一种用于热等静压包套的粉末后处理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于热等静压包套的粉末后处理系统及方法，本发明专利技术系统包括依次连接的熔炼气雾化装置、装粉室、焊接室；装粉室内设有与熔炼气雾化装置连接的输粉管，装粉室内还设有振动台、包套以及设于所述振动台底部的传动机构，传动机构连接装粉室和焊接室；装粉室和焊接室之间设有控制两者是否连通的隔离舱门；焊接室连接有真空系统，焊接室内设有感应加热设备和焊接设备。本发明专利技术系统集成了制粉、装粉振实、除气和焊接封装等装置，有效解决现有包套生产效率低的问题；同时本发明专利技术整个系统处于低氧环境，使得对低氧环境要求较高的粉末如稀土粉末在包套制造中的安全地应用成为可能。造中的安全地应用成为可能。造中的安全地应用成为可能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于热等静压包套的粉末后处理系统及方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种用于热等静压包套的粉末后处理系统及方法。

技术介绍

[0002]粉末冶金钢的成型工艺包括：热等静压、冷压+烧结成型和喷射成型+热挤压等方法。冷压+烧结成型法是指常温下直接加压力成型，然后在真空或惰性气体环境中烧结，具有成本低、工艺简单的优点，但粉末易氧化、均匀性差、弹性后效明显；喷射成型+热挤压工艺是指溶液雾化后冷却至半固态时沉积于坯体，然后加热到一定温度进行热挤压，具有组织细小均匀、成本低等优点，但由于喷射成型后还有需要进行热挤压等过程，生产效率低；热等静压法是指将粉末装入包套(类似模具作用)中，然后使用氮气、氩气作为加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型。热等静压工艺具有制备的金属材料的密度可以达到理论密度的99.99％、烧结温度比常规冷压
‑
烧结工艺低并且生产效率比喷射成型工艺+热挤压工艺高和易于制备高合金含量的制品(如高速钢)等优点。用于热等静压的真空包套需要具备良好的气密性，并且包套内部必须进行真空处理，以排除附着在粉末颗粒之间的空气、水汽和油污，同时保证工件受力均匀，避免因真空度不足产生氧化膜和气孔。
[0003]传统真空包套装粉过程是通过抽气管在空气中完成的，即使采用真空脱气的方法也不能将包套内的杂质完全去除，并且真空脱气完成后还需要对抽空管进行封焊，导致包套的生产效率低。
[0004]稀土元素被称为工业的“维生素”，高速钢中添加少量稀土元素即可显著优化钢的微观组织、净化杂质元素，进而提高力学性能和耐蚀性，并且利用稀土元素La和Ce替代高速钢中的V，可降低高速钢的成本。但是，在空气中对稀土粉末和高速钢粉末进行混合时，稀土粉末会发生氧化，甚至发生爆炸，由于传统包套生产系统未能实现全程的低氧环境，使得对低氧环境要求较高的粉末如稀土粉末难以在包套制造中安全地应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于热等静压包套的粉末后处理系统及方法，本专利技术所述粉末后处理系统能够在低氧环境中完成一系列粉末混合、压实、脱气、焊接封装等工艺，提高包套的生产效率和性能，并使得对低氧环境要求较高的粉末如稀土粉末在包套制作中的应用成为可能。
[0006]基于上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种用于热等静压包套的粉末后处理系统，包括依次连接的熔炼气雾化装置、装粉室、焊接室；装粉室内设有与熔炼气雾化装置连接的输粉管，装粉室内还设有振动台、包套以及设于所述振动台底部的传动机构，所述传动机构连接装粉室和焊接室；装粉室和焊接室之间设有控制两者是否连通的隔离舱门；焊接室连接有真空系统，焊接室内设有感应加热设备和焊接设备。
[0008]本专利技术提供的用于热等静压包套的粉末后处理系统集成了熔炼制粉、装粉振实、加热除气和焊接封装等所需装置，并通过各装置的合理设置，有效解决现有包套生产效率低的问题；同时本专利技术整个系统处于低氧环境，使得对低氧环境要求较高的粉末如稀土粉末在包套制造中的安全地应用成为可能。
[0009]优选地，用于热等静压包套的粉末后处理系统还包括与装粉室连通的过渡舱，所述装粉室内还设有球磨机。
[0010]本专利技术设置过渡舱以便通过过渡舱向装粉室内加入稀土等粉末；将球磨机设于装粉室内，便于稀土粉末与金属粉末安全混合。
[0011]优选地，熔炼气雾化装置和装粉室内填充保护气体，保护气体为惰性气体；熔炼气雾化装置与装粉室之间还连接有旋风分级装置，旋风分级装置通过输粉管与装粉室连接。
[0012]熔炼气雾化装置和装粉室内填充惰性保护气体，使其处于低氧环境，便于对稀土等粉末的安全使用。
[0013]通过设置旋风分级装置，便于对熔炼气雾化制粉的金属粉末进行分级筛选。
[0014]优选地，包套为底端封闭、顶部开口的圆筒状结构，包套上设有与包套相配合的盖子；盖子上设有凸台，凸台与包套顶部开口过盈配合。
[0015]盖子上的凸台与包套顶部开口过盈配合，将盖子盖于包套上时，有助于包套的预封装，同时凸台位于待焊接区域，能够防止电子束焊接过程中的操作不当而将包套焊穿。
