基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法

摘要

本发明公开了基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法，包括粉末整形成型作业线和粉末冶金烧结设备；粉末整形成型作业线包括输送线、成型模、定位装置、平铺整形装置和压实成型装置；输送线上依次设置有平铺整形工位和压实成型工位，平铺整形装置对应设置于平铺整形工位，用于对处于平铺整形工位的成型模内的金属粉末进行平铺整形作业；压实成型装置对应设置于压实成型工位，用于对处于压实成型工位的成型模内的金属粉末进行压实成型作业；成型模为可拆卸结构模，其内的金属粉末成型体卸下后通过粉末冶金烧结设备进行烧结作业。本发明具有粉末冶金质量好、效率高的优点，适于规模化推广。

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金烧结技术领域，尤其涉及一种基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法。

背景技术

粉末冶金烧结作业过程中，金属粉末的紧密程度直接影响烧结后的金属体的质量，如果在烧结前尽可能降低金属粉末颗粒之间的间隙，则在后续利用粉末冶金烧结炉进行烧结过程中，则能够大大保证并提高金属产品的出产质量。基于上述理由，本发明设计了基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法，具有粉末冶金质量好、效率高的优点，适于规模化推广。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供的基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法，具有粉末冶金质量好、效率高的优点，适于规模化推广。

技术方案：为实现上述目的，本发明的基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统，包括粉末整形成型作业线和粉末冶金烧结设备；所述粉末整形成型作业线包括输送线、成型模、定位装置、平铺整形装置和压实成型装置；所述输送线上依次设置有平铺整形工位和压实成型工位，装有金属粉末的所述成型模通过输送线从平铺整形工位输送至压实成型工位，且成型模处于平铺整形工位及压实成型工位后均通过所述定位装置进行定位；所述平铺整形装置对应设置于平铺整形工位，用于对处于平铺整形工位的成型模内的金属粉末进行平铺整形作业；所述压实成型装置对应设置于压实成型工位，用于对处于压实成型工位的成型模内的金属粉末进行压实成型作业；所述成型模为可拆卸结构模，其内的金属粉末成型体卸下后通过所述粉末冶金烧结设备进行烧结作业。

进一步地，所述平铺整形装置包括三维滑台模组和安装于三维滑台模组的Z轴上的整形器；所述整形器包括安装板、平铺电机、中心轴和间隙整形双层板，所述平铺电机通过安装板竖直朝下安装于三维滑台模组的Z轴上，所述中心轴连接于平铺电机的输出轴上，所述间隙整形双层板设置于中心轴的下端；所述三维滑台模组带动整形器进行方位调节，所述间隙整形双层板伸入成型模内按压在金属粉末表面，所述平铺电机驱动中心轴带动间隙整形双层板旋转对金属粉末进行平铺整形作业；

所述间隙整形双层板包括下平铺板和上挡料板，所述上挡料板与下平铺板之间间隔间距同心设置，所述上挡料板的面积大于或等于下平铺板的面积，所述下平铺板的边缘具有向上升高的翻边，所述翻边与下平铺板之间构成盆腔结构，所述下平铺板底部均布导通盆腔结构的漏料孔。

进一步地，所述压实成型装置包括直线型伺服滑台模组、横杆、第一竖向气缸、上连接板、下连接板、横向弹性金属板、竖向侧板、横向压辊及振动器；所述横杆呈横跨姿态安装于直线型伺服滑台模组上，所述第一竖向气缸竖直朝下安装于横杆底部，所述上连接板固定连接在第一竖向气缸的活塞杆端，所述上连接板与下连接板夹持横向弹性金属板通过螺栓螺母固定，两块所述竖向侧板分别连接在横向弹性金属板的两端，所述横向压辊设置在两块竖向侧板之间，所述振动器一一对应安装在竖向侧板上；

所述压实成型装置还包括第二竖向气缸、上磁块、横向连接板、下磁块、中间磁块及转动机构；所述第二竖向气缸竖直朝下安装于下连接板底部，所述上磁块固定连接于第二竖向气缸的活塞杆端，所述横向连接板连接在两块竖向侧板之间，所述下磁块设置在横向连接板上并与上磁块竖向对应，所述中间磁块通过转动机构设置于横向连接板上，所述上磁块与下磁块之间的空间为磁间隔空间，所述转动机构用于调节中间磁块在磁间隔空间内与磁间隔空间外两个位置状态进行转换，所述上磁块与下磁块为异性相吸关系，所述中间磁块与上磁块及下磁块均为同性相斥关系。

