一種實(shí)現(xiàn)金屬間化合物高性能振壓成形設(shè)備及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬間化合物振壓成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)金屬間化合物高性能振壓成形設(shè)備及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]成形過程是粉末冶金生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是制備金屬間化合物制品的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對成形后的壓坯進(jìn)行燒結(jié)和后處理可以獲得全致密的粉末產(chǎn)品，目前的研究主要集中在燒結(jié)的環(huán)節(jié)，而對成形過程的研究則比較少，尤其是綜合了從初始的金屬粉末充填到其在模具內(nèi)的傳輸再到在外部能量作用下緊實(shí)的高密度成形設(shè)備并未見相關(guān)報(bào)導(dǎo)。實(shí)際上，密度相對較低的壓坯雖然通過燒結(jié)可以實(shí)現(xiàn)全致密，但需要的燒結(jié)溫度高、燒結(jié)時(shí)間長，因此能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)成本很高。雖然通過高速壓制獲得的壓坯密度較高，但由于其通常只著重于壓制的過程，對壓制前易形成團(tuán)聚的細(xì)粉則無法有效消除由金屬粉末間的弱的作用力(如范德華力、毛細(xì)血管力及靜電力等)形成的金屬粉末的團(tuán)聚，從而導(dǎo)致壓坯內(nèi)部的密度及應(yīng)力分布不均勻，這不但可能會引起壓坯掉邊、掉角和裂紋，也會引起產(chǎn)品燒結(jié)收縮不均，造成產(chǎn)品性能不均勻或變形與開裂。而壓坯密度的均勻性，首先取決于金屬間化合物充填過程的均勻性，這一點(diǎn)在絕大部分的金屬間化合物成形過程中均沒有考慮。同樣，從金屬間化合物在模具內(nèi)的傳輸?shù)皆谕獠繅毫ψ饔孟碌木o實(shí)，除自身的性能外，金屬粉末顆粒之間的重排也十分關(guān)鍵，因此必須采取一定的措施加速粒子之間的重排，從而促進(jìn)粒子間孔隙的填充，實(shí)現(xiàn)壓坯的致密化，而這一點(diǎn)在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)中也未充分體現(xiàn)；同時(shí)現(xiàn)有的設(shè)備均需要電力系統(tǒng)供電，當(dāng)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如出現(xiàn)停電的時(shí)候，造成設(shè)備停止作業(yè)，同時(shí)由于設(shè)備的停運(yùn)造成金屬粉末的成形過程終止，進(jìn)而壓坯不能二次使用和成形，只能重新將其制成顆粒粉體，然后再將其進(jìn)行振動按壓成形，這樣就造成了成本大大的增加，工藝流程的繁瑣，同時(shí)也延誤了產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間，為企業(yè)帶來不可彌補(bǔ)的損失;現(xiàn)有的設(shè)備均通過線纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)線纜損壞不僅造成了維修成本的增加，同時(shí)還造成采集數(shù)據(jù)輸出的延遲，甚至是數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生，這樣不僅僅能造成數(shù)據(jù)分析錯誤，也造成產(chǎn)品信息不準(zhǔn)確，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品不符合生產(chǎn)要求，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)現(xiàn)有的設(shè)備的線纜安裝復(fù)雜，大大增加了勞動強(qiáng)度，增加了設(shè)備的占地空間，為企業(yè)帶來一定的影響，延誤了安裝期限。
