金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺制造技术

一种金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，包括耐高压管道、加压装置、加热装置和制备装置，加压装置由超压瓶、压缩机、过滤器、压力表和单向阀构成；超压瓶和压缩机，压缩机和过滤器、超压瓶和烧结容器均为耐高压管道连接，耐高压管道上设置压力表和单向阀；加热装置由温度控制器、电流控制器和炉子控制及加热器组成，炉子控制及加热器通过电线与温度控制器和电流控制器连接，炉子控制及加热器与烧结容器为耐高温管道连接；制备装置由金属粉末容器和烧结容器组成，金属粉末容器左端与过滤器连接，烧结容器分别通过管道与超压瓶、金属粉末容器和炉子控制及加热器连接，通过施加高压高温使金属粉末扩散固结获得金属内曲面复合结构部件。结构部件。结构部件。

【技术实现步骤摘要】
金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺


[0001]本申请涉及复杂内曲面制备领域，尤其涉及金属复杂内曲面复合结构的高压高温制备工艺。

技术介绍

[0002]目前，全金属马达等井下钻具均为结构并含有螺旋曲面、异形等复杂曲面，国内外对此加工多采用圆柱内拉刀成形、电解腐蚀加工以及铸造成形等方法，但普遍存在加工控制难度大、内曲面精度低，表面难以强化以及轴向加工长度短等问题。本文提出金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，复杂内曲面，如螺旋曲面、非圆形等不规则曲面，本申请以螺旋内曲面为例。

