一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置及方法，所述装置包括：机架、模具、两冲头、电磁加热线圈以及至少一电磁驱动单元；模具沿左右向安装于机架具有沿左右向延伸且贯穿的成形腔；两冲头沿左右向相对设置且两相对端滑动安装于成形腔的两端对应的内侧壁，两冲头以及成形腔共同限定出成形室；电磁加热线圈绕设于模具外周以对成形室加热；至少一电磁驱动单元均包括：电磁成形线圈、电磁驱动件、以及放电电路；放电电路的输出端与电磁成形线圈电连接，电磁驱动件动力输入端设于电磁成形线圈的电磁作用区域，电磁驱动件的动力输出端与两冲头之一的外端驱动连接驱动两冲头靠拢，进以将预填设于成形室内的陶瓷颗粒压结成形。

A Ceramic Particle Enhanced Electromagnetic Hot-pressing Powder Forming Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置及方法
本专利技术涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置及方法。
技术介绍
高速列车刹车盘作为制动系统的关键零部件之一，是铁路系统安全运行的重要保障。提高列车制动材料性能和降低制动材料比重是进一步实现高速列车高速化和轻量化的必经之路。相比铸钢类刹车盘，锻钢类刹车盘虽然在强度、韧性上都有一定改善，但在列车速度以及轻量化方面还存在一定局限。为此，国内外致力于开发高韧高强轻质的新型高性能制动盘，其中主要有铝合金基复合材料和碳陶复合材料等。颗粒增强法因工艺过程简单，生产成本低，而成为金属基复合材料制备的重要手段。目前，颗粒增强铝基复合材料的制备方法主要有：搅拌法，浸渗法，喷射沉积法，原位复合法和粉末冶金法等。其中粉末冶金工艺较为成熟，是制备复合材料的重要手段。现有的粉末冶金设备存在金属基复合材料压坯致密度难以控制，生产效率低等问题。
技术实现思路
为了解决现有的粉末冶金设备存在金属基复合材料压坯致密度难以控制，生产效率低等问题。本专利技术提供一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，包括机架、模具、两冲头、电磁加热线圈以及至少一电磁驱动单元；所述模具沿左右向安装于所述机架且所述模具具有沿左右向延伸且贯穿的成形腔；所述两冲头沿左右向相对设置，且所述两冲头的两相对端滑动安装于所述成形腔的两端对应的内侧壁，所述两冲头以及所述成形腔共同限定出成形室；所述电磁加热线圈绕设于所述模具外周以对所述成形室加热；每一所述电磁驱动单元均包括：电磁成形线圈、电磁驱动件以及放电电路；每一所述电磁驱动单元中，所述放电电路的输出端与所述电磁成形线圈电连接，所述电磁驱动件的动力输入端设于所述电磁成形线圈的电磁作用区域，所述电磁驱动件的动力输出端与所述两冲头之一的外端驱动连接，以在由所述电磁成形线圈产生的电磁力的作用下驱动所述两冲头靠拢，进以将预填设于所述成形室内的陶瓷颗粒压结成形。本专利技术的有益效果是：通过电磁加热线圈对模具成形室进行加热，放电电路对电磁成形线圈放电，产生电磁力驱动电磁驱动件进而驱动两冲头高速靠拢并压制模具成形室中被加热的陶瓷颗粒增强金属基粉末材料，从而获得具有高致密度及高耐磨性的轻质复合材料零件压坯，能够实现高质量的陶瓷颗粒增强金属基复合材料电磁热压粉末成形，工作稳定，重复性好，生产效率高，便于实现自动化生产，节能环保，具有广阔开发应用前景。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：至少一所述电磁驱动单元包括左电磁驱动单元和右电磁驱动单元；所述两冲头包括左冲头和右冲头，所述左电磁驱动单元中的所述电磁驱动件与所述左冲头的左端面驱动连接，所述右电磁驱动单元中的所述电磁驱动件与所述右冲头的右端面驱动连接。采用上述进一步方案的有益效果是：所述至少一电磁驱动单元设为左电磁驱动单元和右电磁驱动单元，使得所述模具的成形室内的被加热陶瓷颗粒增强金属基粉末材料在所述模具的左右两侧能同时被所述左电磁驱动单元和所述右电磁驱动单元施加压力，保证了陶瓷颗粒增强金属基粉末制成零件压坯致密度能进一步增强，且零件压坯材质均匀性能够更好的保证。