一种合金粉末半连续制锭的生产设备以及生产方法技术

本发明专利技术公开了一种合金粉末半连续制锭的生产设备以及生产方法，本发明专利技术通过对合金粉末采用粉末冶金与挤压形变加工相结合的方式，实现了合金粉末半连续制锭的规模化生产，适用于合金粉末冷压半连续制取预制锭，以及铝合金和镁合金粉末热压烧结半连续制锭，具有巨大的经济价值和市场前景。

Production equipment and method of semi continuous ingot making of alloy powder

【技术实现步骤摘要】
一种合金粉末半连续制锭的生产设备以及生产方法
本专利技术涉及合金生产成型
，具体涉及一种合金粉末半连续制锭的生产设备以及生产方法。
技术介绍
当今世界对合金的需求量日益增长，不仅是对于应用十分广泛的铁合金及铝合金，一些其他的合金如镁合金因为其自身独特的优势和巨大的发展前景也正在慢慢登上世界舞台，对于这些老牌合金，工业上已经有着非常成熟完善的生产体系，而对于一些新兴的合金，目前仍然缺乏规模化生产的设备及生产方法。目前，工业上生产合金锭的方式无外乎两种：①直接通过熔炼铸造的方式生产得到所需形状尺寸的合金锭；②首先制备出合金粉末，然后经过粉末冶金的方法，压制成所需形状的合金锭。然而这两种方法对于高强度合金锭的规模化生产都有着很大的限制。对于第一种方法，其弊端在于通过铸造生产得到的合金锭由于晶粒比较粗大、内部缺陷多、组织不均匀等，往往强度比较低。对于第二种方法，虽然能生产出强度较高的合金锭，但多为小工件的小批量生产，且得到的工件需要配合烧结工艺来达到更高的力学强度，这无疑增加了生产工序和成本，生产效率也较为低下，无法实现高效规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合金粉末半连续制锭的生产设备及生产方法，以解决现有生产工艺制得产品性能低、工序复杂、生产效率低下，无法实现大规模生产合金锭的问题。此外可以应对不同的生产需求，包括不同的合金类型、不同的预制合金锭尺寸及不同的成型条件(冷压或热压)等等，更加灵活。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种合金粉末半连续制锭的生产设备，包括：机壳以及设置在机壳内的送粉系统、挤压系统和背压系统；送粉系统包括：储粉罐以及与储粉罐连接且驱动储粉罐沿水平方向伸缩移动的第一驱动机构；挤压系统包括：第二驱动机构、凸模模具、凹模模具和加热保温装置，第二驱动机构与凸模模具连接，以驱动凸模模具沿竖直方向伸缩移动，凹模模具设置在储粉罐的下方且与凸模模具配合，凹模模具的底部设有成型通孔，加热保温装置设置在凹模模具外侧；背压系统包括：设置在凹模模具下方且与成型通孔对应的顶杆以及驱动顶杆沿竖直方向伸缩移动的第三驱动机构。本专利技术的送粉系统具有储粉、送粉和预热功能，实现合金粉的自动输送以及在挤压工序前对合金粉的预热保温。本专利技术的挤压系统和背压系统用于将合金粉挤压成型为合金锭。本专利技术通过挤压系统的凸模模具和凹模模具对合金粉末进行预压，然后在凸模模具和背压系统的共同作用下，将预压后的合金粉末从成型通孔中挤压成型。本专利技术生产合金锭的方式虽为挤压成型，但是在挤压方式上有明显区别于现有技术的地方：第一，本专利技术通过挤压系统的凹模模具和凸模模具之间的配合，对凹模模具中的合金粉末进行预压，初步获得合金锭的力学性能，为后续深度挤压奠定良好基础；第二，本专利技术通过设置背压系统，一方面起到预顶的作用，即预压过程中通过背压系统将顶杆抵住通孔，另一方面，用于在最后一次挤压完毕后挤出通孔内的压余。同时，背压系统的设置还有利于合金锭的截取，便于连续操作，进一步促进大规模生产。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述第一驱动机构设置在机壳的侧壁上，储粉罐外侧设有第一加热套，储粉罐的底部设置为活动连接的插板，以通过移动插板来开启或关闭设置在储粉罐底部的出粉口。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述第二驱动机构设置在机壳的顶壁，凹模模具对应设置在凸模模具的下方；加热保温装置包括由内至外依次套设在凹模模具外周的第二加热套、保温隔热层和固定框架以及设置在凹模模具底部的隔热垫圈，隔热垫圈设有与成型通孔对应且匹配的安装孔。本专利技术通过在储粉罐和凹模模具的外侧分别设置第一加热套和第二加热套对合金粉末进行加热，与挤压成型结合形成温压成型，利用温度升高时合金的屈服强度降低而更容易变形的特性，降低了对压机吨位的要求，降低了生产能耗和成本。