[0016]另外，传统真空包套装粉过程是通过抽气管在空气中完成的，即使采用真空脱气的方法也不能将包套内的杂质完全去除，并且真空脱气完成后还需要对抽空管进行封焊，导致包套的生产效率低。由于本专利技术包套处于低氧环境，故而在包套上是否设置抽空管可以灵活进行选择，尤其当不设置抽空管时，省去了对抽空管的封焊操作，生产效率提高，在真空环境中可以直接对抽空完成的包套进行焊封，生产效率提高。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种用于热等静压包套的粉末后处理方法，所述方法基于上述用于热等静压包套的粉末后处理系统实现；用于热等静压包套的粉末后处理方法，包括如下步骤：
[0018](1)利用熔炼气雾化装置对金属原料进行熔炼和气雾化制粉得金属粉末，将金属粉末经输粉管输送至装粉室的包套内，将包套置于振动台上，开启振动台对包套内的粉末进行振实，将包套的盖子盖于包套上；
[0019](2)开启隔离舱门，利用传动机构将包套由装粉室转移至焊接室内，关闭隔离舱门，启动真空系统将焊接室进行抽真空处理，并启动感应加热设备加热包套并保温一段时间后冷却；
[0020](3)启动焊接设备对冷却后的包套的焊接区域进行焊接，完成包套的焊接封装。
[0021]本专利技术通过熔炼、气雾化制粉、装粉、振实、加热脱气以及焊接封装完成热等静压包套粉末的封装处理，效率高；另外，在上述过程中均不与空气接触，防止空气中的氧气、水分、油污等物质对包套内粉末的影响；此外，由于本专利技术所述包套抽气过程在真空环境中进行，相对于现有包套，可以省略包套上的抽空管结构，进而省去了对包套抽空管的封焊操作，提高包套的制造效率；并且由于包套内始终保持低氧环境，能够防止混料时稀土的氧化，本专利技术系统及方法使得稀土在包套制作过程中安全使用成为可能。
[0022]优选地，步骤(1)还包括将金属粉末在输送至输粉管前进行分级筛分处理；步骤
(1)还包括将稀土粉末经过渡舱转移至装粉室内的球磨机，同时将金属粉末经输送管装入球磨机，经球磨混合后装入包套内，再经振实后盖上盖子。
[0023]优选地，球磨机的转速为200～300r/min；对包套内粉末进行振实的振动频率为20～60Hz，振幅为0.5～2mm，振实密度为60％～70％。
[0024]优选地，稀土粉末为La或Ce。
[0025]优选地，步骤(2)将焊接室抽真空至1
×
10
‑3～1
×
10
‑1Pa；感应加热设备加热包套至600～800℃，保温2～5h，保温结束后冷却0.5～1.5h。
[0026]优选地，步骤(3)中焊接为真空电子束焊接或TIG焊接；
[0027]其中，真空电子束焊接的参数为：加速电压为40～120kV，焊接束流为8～80mA、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热等静压包套的粉末后处理系统，其特征在于，包括依次连接的熔炼气雾化装置、装粉室、焊接室；所述装粉室内设有与熔炼气雾化装置连接的输粉管，所述装粉室内还设有振动台、包套以及设于振动台底部的传动机构，所述传动机构连接装粉室和焊接室；所述装粉室和焊接室之间设有控制两者是否连通的隔离舱门；所述焊接室连接有真空系统，所述焊接室内设有感应加热设备和焊接设备。2.如权利要求1所述用于热等静压包套的粉末后处理系统，其特征在于，所述用于热等静压包套的粉末后处理系统还包括与装粉室连通的过渡舱，所述装粉室内还设有球磨机。3.如权利要求1所述用于热等静压包套的粉末后处理系统，其特征在于，所述熔炼气雾化装置和装粉室内填充保护气体，所述保护气体为惰性气体；所述熔炼气雾化装置与装粉室之间还连接有旋风分级装置，所述旋风分级装置通过输粉管与装粉室连接。4.如权利要求1所述用于热等静压包套的粉末后处理系统，其特征在于，所述包套为底端封闭、顶部开口的圆筒状结构，包套上设有与包套相配合的盖子；所述盖子上设有凸台，所述凸台与包套顶部开口过盈配合。5.一种用于热等静压包套的粉末后处理方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1～4任一项所述处理系统实现，包括如下步骤：(1)利用熔炼气雾化装置对金属原料进行熔炼和气雾化制粉得金属粉末，将金属粉末经输粉管输送至装粉室的包套内，将包套置于振动台上，开启振动台对包套内的粉末进行振实，将包套的盖子盖于包套上；(2)开启隔离舱门，利用传动机构将包套由装粉室转移至焊接室内，关闭隔离舱门，启动真空系统将焊接室进行抽真空处理，并启动感应加热设备加热包套并保温一段时间后冷却；(3)启动焊接设备对冷却后的包套的焊接区域进行焊接，完成包套的焊接封装。6.如权利要求5所述用于热等静压包套的粉末后处理方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括将金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谦，林浩然，陈浩，于朋，屠后田，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：