一种粉末材料成形与完全密实的装置及固实方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种粉末材料成型与完全密实的固实化方法。这种方法由下列步骤组成：将粒子材料与有机或无机粘结剂混合制成造型材料；将造型材料制成具有外表面和形腔的砂型，砂型的强度足以保持形状，并可以压缩；将要固实的粉末材料充入形腔；将含有粉末材料的砂型加热；对砂型的外表面施加足够高的压力压缩砂型，砂型将压力传递到其内的粉末材料上，将粉末材料固实形成零件；将零件从砂型中除去。作为一种派生的方法，造型材料由粒子组成，砂型的形状由真空保持。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新的热等静压方法，用来制造零件。此种零件是由金属，金属间化合物或陶瓷粉末材料制成并可带有不同材料热粘接结构或表面涂层。本专利技术适用于制造简单及复杂形状；无加工或少加工；密实或接近完全密实的零件。铸造或粉末冶金方法可以制造出复杂形状的零件。具体采用那一种方法取决于零件的材料。在铸造生产中，首先需要造一个带有形腔的砂型(此形腔与零件形状相同)，把金属熔化，注入形腔，等其凝固，与砂型分离即可得到金属零件。金属铸造的优点，是成本低，并能够生产各种形状和尺寸的零件，并适用于小批量及大批量生产。金属铸造方法局限于低熔点和有良好铸造性能的材料。粉末冶金是一种用粉末材料制造零件的方法。粉末冶金最初之所以得到发展是因为无法熔化高熔点材料。现代粉末冶金方法具有许多其它金属加工工艺不能提供的优点，这些优点包括(a)精确生产控制；(b)适于制造各种复合材料，(c)特殊的物理和机械性能；(d)减少机械加工及表面处理；(e)高的材料利用率；(f)良好的重复性。既然粉末冶金零件是由粉末材料制造而成，在许多情况下自然希望在固实化过程中消除颗粒之间的孔洞，特别是对生产高级和对孔洞敏感的材料。例如，陶瓷、金属间化合物以及它们的复合材料，这点是很重要的。使用热等静压技术是获得完全密实或接近完全密实的粉末冶金零件方法之一。以前的各种热等静压技术有些问题和缺点，其中固体粒子已经被用作压力传递介质。在这种方法中，用一个普通压力机和固体粒子对零件加压，这种方法很难获得良好的等静压效果。另外采用普通固体粒子作压力传递介质也很难将零件与固体粒子分离，这种分离对陶瓷材料是非常关键的，因为陶瓷材料很脆，不能受到振动和冲击。本专利技术的目的之一是利用粒子与粘结剂的混合物，作为压力传递介质，同时也用作造型材料。按照本专利技术的作法，先制备一个模型，然后将粒子与粘结剂的混合物覆盖这个模型，等粘结剂硬化，即可得到带有形腔的砂型。将粉末材料充入该砂型的形腔，获得零件几何形状，在粉末固实化过程中砂型作为压力传递介质。砂型可以放入一个容器中，待粉末充入形腔后，将粘结剂烧掉，便砂型失去强度，但砂型形状仍然得以保持。含有粉末材料的砂型，可以由感应、电阻、气体、油、微波、音频或电压选择或均匀加热，可以控制炉内气氛，包括有机与无机挥发物，使不同粉末受热反应在砂型内，形成新的材料。砂加热完毕后，很快传送到一个特殊模具内，此模具最好带有绝热和润滑涂层。本专利技术提供了几种砂型外形，压模内腔和压力机组成系统，以获得“准”等静压效果。按照本专利技术，将带零件毛坯的砂型送入压模，砂型可作为保温体，或者产生放热反应作为加热体。粉末材料周围气氛可以通过在砂型中加入添加剂控制。砂型和砂蕊可以作为压力传递介质，蓄热体，热传递介质，液体吸收体，可以含有或不含有固体或液体添加剂。本专利技术通过使用特殊造型介质，解决了陶瓷零件与压力传递介质分离问题，这种介质经过简单处理很容易溃散。本专利技术通过使用湿法粉末材料充填，解决了粉末充入复杂形腔的问题，粉末可以被充入到形腔的任一部分，多孔砂型可以吸收液体，加速干燥。本专利技术的主要优点包括(1)高度的灵活性；(2)优良的产品质量；(3)高的生产率；(4)富有竞争性的生产成本；(5)可以在很高的温度(＞3000℃)和压力下(＞1.5GPa)固实化粉末材料。附图的简要描述参见下列附图可以较好地理解本专利技术。附图说明图1(a)-(z)图示了本专利技术的一套典型步骤。图2图示由上下箱组成的砂型，粉末充入方法。图3(a)-(c)图示了带有涂层零件的生产方法。图4图示了一种干粉充入砂型方法。图5(a)-(c)图示了各种压力传递砂型。图6(a-(b)图示了一种砂型加压前后的压力矢量。