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述顶杆包括与成型通孔形状和尺寸匹配的杆体以及设置在杆体中部的顶板。本专利技术的顶杆起到支撑和挤压合金锭的作用；杆体与成型通孔的形状和尺寸相匹配；顶板设置在杆体中部，将杆体分为两个部分，在成型前，上部保持在成型通孔内，其顶面与凹模模具的底面齐平，顶板也起到限位的作用，避免杆体伸出成型通孔，杆体的下部与第三驱动机构连接。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述生产设备还包括电控箱，电控箱包括控制第一驱动机构伸缩移动的第一伸缩开关、控制第二驱动机构伸缩移动的第二伸缩开关、控制第三驱动机构伸缩移动的第三伸缩开关、控制第一加热套温度的第一温度开关、控制第二加热套温度的第二温度开关以及控制储粉罐出粉口闭合的出粉开关，第一加热套加热储粉罐，第二加热套加热凹模模具。一种合金粉末半连续制锭的生产方法，采用上述的生产设备生产，其包括以下步骤：(1)常温或已加热的合金粉末通过外围设备送入储粉罐，储粉罐根据要求调整其保温温度，同步向所述机壳内通入惰性保护气体；(2)在凸模模具的外表面以及凹模模具的内表面涂覆石墨型润滑剂，并且控制顶杆伸入至成型通孔内，调整凸模模具、凹模模具以及顶杆位于同一轴线上，根据要求调整所述凹模模具的保温温度；(3)通过第一驱动机构将储粉罐移动至凹模模具上方，开启出粉口向凹模模具内加入合金粉，加粉完毕后，收回储粉罐；然后，通过第二驱动机构将凸模模具伸入至凹模模具内对合金粉末进行预压；(4)预压结束后，同时控制第二驱动机构和第三驱动机构以相同的速度向下移动，从成型通孔中挤出合金锭；挤出一段合金锭后停止挤压，切割并取走成型后的合金锭，然后控制凸模模具上行并移出至凹模模具外；(5)重复步骤(3)和(4)。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，当重复步骤(3)时，向凹模模具内补充合金粉并且合金粉的加量与切割并取走成型后的合金锭重量相同。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述生产方法包括：最后一次挤压完毕后，停止对储粉罐和凹模模具保温，退出凸模模具，通过第三驱动机构驱动顶杆上行挤出残留在成型通孔中的压余合金锭。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将粉末冶金技术与挤压变形加工相结合，将制备而得的合金粉末预压后进一步进行挤压加工，最终得到合金锭。另外可设计不同尺寸通孔的模具，从而获得不同尺寸的预制锭。本专利技术既适用于合金粉末冷压半连续制取预制锭，也适用于如铝合金及镁合金等粉末的热压烧结半连续制锭。本专利技术采用的挤压方式为等比例半连续挤压，即挤压的时候不是一次性将凸模模具模腔内的合金粉末挤完，而是每次只挤压一定的合金粉末，将其挤出成合金锭并切割取走之后，再补充一定的合金粉末，继续下一次挤压。通过这种挤压方式，可以免去每次全部压完需要除去通孔内压余的过程，大大提高了生产效率，从而实现了合金锭的快速高效生产。附图说明图1为本专利技术实施例在加粉前的状态下的结构示意图；图2为本专利技术实施例在预压状态下的结构示意图；图3为本专利技术实施例在挤压状态下的结构示意图。图中：100-生产设备；101-机壳；102-底座；103-立板；104-顶座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，包括：机壳(101)以及设置在所述机壳(101)内的送粉系统、挤压系统和背压系统；/n所述送粉系统包括：储粉罐(201)以及与所述储粉罐(201)连接且驱动所述储粉罐(201)沿水平方向伸缩移动的第一驱动机构(202)；/n所述挤压系统包括：第二驱动机构(301)、凸模模具(302)、凹模模具(303)和加热保温装置，所述第二驱动机构(301)与所述凸模模具(302)连接，以驱动所述凸模模具(302)沿竖直方向伸缩移动，所述凹模模具(303)设置在所述储粉罐(201)的下方且与所述凸模模具(302)配合，所述凹模模具(303)的底部设有成型通孔(308)，所述加热保温装置设置在所述凹模模具(303)外侧；/n所述背压系统包括：设置在所述凹模模具(303)下方且与所述成型通孔(308)对应的顶杆(402)以及驱动所述顶杆(402)沿竖直方向伸缩移动的第三驱动机构(401)。/n