[0003]實(shí)際上金屬間化合物冷態(tài)成形的過程十分關(guān)鍵，它決定了未來產(chǎn)品燒結(jié)的工藝制度以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。一個(gè)密度高、內(nèi)部密度及應(yīng)力分布均勻的高質(zhì)量壓坯通?？梢圆粺Y(jié)(近、凈成形)或很少的燒結(jié)(燒結(jié)溫度可以很低，燒結(jié)時(shí)間也可以大大縮短)就可以實(shí)現(xiàn)全致密，同時(shí)燒結(jié)后可以不加工或很少加工，因此，大大降低了生產(chǎn)成本，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。冷態(tài)成形的過程包括金屬粉末在模具內(nèi)的初始充填、金屬粉末在模具內(nèi)的傳輸及在外部能量作用下的緊實(shí)三個(gè)環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外的研究大多集中在第三個(gè)環(huán)節(jié)，雖然采用特殊的壓制方式可以獲得較高的壓坯密度，但由于對前兩個(gè)環(huán)節(jié)準(zhǔn)備不足，因此導(dǎo)致對細(xì)粉的壓坯質(zhì)量控制不好，造成最終的粉末產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、科學(xué)實(shí)用、節(jié)能環(huán)保，確保供電系統(tǒng)通暢、采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)金屬間化合物高性能振壓成形的設(shè)備及其使用方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種實(shí)現(xiàn)金屬間化合物高性能振壓成形設(shè)備，包括:
[0007]振壓裝置，所述振壓裝置包括機(jī)座、機(jī)械振動裝置、液壓系統(tǒng)、超聲波振動裝置和電磁加熱器；
[0008]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和無線數(shù)據(jù)采集裝置；
[0009]能源動力系統(tǒng)，所述能源動力系統(tǒng)包括電動機(jī)、軸承座裝置、變頻控制系統(tǒng)、太陽能電池板組和蓄電池。
[0010]所述振壓裝置包括:
[0011]機(jī)座，所述機(jī)座由工作臺和支撐柱構(gòu)成用于安置機(jī)械振動裝置的框架結(jié)構(gòu)；
[0012]機(jī)械振動裝置，所述機(jī)械振動裝置包括振動臺、夾具和模具組件，機(jī)械振動裝置通過振動臺固定在機(jī)座上，夾具位于機(jī)械振動裝置的振動臺上，模具組件位于夾具上；
[0013]液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)包括液壓站和油缸，油缸固定在夾具下部；
[0014]超聲波振動裝置，所述超聲波振動裝置與模具組件相連接；
[0015]電磁加熱器，所述電磁加熱器與模具組件相連接。
[0016]所述振動臺包括:
[0017]底板，所述底板下表面固定在機(jī)座上，底板上表面固定有導(dǎo)軌，底板中間設(shè)有穿透圓孔D;
[0018]水平方向的X向振動導(dǎo)板，所述X向振動導(dǎo)板下表面固定有與底板的導(dǎo)軌相配合的多個(gè)滑塊，X向振動導(dǎo)板上表面固定有導(dǎo)軌，X向振動導(dǎo)板在X方向電動機(jī)的驅(qū)動下通過滑塊沿著導(dǎo)軌作水平方向運(yùn)動，X向振動導(dǎo)板一側(cè)與撞塊連接，相對一側(cè)與復(fù)位彈簧連接，撞塊與固定在電動機(jī)驅(qū)動軸上的偏心套接觸來驅(qū)動振動裝置在水平方向上的振動，X向振動導(dǎo)板中間設(shè)有穿透圓孔C;
[0019]水平方向的Y向振動導(dǎo)板，所述Y向振動導(dǎo)板下表面固定有與X向振動導(dǎo)板的導(dǎo)軌相配合的多個(gè)滑塊，Y向振動導(dǎo)板在Y方向電動機(jī)的驅(qū)動下通過滑塊沿著導(dǎo)軌作水平方向運(yùn)動，Y向振動導(dǎo)板一側(cè)與撞塊連接，相對一側(cè)與復(fù)位彈簧連接，撞塊與固定在電動機(jī)驅(qū)動軸上的偏心套接觸來驅(qū)動振動裝置在水平方向上的振動，Y向振動導(dǎo)板中間設(shè)有穿透圓孔B;
[0020]緩沖板，所述緩沖板中間設(shè)有穿透圓孔A，緩沖板表面設(shè)有夾具安裝孔B，緩沖板設(shè)置在Y向振動導(dǎo)板上方，以減輕豎直振動過程中對Y向振動導(dǎo)板的沖擊；
[0021]裝置固定板，所述裝置固定板緩沖板表面設(shè)有夾具安裝孔A，裝置固定板上表面固定有多個(gè)滑動導(dǎo)套，滑動導(dǎo)套的上端與彈簧的下端接觸，裝置固定板下表面的下頂桿與Z方向電動機(jī)相連接；
