粉末坯料成型方法技术

本发明专利技术公开了一种粉末坯料成型方法，其采用粉末坯料成型装置进行操作，所述粉末坯料成型装置包括：模具、挤压杆、变幅杆以及换能器，所述挤压杆轴向地安装在所述模具中，所述变幅杆的一端与所述模具径向连接，所述变幅杆的另一端与所述换能器连接；其中，在所述挤压杆对所述模具中的粉料施加轴向压力的同时，所述换能器将电能转换成机械振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆带动所述模具振动，所述模具向粉料施加径向压力。该装置结构简单、性能可靠、可迅速脱模；模具带动粉料振动，增大了粉料的振动面积，使粉料振动均匀，提高了成型坯体密度，使坯体应力均匀分布。此外，本发明专利技术还公开了一种粉末坯料成型方法。

Powder blank forming device and method thereof

The invention discloses a powder blank forming device, the powder blank forming device comprises a mold, extrusion rod, horn and the transducer, the extrusion rod axially mounted in the mold, wherein one end of the horn is connected with the mold radial, the other end is connected with the horn the transducer; among them, in the extrusion rod powder on the die in the axial pressure applied at the same time, the transducer converts electrical energy into mechanical vibration to drive the horn, the horn is driven by the vibration of the mold, mold powder applied to radial pressure. The device has the advantages of simple structure, reliable performance, can quickly release mold powder; drive vibration, vibration increases the area of powder, the powder forming uniform vibration, improves the density of green body, make the body stress distribution. In addition, the invention also discloses a powder blank forming method.