进一步地，所述中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间内的位置状态下，所述中间磁块与上磁块及下磁块均磁性相斥；

所述中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间外的位置状态下，所述上磁块通过第二竖向气缸推动下移与下磁块磁吸连接。

进一步地，所述转动机构包括调节电机以及通过调节电机驱动的曲柄，所述曲柄连接所述中间磁块。

进一步地，所述定位装置分布在平铺整形工位及压实成型工位的两侧，处于平铺整形工位或压实成型工位的所述成型模通过对应的定位装置从侧面夹持进行定位；所述定位装置包括定位进给件和安装于定位进给件上的定位夹板，所述定位进给件驱动定位夹板进给抵靠成型模的侧面，所述定位进给件为横向电动推杆或横向气缸。

进一步地，所述成型模由模身与模底构成，所述模底与模身可拆卸装配。

基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统的方法，依次包括平铺整形作业阶段、压实成型作业阶段及冶金烧结作业阶段，具体如下：

a)平铺整形作业阶段

装有金属粉末的成型模通过输送线输送至平铺整形工位，首先利用定位装置进行定位，然后利用平铺整形装置进行平铺整形作业；间隙整形双层板伸入成型模内按压在金属粉末表面，平铺电机驱动中心轴带动间隙整形双层板旋转的同时，三维滑台模组带动整形器进行方位调节，从而对金属粉末进行平铺整形；平铺整形过程中，高度超过翻边的金属粉末越过此翻边暂存于盆腔结构内，上挡料板对暂存的金属粉末进行挡料，避免金属粉末持续进入造成蓄积，随着间隙整形双层板的旋转，当漏料孔转动至下方为镂空的位置时，此处为低洼处，盆腔结构内暂存的金属粉末就会在重力作用下自动从此漏料孔漏出填补该镂空位置，直至利用间隙整形双层板将金属粉末表面完全整平为止；

b)压实成型作业阶段

经平铺整形后的金属粉末的成型模通过输送线输送至压实成型工位，首先利用定位装置进行定位，然后利用压实成型装置进行压实成型作业；压实分为振动压实和下压压实两个细分步骤，具体如下：

b1：振动压实步骤

首先利用第一竖向气缸执行伸长动作将横向压辊下放至成型模内金属粉末的表面，然后将中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间内的位置，中间磁块与上磁块及下磁块均磁性相斥，从而使上磁块与下磁块保持磁间隔空间而不接触，随后启动振动器，由于横向弹性金属板在振动器的带动下发生振动效应，从而使压辊处于振动状态，最后利用直线型伺服滑台模组带动振动状态下的压辊来回移动而滚压金属粉末实现振动压实操作，随着金属粉末的振动沉降，逐渐利用第一竖向气缸下放压辊进行高度跟随，使压辊始终保持接触金属粉末的表面的状态；

b2：下压压实步骤

振动压实完成后，直接将中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间外的位置，上磁块通过第二竖向气缸推动下移与下磁块磁吸连接，然后利用直线型伺服滑台模组带动压辊来回移动而滚压金属粉末实现下压压实操作，随着金属粉末的下压沉降，再次利用第一竖向气缸下放压辊保持跟随，金属粉末压实后形成金属粉末成型体；

c)冶金烧结作业阶段

将成型模拆开，卸下金属粉末成型体送至粉末冶金烧结设备进行冶金烧结作业，粉末冶金烧结设备选用粉末冶金烧结炉。

有益效果：本发明的基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统及方法，有益效果如下：

1)在烧结作业前，利用平铺整形装置对金属粉末进行平铺整形以及对整形后的金属粉末利用压实成型装置进行压实成型形成金属粉末成型体，能够增强金属粉末颗粒之间致密性，更有利于后续烧结作业，能够大大保证并提高粉末冶金烧结产品的出产质量，适于规模化推广；