技术实现思路

[0003]为了解决传统加工内曲面精度低，长部件加工难度大以及内曲面难以强化，本专利技术提供金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺。
[0004]本申请提供金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，具体采用如下的技术方案：
[0005]金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，由加压装置、加热装置和制备装置，所述加压装置、加热装置和制备装置采用耐高压管道和耐高温管道连接，其特征在于，所述加压装置由超压瓶，压缩机，过滤器，压力表和单向阀构成；超压瓶和压缩机为耐高压管道连接，压缩机和过滤器为耐高压管道连接，压缩机和过滤器的耐高压管道上设置压力表，超压瓶和烧结容器之间通过耐高压管道连接，并且在管道上设置压力表和单向阀。
[0006]所述加热装置由温度控制器，电流控制器和炉子控制及加热器组成，炉子控制及加热器分别通过电线与温度控制器和电流控制器连接，炉子控制及加热器与烧结容器之间为耐高温管道连接；所述的制备装置由金属粉末容器和烧结容器组成，金属粉末容器为长方体的容器，盛装金属粉末，左端与过滤器连接，烧结容器分别通过管道与超压瓶，金属粉末容器和炉子控制及加热器连接。
[0007]所述的烧结容器包括钢套，基体层包套，金属粉末腔，工作层螺旋包套，硬质粉末腔，螺旋曲面石墨模具，粉末注入口，超高压接口，固定支架和高温连接口组成，钢套为筒状管体，钢套内表面与基体层包套外表面接触；工作层螺旋包套为螺旋体，螺旋体形状依据需要加工的螺旋体设计而成，与基体层包套组合形成的空腔为金属粉末腔；螺旋曲面石墨模具的形状依据需要加工的螺旋体设计而成，与工作层螺旋包套组合形成的空腔为硬质粉末腔；整个烧结容器固定在固定支架上。
[0008]所述的工作层螺旋包套外表面为螺旋面，与螺旋曲面石墨模具组合的内表面也为螺旋面；螺旋曲面石墨模具为螺旋体，外表面为螺旋面。
[0009]所述的螺旋曲面石墨模具一端凸起圆柱体，与钢套带有两个环形空腔一端配合；钢套的两个环形空腔位于钢套端面的一侧，以两端端面的圆心为中心线对称，钢套的一个
环形空腔位于钢套端面的另一侧，位于端面的中心上。
[0010]所述的金属粉末容器为密封容器，内部为空腔，容器的一侧底部设有一个连接孔，连接孔上有加工螺纹，用于与压缩机连接；另一侧上部设有一个连接孔，且连接孔上有加工螺纹，用于连接炉子控制及加热器。
[0011]所述的金属粉末腔外表面为基体层包套圆柱内筒面，内表面为工作层螺旋包套外螺旋面，金属粉末腔腔室两侧与钢套环形空腔连接；硬质粉末腔外表面为工作层螺旋包套圆柱内筒面，内表面为螺旋曲面石墨模具外螺旋面，硬质粉末腔腔室两侧与钢套环形空腔连接。
[0012]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0013]1.通过内螺旋曲面设计石墨模具，将内螺旋曲面转为石墨外螺旋面设计，加工更容易，可以制备复杂金属内螺旋曲面部件；
[0014]2.采用高压高温金属粉末烧结，热应力调节成型部件，省去传统中为了提高钢材质地进行的热处理调质过程，节省场地和加热器械，更具有经济效益。
[0015]3.在高温和高压的作用下，利用粉末原子扩散连接，获得致密工作层，再配合基体层包套填充不同金属粉末再次烧结基体层，形成复合结构，实现内螺旋面内表面强化，解决传统加工难以强化螺旋内表面的问题。
附图说明
[0016]图1是实施例中金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺三维框架图；
[0017]图2是实施例中金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺流程图；
[0018]图3是体现螺旋模具、包套和钢套装配的示意图；
[0019]图4是体现螺旋模具、包套和钢套轴向位置的剖面示意图；
[0020]图5是螺旋模具、包套和钢套径向位置的剖面示意图；
[0021]图6是制备工艺中工作层包套结构示意图；
[0022]图7是体现制备工艺中石墨螺旋模具结构示意图；
[0023]附图标记说明：
[0024]1、超压瓶；2、压缩机；3、过滤器；4、压力表；5、金属粉末容器；6、单向阀门；7、烧结容器；701、钢套；702、基体层包套；703、金属粉末腔；704、工作层螺旋包套；705、硬质粉末腔；706、螺旋曲面石墨模具；707、粉末注入口708、超高压接口；709、固定支架；710、高温连接口；8、温度控制器；9、电流控制器；10、炉子控制及加热器。
具体实施方式
[0025]以下结合附图1
‑
7对本申请作进一步详细说明。
[0026]本申请实施公开了金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺。参照图1，图3和图5，金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，由加压装置、加热装置和制备装置组成，加压装置、加热装置和制备装置采用耐高压管道和耐高温管道连接，加压装置由超压瓶1，压缩机2，过滤器3，压力表4和单向阀6构成；超压瓶1和压缩机2为耐高压管道连接，压缩机2和过滤器3为耐高压管道连接，压缩机2和过滤器3的耐高压管道上设置压力表4，超压瓶1和烧结容器7之间通过耐高压管道连接，并且在管道上设置压力表4和单向阀6；加热装置由温
度控制器8，电流控制器9和炉子控制及加热器10组成，炉子控制及加热器10分别通过电线与温度控制器8和电流控制器9连接，炉子控制及加热器10与烧结容器7之间为耐高温管道连接；
[0027]制备装置由金属粉末容器5和烧结容器7组成，金属粉末容器5为长方体的容器，盛装金属粉末，左端与过滤器3连接，烧结容器7分别通过管道与超压瓶1，金属粉末容器5和炉子控制及加热器10连接。烧结容器7包括钢套701，基体层包套702，金属粉末腔703，工作层螺旋包套704，硬质粉末腔705，螺旋曲面石墨模具706，粉末注入口707，超高压接口708，固定支架709和高温连接口710组成，钢套701为筒状管体，钢套701内表面与基体层包套702外表面接触；工作层螺旋包套704为螺旋体，螺旋体形状依据需要加工的螺旋体设计而成，与基体层包套702组合形成的空腔为金属粉末腔703；螺旋曲面石墨模具706的形状依据需要加工的螺旋体设计而成，与工作层螺旋包套704组合形成的空腔为硬质粉末腔705；整个烧结容器7固定在固定支架709上。
[0028]参照图4和图5，烧结容器7包括钢套701，基体层包套702，金属粉末腔703，工作层螺旋包套704，硬质粉末腔705，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，由加压装置、加热装置和制备装置组成，所述加压装置、加热装置和制备装置采用耐高压管道和耐高温管道连接，其特征在于，所述加压装置由超压瓶(1)，压缩机(2)，过滤器(3)，压力表(4)和单向阀(6)构成；超压瓶(1)和压缩机(2)为耐高压管道连接，压缩机(2)和过滤器(3)为耐高压管道连接，压缩机(2)和过滤器(3)的耐高压管道上设置压力表(4)，超压瓶(1)和烧结容器(7)之间通过耐高压管道连接，并且在管道上设置压力表(4)和单向阀(6)；所述加热装置由温度控制器(8)，电流控制器(9)和炉子控制及加热器(10)组成，炉子控制及加热器(10)分别通过电线与温度控制器(8)和电流控制器(9)连接，炉子控制及加热器(10)与烧结容器(7)之间为耐高温管道连接；所述的制备装置由金属粉末容器(5)和烧结容器(7)组成，金属粉末容器(5)为长方体的容器，盛装金属粉末，左端与过滤器(3)连接，烧结容器(7)分别通过管道与超压瓶(1)，金属粉末容器(5)和炉子控制及加热器(10)连接。2.根据权利要求1所述的金属复杂内曲面复合结构高压高温制备工艺，其特征在于：所述烧结容器(7)包括钢套(701)，基体层包套(702)，金属粉末腔(703)，工作层螺旋包套(704)，硬质粉末腔(705)，螺旋曲面石墨模具(706)，粉末注入口(707)，超高压接口(708)，固定支架(709)和高温连接口(710)组成，钢套(701)为筒状管体，钢套(701)内表面与基体层包套(702)外表面接触；工作层螺旋包套(704)为螺旋体，螺旋体形状依据需要加工的螺旋体设计而成，与基体层包套(702)组合形成的空腔为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，路家兴，孔令镕，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：