超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备制造技术

本发明专利技术涉及粉体材料压制成型技术领域，提供一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，该设备包括超声波底座、安装在超声波底座上的超声模套、与超声模套配合使用的超声波冲头、驱动超声波冲头的液压机、第一超声波换能器、换能器连接部。本发明专利技术提出的技术方案降低了粉体材料颗粒之间的内摩擦以及颗粒和超声模套的模壁之间的外摩擦，提高了不同层药柱的有效压力，实现了在现有温和成型条件下有效的提高粉体材料部件的致密化，改善了内部密度均匀性，并降低了内部应力，从而实现了药柱的高质量成型制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉体材料压制成型
，特别涉及一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备。
技术介绍
压制是混合含能粉体材料成型及装药领域的重要工艺路径，但是该工艺面临创新发展的重要瓶颈，特别是在密度和密度均匀性、内应力均化和残余应力释放等方面。具体地，在粉体材料压制成型过程中，不可避免的存在粉体材料颗粒之间的内摩擦以及颗粒和模壁(或软模)之间的外摩擦，导致压力沿压制方向被逐步损耗，致使不同高度层、不同径向位置含能粉体材料颗粒受到的有效压力不一致，使压坯内部密度分布不均匀。在粉末颗粒压制成型过程中，如果对被压制材料施加一定方向、一定频率和振幅的超声振动，可以降低工件和模具之间的摩擦力以及整体成形力，还能在一定程度上提高材料的变形能力以及变形的均匀性，进而提高成型质量。
技术实现思路
【要解决的技术问题】本专利技术的目的是针对粉体材料，特别是非均匀性脆性含能性粉末材料，提供一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，以降低粉体材料压制成型时颗粒与颗粒、颗粒与模壁之间的摩擦力以及整体成形力，同时提高制品致密化和降低药柱内部残余应力。【技术方案】本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术涉及一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，该设备包括超声波底座、安装在超声波底座上的超声模套、与超声模套配合使用的超声波冲头、驱动超声波冲头的液压机、第一超声波换能器、换能器连接部，所述超声波冲头内设置有空腔，所述空腔内设置有第二超声波换能器，所述第一超声波换能器通过换能器连接部与超声模套连接，所述第二超声波换能器通过换能器连接部与超声波冲头的底部连接，所述超声模套内和超声波冲头内均设置有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统包括进液口、水管、出液口。作为一种优选的实施方式，所述超声模套内的冷却水循环系统在超声模套内部呈U字形布局。作为另一种优选的实施方式，所述超声模套还包括盖板、第一吊环螺钉、粉末压制腔，所述粉末压制腔与盖板的连接处、粉末压制腔与进液口的连接处、粉末压制腔与出液口的连接处均通过密封材料密封。作为另一种优选的实施方式，所述超声波冲头还包括压板、上模套、水管、第二吊环螺钉，所述压板位于上模套的顶部，所述水管位于超声波冲头的空腔内，所述上模套与压板的连接处、上模套与超声波冲头底部的连接处均通过密封材料密封。作为另一种优选的实施方式，所述第一超声波换能器、第二超声波换能器均采用低压型磁致伸缩换能器。作为另一种优选的实施方式，所述超声模套的模套壁的厚度根据第一超声波换能器输出超声波的振动频率确定，所述超声波冲头底部的厚度根据第二超声波换能器输出超声波的振动频率确定。作为另一种优选的实施方式，所述第一超声波换能器、第二超声波换能器均连接有静电接地装置。作为另一种优选的实施方式，所述超声模套与超声波冲头通过卡块固定，所述卡块的材料为耐磨型不锈钢，其直径大于8mm。作为另一种优选的实施方式，还包括与超声波底座配合使用的活动式固定系统，所述活动式固定系统包括调节螺母板、挂钩和吊块。作为另一种优选的实施方式，所述第一超声波换能器通过绝缘塑料或陶瓷与换能器连接部连接。【有益效果】本专利技术提出的技术方案具有以下有益效果：本专利技术使超声模套在超声波作用下产生共振，共振能量通过超声模套传递到粉体材料颗粒中，超声模套内的颗粒材料产生高频振动，通过颗粒周期性反转，降低了粉体材料颗粒之间的内摩擦以及颗粒和超声模套的模壁(或软模)之间的外摩擦，提高了不同层药柱的有效压力，实现了在现有温和成型条件下有效的提高粉体材料部件的致密化，改善了内部密度均匀性，并降低了内部应力，从而实现了药柱的高质量成型制备。因此，本专利技术在含能粉体材料成型及装药领域中，可以在比较温和的成型工艺条件下实现更致密化和高均匀性的含能粉体材料的压制成型。附图说明图1为本专利技术的实施例一提供的超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备的原理结构图。