2)在对金属粉末整形过程中，能够将过高的金属粉末暂存于盆腔结构内，而后遇到低洼位置在通过对应的漏料孔释放金属粉末进行填补，此种平铺整形方式效率比较高；

3)在压实成型装置中，具有振动压实和下压压实两个功能，振动压实在前，使金属粉末振动沉降，下压压实在后，使金属粉末颗粒之间的间隙进一步缩小，压实效果更好，大大增强金属粉末颗粒之间的致密性。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为粉末整形成型作业线的结构示意图；

附图3为平铺整形装置的结构示意图；

附图4为间隙整形双层板剖开状态下的平铺整形装置的结构示意图；

附图5为压实成型装置的结构示意图；

附图6为中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间内的位置状态下的压实成型装置的结构示意图；

附图7为中间磁块通过转动机构调节转动至磁间隔空间外的位置状态下的压实成型装置的结构示意图；

附图8为定位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1和附图2所示，基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统，包括粉末整形成型作业线1和粉末冶金烧结设备2；所述粉末整形成型作业线1包括输送线10、成型模11、定位装置13、平铺整形装置14和压实成型装置15；所述输送线10上依次设置有平铺整形工位100a和压实成型工位100b，装有金属粉末的所述成型模11通过输送线10从平铺整形工位100a输送至压实成型工位100b，且成型模11处于平铺整形工位100a及压实成型工位100b后均通过所述定位装置13进行定位；所述平铺整形装置14对应设置于平铺整形工位100a，用于对处于平铺整形工位100a的成型模11内的金属粉末进行平铺整形作业；所述压实成型装置15对应设置于压实成型工位100b，用于对处于压实成型工位100b的成型模11内的金属粉末进行压实成型作业；所述成型模11为可拆卸结构模，其内的金属粉末成型体卸下后通过所述粉末冶金烧结设备2进行烧结作业。在烧结作业前，利用平铺整形装置14对金属粉末进行平铺整形以及对整形后的金属粉末利用压实成型装置15进行压实成型形成金属粉末成型体，能够增强金属粉末颗粒之间致密性，更有利于后续烧结作业，能够大大保证并提高粉末冶金烧结产品的出产质量，适于规模化推广。

如附图3所示，所述平铺整形装置14包括三维滑台模组141和安装于三维滑台模组141的Z轴上的整形器142；所述整形器142包括安装板1421、平铺电机1422、中心轴1423和间隙整形双层板1424，所述平铺电机1422通过安装板1421竖直朝下安装于三维滑台模组141的Z轴上，所述中心轴1423连接于平铺电机1422的输出轴上，所述间隙整形双层板1424设置于中心轴1423的下端；所述三维滑台模组141带动整形器142进行方位调节，所述间隙整形双层板1424伸入成型模11内按压在金属粉末表面，所述平铺电机1422驱动中心轴1423带动间隙整形双层板1424旋转对金属粉末进行平铺整形作业。

如附图4所示，所述间隙整形双层板1424包括下平铺板14241和上挡料板14242，所述上挡料板14242与下平铺板14241之间间隔间距14240同心设置，所述上挡料板14242的面积大于或等于下平铺板14241的面积，所述下平铺板14241的边缘具有向上升高的翻边14243，所述翻边14243与下平铺板14241之间构成盆腔结构14244，所述下平铺板14241底部均布导通盆腔结构14244的漏料孔14245。在对金属粉末整形过程中，能够将过高的金属粉末暂存于盆腔结构14244内，而后遇到低洼位置在通过对应的漏料孔14245释放金属粉末进行填补，此种平铺整形方式效率比较高。

如附图5所示，所述压实成型装置15包括直线型伺服滑台模组151、横杆152、第一竖向气缸153、上连接板154、下连接板155、横向弹性金属板156、竖向侧板157、横向压辊158及振动器159；所述横杆152呈横跨姿态安装于直线型伺服滑台模组151上，所述第一竖向气缸153竖直朝下安装于横杆152底部，所述上连接板154固定连接在第一竖向气缸153的活塞杆端，所述上连接板154与下连接板155夹持横向弹性金属板156通过螺栓螺母固定，两块所述竖向侧板157分别连接在横向弹性金属板156的两端，所述横向压辊158设置在两块竖向侧板157之间，所述振动器159一一对应安装在竖向侧板157上；