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：每一所述电磁驱动单元中的所述放电电路均包括：高压直流电源、高压储能电容以及放电开关，所述高压储能电容与所述高压直流电源并联，所述电磁成形线圈与所述放电开关串联后与所述高压储能电容并联。采用上述进一步方案的有益效果是：所述放电电路采用高压直流电源、和高压储能电容，在所述放电开关接通前，高压储能电容由所述高压直流电源充电，在放电开关接通后，高压储能电容的电能迅速转化为电磁成形线圈的强脉冲电磁场，使得金属电磁驱动件中产生感应涡流进而产生较强感应磁场，所述强脉冲电磁场与所述较强感应磁场能够对所述金属电磁驱动件产生一个瞬间的较大电磁力，可较好地保证零件压坯致密度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：每一所述电磁驱动单元中的所述电磁驱动件均包括金属受磁板和传力板，所述金属受磁板与所述电磁成形线圈所在平面平行设置，所述传力板由所述金属受磁板的中部朝向所述模具延伸设置。采用上述进一步方案的有益效果是：所述电磁驱动件分设为金属受磁板和传力板，使得所述电磁驱动件的整体质量较轻，便于获得高速冲击，实现了连接冲头对所述模具成形室内的陶瓷颗粒增强金属基粉末材料产生较大的冲力，不仅节省了物料成本而且保证了零件压坯成形效果。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：每一所述电磁驱动单元中的所述传力板平行于所述电磁成形线圈所在平面的截面积由所述电磁成形线圈向所述模具方向呈渐小设置。采用上述进一步方案的有益效果是：既能较好地接收来自所述金属受磁板的驱动力，又能将所所述驱动力集中传递到所述冲头，且如上减小的截面积设置使得所述传力板的内部受冲压时应力均匀变化，无应力突变区域，较好地保证了所述传力板的使用寿命。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：所述机架包括设置于所述模具上下两侧且与所述成形腔同向延伸的滑槽，每一所述电磁驱动单元中的所述传力板和/或所述金属受磁板的上下侧沿所述成形腔的延伸方向滑动安装于所述滑槽。采用上述进一步方案的有益效果是：所述滑槽的设置便于所述传力板和/或所述金属受磁板在所述机架上的滑动较为稳定，进一步保证了采用本装置制成零件压坯的连续成功率，提高了本装置的可靠性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：所述滑槽上安装有光栅传感器，所述光栅传感器用以接收所述传力板的位置信号。采用上述进一步方案的有益效果是：所述光栅传感器的采用便于利用外围设备较好地将所述电磁驱动件的运动过程进行记录，便于后续对工艺的改进进行分析。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：所述传力板的材质为45号钢。采用上述进一步方案的有益效果是：使得所述传力板能够具有较高强度的同时且物料成本较低。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：所述两冲头的材质为SKD11模具钢。采用上述进一步方案的有益效果是：使得所述两冲头的硬度高、韧性好,不易开裂，保证了采用本装置制成零件压坯表面的光滑度。本专利技术还提供一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形方法，采用上文所述的陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，所述陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形方法包括如下步骤：S1.将经过预处理的陶瓷颗粒混合粉体A充填于模具的成形腔内；S2.将两冲头分别装配于所述成形腔的两端口，并通过两冲头对所述陶瓷颗粒混合粉体A在模具的成形腔内进行预压；S3.将电磁驱动件在机架上进行复位并设定放电电路的工作参数；S4.对感应加热线圈通电，以对所述成形腔内的所述陶瓷颗粒混合粉体A进行加热至预设温度获得陶瓷颗粒混合粉体A1；S5.