图2为本专利技术的实施例一提供的超声模套的原理结构图。图3为本专利技术的实施例一提供的超声波冲头的原理结构图。图4为本专利技术的实施例二提供的超声振动辅助加载成型原理图。图5为本专利技术的实施例二提供的超声波辅助成型过程超声加载方式图。图6为本专利技术的实施例二提供的超声波辅助成型过程超声加载方式图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的具体实施方式进行清楚、完整的描述。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备的原理结构图。如图1所示，该设备包括超声波底座1、安装在超声波底座1上的超声模套2、与超声模套2配合使用的超声波冲头3、驱动超声波冲头3的液压机。本实施例中，如图2所示，超声模套2包括盖板21、吊环螺钉22、粉末压制腔23、下模24、循环水冷却系统，循环水冷却系统包括水管25、进液口251和出液口252。吊环螺钉22设置在盖板21和下模24上。粉末压制腔23与盖板2的连接处、粉末压制腔23与进液口251的连接处、粉末压制腔23与出液口252的连接处均通过密封材料密封，密封材料为高分子材料，如聚乙烯，聚四氟乙烯等，通过密封材料密封以防止冷却液泄漏。另外，循环水冷却系统中的水管呈U字形或蛇形结构环绕超声模套2，进液口251设置在超声模套2的下部，出液口252设置在超声模套2的上部，冷却液从下部的进液口251流入，从上部的出液口252流出，通过冷却液(高纯水或含盐水)冷却超声模套2，避免超声波换能器4与超声模套2连接处出现局部温度过高情况。超声模套2的周围设置有超声波换能器4，具体地，超声波换能器4的数量为2～20个，其均匀分布在以超声模套2为中心的圆周上，通过超声波换能器4的超声波振动为超声模套2内的粉末提供横向振动。本实施例中，如图3所示，超声波冲头3包括压板32、上模套33、水管34、吊环螺钉35、上模连接板36。超声波冲头3内设置有空腔，空腔内设置有超声波换能器31，通过超声波换能器31的超声波振动为超声模套内的粉末提供纵向振动。压板32位于超声波冲头3的顶部，水管34位于超声波冲头的空腔内，上模连接板36设置在超声波冲头3的底部，上模套33与压板32的连接处、上模套33与上模连接板36的连接处均通过密封材料密封，密封材料为高分子材料，如聚乙烯，聚四氟乙烯等，通过密封材料密封以防止冷却液泄漏。具体地，冷却液从水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，其特征在于包括超声波底座、安装在超声波底座上的超声模套、与超声模套配合使用的超声波冲头、驱动超声波冲头的液压机、第一超声波换能器、换能器连接部，所述超声波冲头内设置有空腔，所述空腔内设置有第二超声波换能器，所述第一超声波换能器通过换能器连接部与超声模套连接，所述第二超声波换能器通过换能器连接部与超声波冲头的底部连接，所述超声模套内和超声波冲头内均设置有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统包括进液口、水管、出液口。

【技术特征摘要】
1.一种超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，其特征在于包括
超声波底座、安装在超声波底座上的超声模套、与超声模套配合使用的超声波
冲头、驱动超声波冲头的液压机、第一超声波换能器、换能器连接部，所述超
声波冲头内设置有空腔，所述空腔内设置有第二超声波换能器，所述第一超声
波换能器通过换能器连接部与超声模套连接，所述第二超声波换能器通过换能
器连接部与超声波冲头的底部连接，所述超声模套内和超声波冲头内均设置有
冷却水循环系统，所述冷却水循环系统包括进液口、水管、出液口。
2.根据权利要求1所述的超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，
其特征在于所述超声模套内的冷却水循环系统在超声模套内部呈U字形布局。
3.根据权利要求1所述的超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，
其特征在于所述超声模套还包括盖板、第一吊环螺钉、粉末压制腔，所述粉末
压制腔与盖板的连接处、粉末压制腔与进液口的连接处、粉末压制腔与出液口
的连接处均通过密封材料密封。
4.根据权利要求1所述的超声波振动辅助下的粉体材料压制成型安全设备，
其特征在于所述超声波冲头还包括压板、上模套、水管、第二吊环螺钉，所述
压板位于上模套的顶部，所述水管位于超声波冲头的空腔内，所述上模套与压
板的连接处、上模...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕珂臻，韩超，郑芳，陈学平，张锋，雍炼，徐程洪，杨坤，王辰辰，吴志展，蒋芝芳，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51