[0022]多根豎直方向的Z向振動導(dǎo)柱，所述Z向振動導(dǎo)柱豎直固定在X向振動導(dǎo)板的上表面，每根Z向振動導(dǎo)柱都與裝置固定板的滑動導(dǎo)套相配合，Z向振動導(dǎo)柱頂部與彈簧上端的夾緊器固定連接，在Z方向電動機(jī)的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)裝置固定板通過滑動導(dǎo)套沿著導(dǎo)柱的Z方向運(yùn)動。
[0023]所述夾具包括:
[0024]夾具底板，所述夾具底板上表面固定有液壓系統(tǒng)油缸；
[0025]夾具頂板；
[0026]夾具支撐桿，所述夾具支撐桿有四根，四根夾具支撐桿底端分別依此穿過夾具底板、裝置固定板、緩沖板通過螺帽固定連接，四根夾具支撐桿頂部穿過夾具頂板通過螺帽固定連接；
[0027]位移檢測裝置，所述位移檢測裝置設(shè)置在其中的一個(gè)夾具支撐桿上，用來測定模具組件的位移；
[0028]下壓力傳感器，所述下壓力傳感器的下表面通過墊板與油缸頂端相連接，下壓力傳感器的上表面通過托板與模具組件的下端相連接；
[0029]上壓力傳感器，所述上壓力傳感器的上表面固定在夾具頂板的下表面上，下表面與模具組件的上端相連接。
[0030]所述位移檢測裝置包括:
[0031]限位套，所述限位套固定在夾具支撐桿上；
[0032]位移傳感器；
[0033]定位器，所述定位器兩端為圓套結(jié)構(gòu)，兩個(gè)圓套之間通過連接板連接，連接板上設(shè)有橢圓形長條孔，定位器一端套在限位套上方的夾具支撐桿上，另一端與位移傳感器底端相連接；
[0034]位移測量板，所述位移測量板一端固定在下壓力傳感器和托板之間，另一端與位移調(diào)整螺釘相連接，位移調(diào)整螺釘一端穿過定位器的另一端與位移傳感器相連接，另一端通過位移調(diào)整螺母固定。
[0035]所述模具組件由凸模、凹模、起模器和墊片組成，所述凸模分為上凸模和下凸模；起模器分為上起模器和下起模器;墊片分為上墊片和下墊片。
[0036]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:
[0037]數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)組成，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)對所采集信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)終端上實(shí)現(xiàn)金屬粉末壓制過程中宏觀性能演變的適時(shí)可視化；
[0038]無線數(shù)據(jù)采集裝置，所述無線數(shù)據(jù)采集裝置包括藍(lán)牙發(fā)送器、藍(lán)牙接收器和嵌入式微電腦，嵌入式微電腦分別與藍(lán)牙發(fā)送器、上壓力傳感器、下壓力傳感器和位移傳感器相連接，藍(lán)牙發(fā)送器與藍(lán)牙接收器相通訊，藍(lán)牙接收器與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)相連接。
[0039]所述能源動力系統(tǒng)包括:
[0040]軸承座裝置，所述軸承座裝置包括軸承座和穿過軸承座的連接軸，連接軸一端連接有皮帶輪，連接軸的另一端通過偏心套與軸承相連接；
[0041 ]電動機(jī)，所述的電動機(jī)有三個(gè)，分別是水平X向電動機(jī)、水平Y(jié)向電動機(jī)和豎直Z向電動機(jī)實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向不同振幅的振動，每個(gè)電動機(jī)的輸出軸均與不同偏心度的偏心軸套實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的振動；
[0042]變頻控制系統(tǒng)，所述變頻控制系統(tǒng)的變頻器柜與電動機(jī)相連接，每個(gè)電動機(jī)都配有各自的變頻器柜的變頻調(diào)速器來控制其轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同振動參數(shù)的輸入，每個(gè)變頻器柜內(nèi)的PLC設(shè)置一個(gè)控制各自電動機(jī)的自動控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的自動執(zhí)行功能；
[0043]太陽能電池板組，所述