行试验：分别调节冲锤自由下落的高度，进行向下压制得到试验数据。进一步地：所述电磁吸盘为电永磁结构，通过正、反向给电，完成充磁和消磁以达到对冲锤的吸合和施放、电永磁吸盘的吸力设计标准为≥500kg。进一步地：在高速压制成型试验装置冲锤的提升速度为12m/min。进一步地：所述模冲的长径比l/d1要大于6；冲锤与上模冲直径之比d2/d1越小，上模冲上表面的应力集中也将越小，当冲锤与上模冲直径相等时，应力集中降到最小为1，此时模冲的寿命将最长。进一步地：所述支架总成的底板上设有减震稳定装置，所述减震稳定装置包括减震垫板和加强杆；所述加强杆的一端与所述减震垫板连接固定且另一端穿过底板与所述支架总成的侧边连接固定。本发明工通过压模将冲击能从压制机转移到粉末上，在高速压制的瞬间，由于重锤质量和冲击速度与冲击能量和材料致密度化密切相关。而不同的压制能量则可以通过调节不同重锤组合获得；不同的冲击速度可以通过电磁吸盘来调节冲锤下落高度获得；两个传感器分别采集上模冲和下模冲的具体数据，以便在压制的瞬间获得较精确的压力峰值，同时为了检测压头和模具应力状况，需要在模具上粘贴应变片，采集到精确的实验数据，从而得到冲击压力和压制过程中阴模内壁压力分布规律。粉末高速压制成形设备是要保证连接被的重锤自由下落，所以在下落时，重锤就不能受到过大的摩擦力，普通的提升方式一般使用提升电机来提升与钢丝绳相连的重锤，这样会使得在重锤自由落体时，由于钢丝绳受到重锤下落的牵引力作用，使电机强行倒转，这就会产生较大的摩擦力，从而有可能损坏提升电机，且与真实的自由落体情况存在误差。由此,结合铁磁性物质吸附铁的特性和通电的导线具有磁性的电磁学原理，本实验装置配备了广为使用的电磁吸盘。电控永磁吸盘由于安全可靠、实用高效、节能环保等优点，可以通过通电或断电，使得电磁吸盘在瞬间具有磁性或失去磁性。所以在设计重锤时加工出吊孔，用于连接提升电机的钢丝绳，以便提升或下降电磁吸盘和重锤。附图说明图1是本发明的结构示意图；图2是本发明粉末成型模架组件图；图3是本发明重锤组件的结构示意图；其中1-支架总成、2-电动葫芦、3-电磁吸盘、4-电磁吸盘充退磁控制器、5-重锤组件、6-模架垫板、7-模架垫块、8-下模板、9-上模板、10-上模冲导向、11-传感器垫块、12-模架垫块、13-凹模压板、14-阴模、15-上模冲、16-下模冲、17-活动垫块、21-轮幅式传感器、22-压力传感器、23-减震垫板、24-加强杆、25-弹性杆。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：如图1-3所示：本实施例的一种粉末冶金高速压制成型试验方法，包括以下步骤：a：准备工作，采集需要试验的粉末合金和高速压制成型试验装置总成的安装固定，其中所述高速压制成型试验装置安装设备包括支架总成、重锤组件、永磁吸盘和冲击模具总成，其中支架总高：450cm、冲锤提升高度300cm、冲锤质量50*2kg、电动葫芦0.9kw、提升重量大于等于250kg,；b：所述高速压制成型试验装置总成具体结构包括支架总成1，所述支架总成1的顶部固定设有电动葫芦2；其中所述电动葫芦2内的升降绳与电磁吸盘3连接固定，所述支架总成1上还设有与所述电磁吸盘3相适配的电磁吸盘充退磁控制器4；其中所述电磁吸盘3与重锤组件5连接固定；其中所述重锤组件5的正下方设有粉末成型模架组件；所述粉末成型模架组件包括从下到上依次设置的模架垫板6、模架垫块7、下模板8、上模板9和上模冲导向10；其中所述下模板8的正下方设有轮幅式传感器21；其中传感器垫块11嵌入设置在所述下模板8内；所述下模板8的左右两端设有模架垫块12；其中所述上模板9固定在所述模架垫块12的顶部；其中所述上模板9通过阴模压板13固定阴模14；其中上模冲15位于所述阴模14的上方且滑动设置在所述上模冲导向10内；其中下模冲16的一端位于所述阴模14内且另一端固定设置在活动垫块17；其中所述上模冲15和下模冲16下部均设有压力传感器22；所述支架总成1的底板上设有减震稳定装置，所述减震稳定装置包括减震垫板23和加强杆24；所述加强杆24的一端与所述减震垫板23连接固定且另一端穿过底板与所述支架总成1的侧边连接固定。