【技术特征摘要】
1.一种合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，包括：机壳(101)以及设置在所述机壳(101)内的送粉系统、挤压系统和背压系统；
所述送粉系统包括：储粉罐(201)以及与所述储粉罐(201)连接且驱动所述储粉罐(201)沿水平方向伸缩移动的第一驱动机构(202)；
所述挤压系统包括：第二驱动机构(301)、凸模模具(302)、凹模模具(303)和加热保温装置，所述第二驱动机构(301)与所述凸模模具(302)连接，以驱动所述凸模模具(302)沿竖直方向伸缩移动，所述凹模模具(303)设置在所述储粉罐(201)的下方且与所述凸模模具(302)配合，所述凹模模具(303)的底部设有成型通孔(308)，所述加热保温装置设置在所述凹模模具(303)外侧；
所述背压系统包括：设置在所述凹模模具(303)下方且与所述成型通孔(308)对应的顶杆(402)以及驱动所述顶杆(402)沿竖直方向伸缩移动的第三驱动机构(401)。


2.根据权利要求1所述的合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，所述第一驱动机构(202)设置在所述机壳(101)的侧壁上，所述储粉罐(201)外侧设有加热储粉罐(201)的第一加热套(203)，所述储粉罐(201)的底部设置为活动连接的插板(204)，以通过移动所述插板(204)来开启或关闭设置在所述储粉罐(201)底部的出粉口。


3.根据权利要求1所述的合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，所述第二驱动机构(301)设置在所述机壳(101)的顶壁，所述凹模模具(303)对应设置在所述凸模模具(302)的下方；所述加热保温装置包括由内至外依次套设在所述凹模模具(303)外周的第二加热套(304)、保温隔热层(305)和固定框架(306)以及设置在所述凹模模具(303)底部的隔热垫圈(307)，所述第二加热套(304)加热凹模模具(303)，所述隔热垫圈(307)设有与所述成型通孔(308)对应且匹配的安装孔。


4.根据权利要求1所述的合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，所述顶杆(402)包括与所述成型通孔(308)形状和尺寸匹配的杆体(403)以及设置在所述杆体(403)中部的顶板(404)。


5.根据权利要求1-4任一项所述的合金粉末半连续制锭的生产设备，其特征在于，所述生产设备还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云贵，吴建勋，
申请(专利权)人：四川科匠轻金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51