【技术实现步骤摘要】
粉末坯料成型装置及其方法
本专利技术涉及材料加工成型领域，特别涉及一种粉末坯料成型装置及其方法。
技术介绍
粉末冶金(PowderMetallurgy)与陶瓷(Ceramic)的主要制备工艺过程包括粉末制备、坯料成型和烧结。压制成型是基于较大的压力，将粉状坯料在模型中压成块状坯料。在压制过程中，坯料由于受到外界压力的影响从而发生密度、强度和坯体中压力分布的变化，成型的坯料在压力去掉后，经过脱模工艺从压模中脱出，经干燥后进行烧结。成型是为了得到内部均匀和密度高的坯体材料，是粉末冶金和陶瓷制备工艺中重要的一个环节。一般来说，具有高均匀性、高密度以及近净尺寸的坯体可以有效地降低烧结温度和坯体收缩，加快致密化进程，减少烧结制品的机加工量，从而消除和控制烧结过程中可能产生的开裂、变形、晶粒异常长大等缺陷。坯料成型方法有很多，总体上可以归结为以下三类：①干法压制成型，②塑性成型，③浆料成型。干压成型是干法成型中的一种，由于其成型效率高，尺寸精确，成本低而成为一般结构陶瓷产品首选的成型工艺，但由于其成型机理问题，始终存在着密度梯度和不均匀问题。因此，有研发人员将超声振动引入轴向的压杆中，在压杆加压的同时施加振动，一定程度上使粉末压坯的内部等效应力分布更均匀，减少了粉末压坯脱模时因内应力分布不均产生的压坯破损，降低了压制压力沿轴向的损耗，提高了粉末压坯的密度和均匀性，但是，实际应用过程中，存在如下问题：1)在挤压杆上引入振动，由于压杆与坯体粉料接触面积过小，无法有效、均匀地将超声振动传递到坯体粉料当中；2)超声振动沿着挤压杆轴向逐渐衰减，密度梯度和不均匀问题无法得到改善；3)在挤压杆上施加振动驱动部件使得结构复杂，振动模态不可靠，而且由于换能器受压能力有限，往往使得效率较低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种结构简单、性能可靠、可以迅速脱模的粉末坯料成型装置，该装置通过变幅杆将模具与换能器连接，变幅杆带动模具振动，模具均匀有效地向粉料施加径向压力，增大了粉料的振动面积，使粉料振动均匀，提高了成型坯体密度，使坯体应力均匀分布。本专利技术还提供一种粉末坯料成型方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种粉末坯料成型装置，所述粉末坯料成型装置包括：模具、挤压杆、变幅杆以及换能器，所述挤压杆轴向地安装在所述模具中，所述变幅杆的一端与所述模具径向连接，所述变幅杆的另一端与所述换能器连接；其中，在所述挤压杆对所述模具中的粉料施加轴向压力的同时，所述换能器将电能转换成机械振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆带动所述模具振动，所述模具向粉料施加径向压力。优选地，所述换能器将电能转换为多频复合振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆产生的轴向振动转化为所述模具相对于粉料的多模态复合径向振动，带动粉料振动。优选地，所述粉末坯料成型装置还包括底托，所述底托可拆卸地安装在所述模具底部，所述底托与所述模具形成模具型腔。优选地，所述模具与所述变幅杆通过螺栓件固定连接，该连接方式更适合于实体模具，模具壁比较厚，模具壁的厚度大于所述螺栓件插入模具的长度，这样可以将变幅杆和换能器稳固地固定在模具上，使得振动更加均匀可靠；或者，在所述模具的外壁上设置有夹持装置，所述模具与所述变幅杆通过所述夹持装置连接。该连接方式更适合于中空薄壁模具，因中空薄壁模具质量较轻，为防止在坯料成型过程中发生位移，优选地，采用螺栓将模具与底托相连。优选地，所述模具与至少一个所述变幅杆连接，更优选地，所述模具的两端均与变幅杆连接，变幅杆与相应的换能器连接，这种方式可以减少因不对称设置而导致模具振动不均匀的问题。优选地，所述底托与所述模具之间通过橡胶垫柔性连接。优选地，通过将超声发生器产生的电脉冲信号经由刺刀螺母连接器信号线传递给所述换能器，以将电能转换成机械振动。根据本专利技术的另一个方面，提供一种粉末坯料成型方法，所述粉末坯料成型方法包括以下步骤：将粉料装入到所述模具中；对所述粉料进行压制，压制时，挤压杆对所述粉料施加轴向压力，同时，换能器接收超声发生器产生的信号，将电能转换成机械振动驱动变幅杆，所述变幅杆带动所述模具振动，所述模具向所述粉料施加径向压力，得到成型坯体；进行脱模，脱模时，卸去底托，推动挤压杆，卸出成型坯体。优选地，在进行脱模时，卸去所述挤压杆的压力，所述换能器继续接收超声信号并将电能转换成机械振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆继续带动所述模具振动，从而降低坯体与模具内壁之间的摩擦力，有助于坯体迅速脱模，方便地卸出成型坯体。有益效果：本专利技术粉末坯料成型装置结构简单、性能可靠、效率高，适合于金属粉末或者陶瓷粉末的工艺制备；该装置在挤压杆对粉料施加轴向加压的同时，换能器接收超声发生器的信号，将电能转换成机械振动驱动变幅杆，变幅杆带动模具整体振动，模具均匀、有效地向粉料施加径向压力，增大了粉料的振动面积，粉料振动更均匀，提高了坯体密度；振动模具与粉料的接触面积增大，可以更好的达到坯体应力均匀分布的目的；当卸出成型坯体时，超声发生器继续发送信号，换能器驱动变幅杆，变幅杆继续带动模具振动，从而降低坯体与模具内壁之间的摩擦力，有助于坯体迅速脱模。附图说明图1是本专利技术实施例一粉末坯料成型装置结构的剖面示意图；图2是本专利技术实施例二粉末坯料成型装置结构的剖面示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1图1示意性地示出了本专利技术的粉末坯料成型装置结构的第一实施例，如图1所示，本专利技术提供的粉末坯料成型装置，所述粉末坯料成型装置包括：底托1、模具2、挤压杆3、换能器4以及变幅杆5，其中，所述底托1与所述模具2之间通过橡胶垫8柔性连接，底托1与模具2形成模具型腔，橡胶垫的设置使得模具型腔密封性更好；变幅杆5的一端与模具2通过螺栓件6固定连接，变幅杆5的另一端与换能器4螺栓连接；在挤压杆3对粉料施加轴向压力的同时，换能器4接收超声发生器产生的信号并将电能转换成机械振动驱动变幅杆5，变幅杆5带动模具2整体振动，模具2在变幅杆5超声振动激励的谐振状态下均匀地向粉料施加径向压力。由于模具2与粉料的接触面积大，使得粉料振动均匀；换能器4接收超声波发生器的电脉冲信号，将电能转换为多频复合振动驱动所述变幅杆5，所述变幅杆5产生的轴向振动转化为所述模具2相对于粉料的多模态复合径向振动，使得粉料振动均匀可靠且密实。优选地，本实施例适用于模具2为实心形式的情况，该实施例中模具2较重，模具壁比较厚，模具壁的厚度大于所述螺栓件6插入模具2的长度，这样可以将变幅杆5和换能器4稳固地固定在模具2上，使得振动更加均匀可靠。图1仅以一个变幅杆和与其连接的一个换能器为例，而不限于此。本专利技术的粉末坯料成型装置可以包括与模具连接的多个变幅杆和与每个变幅杆分别连接的换能器。本实施例，通过将超声发生器产生的电脉冲信号经由刺刀螺母连接器(BNC)信号线传递给所述换能器4，以将电能转换成机械振动。本专利技术的粉末坯料成型方法，所述粉末坯料成型方法包括以下步骤：先将底托1安装到模具2上，从模具型腔上部的入料口将粉料装到模具型腔中；然后对粉料进行压制，压制时，加压杆在模具型腔中对粉料施加轴向压力，同时，换能器4接收由BNC信号线传递，由超声波发生器产生的电脉冲信号，将电能转换为超声机械振动以驱动变幅杆5，由变幅杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末坯料成型装置，其特征在于，所述粉末坯料成型装置包括：模具、挤压杆、变幅杆以及换能器，所述挤压杆轴向地安装在所述模具中，所述变幅杆的一端与所述模具径向连接，所述变幅杆的另一端与所述换能器连接；其中，在所述挤压杆对所述模具中的粉料施加轴向压力的同时，所述换能器将电能转换成机械振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆带动所述模具振动，所述模具向粉料施加径向压力。

【技术特征摘要】
1.一种粉末坯料成型装置，其特征在于，所述粉末坯料成型装置包括：模具、挤压杆、变幅杆以及换能器，所述挤压杆轴向地安装在所述模具中，所述变幅杆的一端与所述模具径向连接，所述变幅杆的另一端与所述换能器连接；其中，在所述挤压杆对所述模具中的粉料施加轴向压力的同时，所述换能器将电能转换成机械振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆带动所述模具振动，所述模具向粉料施加径向压力。2.如权利要求1所述的粉末坯料成型装置，其特征在于，还包括底托，所述底托可拆卸地安装在所述模具底部，所述底托与所述模具形成模具型腔。3.如权利要求1所述的粉末坯料成型装置，其特征在于，所述模具与所述变幅杆通过螺栓件固定连接。4.如权利要求1所述的粉末坯料成型装置，其特征在于，在所述模具的外壁上设置有夹持装置，所述模具与所述变幅杆通过所述夹持装置连接。5.如权利要求1所述的粉末坯料成型装置，其特征在于，所述换能器产生多频复合振动驱动所述变幅杆，所述变幅杆产生的轴向振动转化为所述模具相对于粉料的多模态复合径向振...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪林，赵夙，
申请(专利权)人：沈阳远大科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21