图7(a)-(b)图示了各种加压过程，以及压力矢量。图8(a)图示了一种“准”等静压系统。图8(b)图示了沿图8(a)中A-A线剖开的横断面。图8(c)图示了另外一种“准”等静压系统。图9(a)-(c)图示了一种具有装载卸载功能的6向加压系统结构。图10(a)-(b)图示了一种带有6个短臂的6向加压系统结构。图11(a)-(c)图示了一种感应加热装置。图12是自动生产线的流程图。图1显示了本专利技术的典型步骤，如图1(a)所示，先有一个粉末零件001的图纸。图1(b)显示了一个带有定位销102和芯头103，用于制造如图1(k)所示上箱406的模具101。图1(c)显示了一个带有定位销105和芯头106，用于制造如图1(1)所示下箱410的模具104。形板101与104是按照图纸001制造。图1(d)显示了用于制造如图1(i)所示半芯502的芯盒501，砂芯构成了砂型的一部分。图1(e)示意砂型是由粒子201和液体粘结剂202组成。图1(f)展示了一台混合粒子201和液体粘结剂202的碾轮式混砂机。图1(g)与(h)分别显示了用振动挤压造型机401与408生产上箱406与下箱410的方法。图1(g)所示振动挤压造型机401包括压头407、用于生产上箱406的压模或砂箱405、用于支撑模具101与造型材料以及砂箱的铁砧403、驱动铁砧的振动压力机活塞402以及用于分离砂型406与模具101的顶杆气缸404。模具101上的定位销102插入压模或砂箱405底部的辅助孔中，固定模具与压模的相互位置。造型时，把浇口棒412′和通气孔棒413′放在模型101希望形成浇口与通气孔的位置上。与图1(g)类似，图1(h)显示的一台振动挤压造型机包括压头411、用于生产下箱410的压模或砂箱409、支撑模具104与造型材料以及砂箱的铁砧403、驱动铁砧的振动压力机活塞402以及用手分离砂型410与模具104的顶杆气缸404。模具104上的定销105插入压模或砂箱409底部的辅助孔中，固定模具与压模的相互位置。压头407与411分别对造型材料加压，就形成了上下砂型。模具101与104上的孔(没有标号)用来接受气缸404顶嘴。图1(i)显示了一个含有待取出的半砂芯502的芯盒的横断面。砂芯由与砂型相同或不同的造型材料制成。一种情况是使用不易压缩材料造芯。造型时，砂与粘结剂的混合物填入半芯盒501中捣实、刮平，然后用振动或其它方法将半芯与芯盒分离，再用粘结剂将两个半芯粘成一个整体。图1(j)显示了两个半芯粘成的一个整体芯503。图1(k)和1(1)分别显示了与压模405与409分离后的上箱406与下箱410砂型，模具101和104已与上下箱砂型分离，形成内腔414和415，上箱砂型通道412和413用于粉末充填与放气。通道412与413，以及图4中浇口416是在图1(g)和1(h)所示的造型过程中形成的。浇口棒和通气孔棒置于适当位置用做形成通道的模具。砂型形成以后，棒412′与413′从上箱砂型中抽掉，形成浇口412与通气孔413。用喷枪602将内腔414与415喷上涂料601。图1(m)表示了砂芯表面也喷上了涂料。图1(n)显示了一个由上下砂型组合而成的砂型。这个砂型内含一个与轮001形状相同但尺寸稍大的内腔702，以补偿固实化收缩，上下砂型可由在接触面701上涂上粘结剂或机械方法组成一体，在粉末充填过程中，上下砂型必须紧密合并在一起，粉末充填完毕就不需要很大的保持力了。作为一种临时合并方法，可以在上箱上放一块压铁或将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末材料成形与完全密实的固实方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：将粒子材料与粘结剂混合制成造型材料；将所述造型材料制成具有外表面和形腔的砂型，砂型的强度足以保持形状，并可以压缩；将要固实的粉末材料充入所述形腔；将含 有所述粉末材料的所述砂型加热；对所述砂型的外表面施加足够高的压力压缩所述砂型，砂型将压力传递到其内的所述粉末材料上，将所述粉末材料固实形成零件；将零件从所述砂型中除去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小弟，
申请(专利权)人：黄小弟，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]