c；填粉工作：当模具安装完成后进行填粉工作，首先将压制粉末填充到阴模内，此时要注意确保粉末均匀的自由下落到阴模腔内，用平整的刮片沿阴模的上表面将粉末刮平；取出下模冲下的填粉垫块，将上模冲插入到因取出填粉垫片粉末下降而形成的空阴模腔内；清除阴模上表面多余的粉末；d：将冲锤提升至一定高度，按动电动葫芦的下降按钮，将电磁吸盘下降到冲锤的上表面，再按住电磁吸盘的充磁按钮不放，使电永磁吸盘进行充磁；电磁吸盘吸合冲锤后，按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到安全搁架的上部，放好安全搁架，再电动葫芦的下降按钮，将冲锤平稳的放置在安全搁架上；以上所有工作完成并检查无误后按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到需要的高度，撒回安全搁架，保证冲锤在下降过程中无阻挡；按电磁吸盘的消磁按钮不放，电磁吸盘消磁后冲锤下落进行高速压制动作；e：进行试验：分别调节冲锤自由下落的高度，进行向下压制得到试验数据；在高速压制成型试验装置冲锤的提升速度为12m/min。实施例一：在整个装置的机械部分及软件系统安装调试完毕后，在本粉末高速压制成形装置进行实验操作，实验过程中使用低扩散性合金钢粉末（1300wb），具体指标见表3.2-表3.4。表3.2压制使用低扩散性合金钢粉末主要成分tab3.2maincomponentsofunder-dispersionsteelalloypowderforsuppressuse成分csimnpsnimocuofe含量（重量百分比）0.0040.0270.0960.0120.0101.7730.4411.5450.11其余表3.3粉末粒度分布table3.3powderparticlesizedistribution颗粒大小-180−+150-150−+106-106−+75-75−+45-45重量%4.220.421.329.524.6表3.4粉末工艺性能tab3.4thepropertiesofpowdertechnology实验过程实验冲击锤头可选用质量为50-100kg；冲击锤可设定得最大高度：3.5，因此最大速度可达：8.283m/s，实验装粉量为：8-10g，试样结构为直径为16mm的圆柱体。冲击能量由公式e=mgh得到，冲击锤速度由公式得到，其中m为冲击锤质量，g为重力加速度，h为冲击锤高度。冲击锤的重量是50kg，模具中粉末的装入量为每次8g，经计算，可得出：表3.5冲击锤设定高度及相应参数tab3.5thesetheightofthedrivenhammerandcorrespondingparameters冲击锤高度(m)速度（m/s）冲击能量（j）作用力（kn）作用力（kg）0.53.13024540.8204165.3061.04.42749081.6598332.5511.55.422735122.49212499.1842.06.260980163.28116661.3272.57.0001225204.16620833.2653.07.6681470244.99224999.1833.58.2831715285.86729170.102实验结果本次实验选用冲击锤的重量是50kg，装粉量为8g的低扩散性合金钢粉末（1300wb）粉末装入模具中，图3.20为实验过程中高速压制的试样实物。实验具体高度及实验结果见表3.6。表3.6试样密度测试结果tab3.6densitytestresultsofsample粉末高速压制成形装置上使用低扩散性合金钢粉末进行了压制，从而进一步考察了该装置的实效性，对实验结果进行分析表明，相关实验数据符合预期设计要求。粉末高速压制成形装置的测试系统中选择使用济南西格马科技有限公司生产的slm-4型智能载荷测试仪。测试仪的相关技术指标分别为：载荷测试通道4个；精度为0.5%；adc分辨率为16位；动态范围为100db；通道采样频率：5-12000hz，符合设计要求。当前第1页12当前第1页12