一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备及制备方法技术

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，并具体公开了一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备及制备方法，包括主轴旋转电机、十字形主轴、前端模具、后端模具、送粉组件和机架框架，十字形主轴前端为实心棒，中部有轴肩，轴肩紧靠在固定于机架框架前端竖梁后侧的重载平面轴承组件上；后端为实心棒，其上加工有螺旋槽；前端模具中心有水平通孔，螺旋槽的部分位于该水平通孔内；前端模具上部有竖直孔，竖直孔下端对准螺旋槽，上端与送粉组件连接；前端模具水平通孔后部的内表面开有环形槽，环形槽内布置有加热装置；后端模具位于前端模具后侧，中心开有面积逐渐缩减的水平通孔。本发明专利技术可实现高度连续化作业，使粉末冶金制备型材长度不再受限于装备规模。备规模。备规模。

【技术实现步骤摘要】
一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备及制备方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，更具体地，涉及一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备及制备方法。

技术介绍

[0002]粉末冶金是制取金属(或合金)粉末作为原料，经过压制成形和烧结工序，制取金属材料的工业技术，具有节能、省材、高均质、高纯净、高同一以及成分无限可调的巨大优势，所制备金属构件性能优异、稳定性好，现已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。
[0003]但是传统的粉末冶金工艺流程，需要先在压力机或等静压装备上将粉末压制成型，而后放入加热炉中烧结成形，工艺流程连续性差。不仅在制备超大尺寸型材过程中，成形件尺寸受到了装备力能参数的极大局限，同时成形效率较低，对于敏感物料而言多段工序的转运过程还极易造成破空氧化的风险。迄今为止，都尚无针对超大尺寸型材制备的连续化高效粉末冶金装备及技术问世，极大地限制了粉末冶金方法的诸多优势发挥在更广泛的型材制备领域。因此，亟需一种装备与方法，将填粉
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压制
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烧结等多段工序相结合，在型材制备方面形成类似于连铸连轧这种高度连续化作业，且型材长度不再受限于装备规模的新型粉末冶金制备技术，大幅提升生产效率使粉末冶金方法在超长型材制备方面取得产业化应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备及制备方法，其目的在于，降低压制工艺对装备力能参数的要求，同时实现高度连续化作业，使粉末冶金法制备型材时长度不再受限于装备规模。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提出了一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，包括主轴旋转电机、十字形主轴、前端模具、后端模具、送粉组件和机架框架，其中：
[0006]所述十字形主轴、前端模具、后端模具从前至后依次安装在所述机架框架上；
[0007]所述十字形主轴由所述主轴旋转电机带动旋转，且分为前、中、后三部分，其中，前端为实心棒，活动安装于所述机架框架前端竖梁的中心通孔内；中部加工有轴肩，该轴肩紧靠在固定于机架框架前端竖梁后侧的重载平面轴承组件上；后端为实心棒，其上加工有螺旋槽，用于推送金属粉末连续进入前端模具中；
[0008]所述前端模具中心开有水平通孔，该水平通孔直径与所述十字形主轴后端实心棒直径相同，所述螺旋槽的部分位于所述前端模具的水平通孔内；
[0009]所述前端模具上部开有竖直孔，该竖直孔下端对准所述螺旋槽，竖直孔上端与所述送粉组件连接；所述前端模具水平通孔后部的内表面开有环形槽，该环形槽内布置有加热装置；
[0010]所述后端模具位于所述前端模具后侧，中心开有水平通孔，该水平通孔面积由前
至后逐渐缩减，且其前端孔型与上模具水平通孔孔型一致，后端孔型为待制备型材的截面形状。
[0011]作为进一步优选的，所述送粉组件包括依次连接的储粉罐、真空阀和送粉管道，所述储粉罐中的金属粉末在重力作用下，经由送粉管道导入所述前端模具的水平通孔内。
[0012]作为进一步优选的，所述储粉罐上加装有加热器，加热器用于提前预热粉末，预热温度可调节；加热器的预热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热。
[0013]作为进一步优选的，还包括真空系统，该真空系统包括依次连接的真空腔、真空管道和真空泵组，由真空泵组将真空腔内抽至真空状态，真空腔用于保护未经烧结合金化的金属粉末。
[0014]作为进一步优选的，所述真空腔室由封闭的机架框架与前端模具及后端模具围成，所述后端模具出口处的密封由被挤压出的型材实现。
[0015]作为进一步优选的，所述主轴旋转电机通过所述联轴器与所述十字形主轴轴头相连接；所述主轴旋转电机与所述联轴器之间设有减速机，以增加十字形主轴旋转的扭矩。
[0016]作为进一步优选的，所述十字形主轴前端的实心棒通过圆周轴承组件安装于所述机架框架前端竖梁的中心通孔内。
[0017]作为进一步优选的，所述加热装置的加热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热，且加热功率可调节。