闭合放电电路，电磁成形线圈通电，以在由所述电磁成形线圈产生的电磁力的作用下驱动所述两冲头靠拢，进以将所述陶瓷颗粒混合粉体A1压结成零件压坯；S6.断开放电电路，卸除所述两冲头，取出所述零件压坯，清理所述成形腔内壁。通过电磁加热线圈对模具成形室进行加热，放电电路对电磁成形线圈放电，产生电磁力驱动电磁驱动件进而驱动两冲头高速靠拢并压制模具成形室中被加热的陶瓷颗粒增强金属基粉末材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，其特征在于，包括机架(1)、模具(2)、两冲头(3)、电磁加热线圈(4)以及至少一电磁驱动单元；所述模具(2)沿左右向安装于所述机架(1)且所述模具(2)具有沿左右向延伸且贯穿的成形腔；所述两冲头(3)沿左右向相对设置，且所述两冲头(3)的两相对端滑动安装于所述成形腔的两端对应的内侧壁，所述两冲头(3)以及所述成形腔共同限定出成形室；所述电磁加热线圈(4)绕设于所述模具(2)外周以对所述成形室加热；每一所述电磁驱动单元均包括：电磁成形线圈(51)、电磁驱动件(52)以及放电电路(53)；每一所述电磁驱动单元中，所述放电电路(53)的输出端与所述电磁成形线圈(51)电连接，所述电磁驱动件(52)的动力输入端设于所述电磁成形线圈(51)的电磁作用区域，所述电磁驱动件(52)的动力输出端与所述两冲头(3)之一的外端驱动连接，以在由所述电磁成形线圈(51)产生的电磁力的作用下驱动所述两冲头(3)靠拢，进以将预填设于所述成形室内的陶瓷颗粒压结成形。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，其特征在于，包括机架(1)、模具(2)、两冲头(3)、电磁加热线圈(4)以及至少一电磁驱动单元；所述模具(2)沿左右向安装于所述机架(1)且所述模具(2)具有沿左右向延伸且贯穿的成形腔；所述两冲头(3)沿左右向相对设置，且所述两冲头(3)的两相对端滑动安装于所述成形腔的两端对应的内侧壁，所述两冲头(3)以及所述成形腔共同限定出成形室；所述电磁加热线圈(4)绕设于所述模具(2)外周以对所述成形室加热；每一所述电磁驱动单元均包括：电磁成形线圈(51)、电磁驱动件(52)以及放电电路(53)；每一所述电磁驱动单元中，所述放电电路(53)的输出端与所述电磁成形线圈(51)电连接，所述电磁驱动件(52)的动力输入端设于所述电磁成形线圈(51)的电磁作用区域，所述电磁驱动件(52)的动力输出端与所述两冲头(3)之一的外端驱动连接，以在由所述电磁成形线圈(51)产生的电磁力的作用下驱动所述两冲头(3)靠拢，进以将预填设于所述成形室内的陶瓷颗粒压结成形。2.如权利要求1所述的陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，其特征在于，至少一所述电磁驱动单元包括左电磁驱动单元和右电磁驱动单元；所述两冲头(3)包括左冲头(3a)和右冲头(3b)，所述左电磁驱动单元中的所述电磁驱动件(52)与所述左冲头(3a)的左端面驱动连接，所述右电磁驱动单元中的所述电磁驱动件(52)与所述右冲头(3b)的右端面驱动连接。3.如权利要求1或2所述的陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，其特征在于，每一所述电磁驱动单元中的所述放电电路(53)均包括：高压直流电源(531)、高压储能电容(532)以及放电开关(533)，所述高压储能电容(532)与所述高压直流电源(531)并联，所述电磁成形线圈(51)与所述放电开关(533)串联后与所述高压储能电容(532)并联。4.如权利要求3所述的陶瓷颗粒增强电磁热压粉末成形装置，其特征在于，每一所述电磁驱动单元中的所述电磁驱动件(52)均包括金属受磁板(521)和传力板(522)，所述金属受磁板(521)与所述电磁成形线圈(51)所在平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹方利，张吉法，吴和保，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42