[0018]作为进一步优选的，所述加热装置上设有测温机构，该测温机构用于监测锭坯温度，从而闭环反馈调节所述加热装置的加热功率。
[0019]按照本专利技术的另一方面，提供了一种型材的制备方法，采用上述卧式连续增材螺旋挤压装备进行制备，具体包括如下步骤：
[0020]S1：将引锭坯放置于前端模具与后端模具构成的组合模具中；
[0021]S2：开启加热装置，将处于加热装置环绕中的引锭坯加热至指定温度；
[0022]S3：开启主轴旋转电机，使其带动十字形主轴旋转；通过送粉组件使金属粉末经由前端模具的竖直孔落入前端模具中心水平通孔中的螺旋槽内；
[0023]S4：金属粉末在十字形主轴旋转作用带动下，由螺旋槽向前端模具的中心水平通孔后端推送；
[0024]S5：金属粉末挤满十字形主轴与引锭坯之间的空间后，推动引锭坯沿前端模具中心水平通孔向后端移动，进入后端模具的变截面通孔，挤压变形成为型材；其间金属粉末持续进入前端模具中心水平通孔内，由引锭坯挤压变形产生的反作用力与金属粉末持续补充造成的压力双重作用下，压实为粉坯；
[0025]S6：在持续推送进入前端模具中心水平通孔内的金属粉末的推动下，压实之后的粉坯持续向后端移动，在经过加热装置环绕位置区域时，经加热装置对粉坯行加热逐步烧结成为合金；
[0026]S7：烧结为合金的坯料继续向后端移动，进入后端模具的变截面通孔，挤压变形为型材；
[0027]S8：重复步骤S4～S7，实现型材连续挤压成型。
[0028]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0029]1.本专利技术利用十字形主轴旋转推送形成压制压力，同步完成送粉与压制工序，并通过粉末的不断注入带动粉坯连续化压制并后移烧结
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挤压为型材，不仅彻底革新了压制形式，通过减小接触面积，降低了压制工艺对装备力能参数的要求，同时极大地精简了装备机构，在一台装备上连续化完成全部工序，能够显著降低装备投入与产线占地面积。
[0030]2.利用增材成形原理，逐层实现填粉
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压制
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烧结的连续化作业，突破了装备体量对于成形件尺寸的局限，同时借助于卧式改型设计，彻底实现了在小装备上实现无限长型材的制备。
[0031]3.本专利技术在保持了粉末冶金高均质、高同一、成分无限可调优势的同时，实现了类似于连铸连轧一般的超高的产业效率。且相比于传统连铸连轧，本专利技术避免了铸锭长时缓慢凝固造成的偏析缺陷，高稳定性地实现连续化制备，不仅大幅降低了材料损耗与废品率，实现了“尽净本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，其特征在于，包括主轴旋转电机(1)、十字形主轴(4)、前端模具(11)、后端模具(13)、送粉组件和机架框架(17)，其中：所述十字形主轴(4)、前端模具(11)、后端模具(13)从前至后依次安装在所述机架框架(17)上；所述十字形主轴(4)由所述主轴旋转电机(1)带动旋转，且分为前、中、后三部分，其中，前端为实心棒，活动安装于所述机架框架(17)前端竖梁的中心通孔内；中部加工有轴肩(8)，该轴肩(8)紧靠在固定于机架框架(17)前端竖梁后侧的重载平面轴承组件(7)上；后端为实心棒，其上加工有螺旋槽(9)，用于推送金属粉末连续进入前端模具(11)中；所述前端模具(11)中心开有水平通孔，该水平通孔直径与所述十字形主轴(4)后端实心棒直径相同，所述螺旋槽(9)的部分位于所述前端模具(11)的水平通孔内；所述前端模具(11)上部开有竖直孔，该竖直孔下端对准所述螺旋槽(9)，竖直孔上端与所述送粉组件连接；所述前端模具(11)水平通孔后部的内表面开有环形槽，该环形槽内布置有加热装置(12)；所述后端模具(13)位于所述前端模具(11)后侧，中心开有水平通孔，该水平通孔面积由前至后逐渐缩减，且其前端孔型与上模具(11)水平通孔孔型一致，后端孔型为待制备型材的截面形状。2.如权利要求1所述的型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，其特征在于，所述送粉组件包括依次连接的储粉罐(15)、真空阀(16)和送粉管道，所述储粉罐(15)中的金属粉末在重力作用下，经由送粉管道导入所述前端模具(11)的水平通孔内。3.如权利要求2所述的型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，其特征在于，所述储粉罐(15)上加装有加热器，加热器用于提前预热粉末，预热温度可调节；加热器的预热方式为射频等离子加热、等离子电弧喷枪加热、高中频感应加热、钼带热场加热、电阻丝加热、硅钼棒加热或硅碳棒加热。4.如权利要求1所述的型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，其特征在于，还包括真空系统，该真空系统包括依次连接的真空腔、真空管道和真空泵组，由真空泵组将真空腔内抽至真空状态，真空腔用于保护未经烧结合金化的金属粉末。5.如权利要求4所述的型材的卧式连续增材螺旋挤压装备，其特征在于，所述真空腔室由封闭的机架框架(17)与前端模具(11)及后端模具(13)围成，所述后端模具(13)出口处的密封由被挤压出的型材实现。6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李元元，李宁，孙明翰，赵超，高帅，伍仕兴，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：