所述压实成型装置15还包括第二竖向气缸15.1、上磁块15.2、横向连接板15.3、下磁块15.4、中间磁块15.5及转动机构15.6；所述第二竖向气缸15.1竖直朝下安装于下连接板155底部，所述上磁块15.2固定连接于第二竖向气缸15.1的活塞杆端，所述横向连接板15.3连接在两块竖向侧板157之间，所述下磁块15.4设置在横向连接板15.3上并与上磁块15.2竖向对应，所述中间磁块15.5通过转动机构15.6设置于横向连接板15.3上，所述上磁块15.2与下磁块15.4之间的空间为磁间隔空间500，所述转动机构15.6用于调节中间磁块15.5在磁间隔空间500内与磁间隔空间500外两个位置状态进行转换，所述上磁块15.2与下磁块15.4为异性相吸关系，所述中间磁块15.5与上磁块15.2及下磁块15.4均为同性相斥关系。

如附图6所示，所述中间磁块15.5通过转动机构15.6调节转动至磁间隔空间500内的位置状态下，所述中间磁块15.5与上磁块15.2及下磁块15.4均磁性相斥。

如附图7所示，所述中间磁块15.5通过转动机构15.6调节转动至磁间隔空间500外的位置状态下，所述上磁块15.2通过第二竖向气缸15.1推动下移与下磁块15.4磁吸连接。

在压实成型装置15中，具有振动压实和下压压实两个功能，振动压实在前，使金属粉末振动沉降，下压压实在后，使金属粉末颗粒之间的间隙进一步缩小，压实效果更好，大大增强金属粉末颗粒之间的致密性。

所述转动机构15.6包括调节电机15.61以及通过调节电机15.61驱动的曲柄15.62，所述曲柄15.62连接所述中间磁块15.5。

如附图2和附图8所示，所述定位装置13分布在平铺整形工位100a及压实成型工位100b的两侧，处于平铺整形工位100a或压实成型工位100b的所述成型模11通过对应的定位装置13从侧面夹持进行定位；所述定位装置13包括定位进给件131和安装于定位进给件131上的定位夹板132，所述定位进给件131驱动定位夹板132进给抵靠成型模11的侧面，所述定位进给件131为横向电动推杆或横向气缸。

所述成型模11由模身111与模底112构成，所述模底112与模身111可拆卸装配。

基于平铺整形与压实成型技术的粉末冶金烧结系统的方法，依次包括平铺整形作业阶段、压实成型作业阶段及冶金烧结作业阶段，具体如下：

a)平铺整形作业阶段

装有金属粉末的成型模11通过输送线10输送至平铺整形工位100a，首先利用定位装置13进行定位，然后利用平铺整形装置14进行平铺整形作业；间隙整形双层板1424伸入成型模11内按压在金属粉末表面，平铺电机1422驱动中心轴1423带动间隙整形双层板1424旋转的同时，三维滑台模组141带动整形器142进行方位调节，从而对金属粉末进行平铺整形；平铺整形过程中，高度超过翻边14243的金属粉末越过此翻边14243暂存于盆腔结构14244内，上挡料板14242对暂存的金属粉末进行挡料，避免金属粉末持续进入造成蓄积，随着间隙整形双层板1424的旋转，当漏料孔14245转动至下方为镂空的位置时，此处为低洼处，盆腔结构14244内暂存的金属粉末就会在重力作用下自动从此漏料孔14245漏出填补该镂空位置，直至利用间隙整形双层板1424将金属粉末表面完全整平为止；

b)压实成型作业阶段

经平铺整形后的金属粉末的成型模11通过输送线10输送至压实成型工位100b，首先利用定位装置13进行定位，然后利用压实成型装置15进行压实成型作业；压实分为振动压实和下压压实两个细分步骤，具体如下：

b1：振动压实步骤

首先利用第一竖向气缸153执行伸长动作将横向压辊158下放至成型模11内金属粉末的表面，然后将中间磁块15.5通过转动机构15.6调节转动至磁间隔空间500内的位置，中间磁块15.5与上磁块15.2及下磁块15.4均磁性相斥，从而使上磁块15.2与下磁块15.4保持磁间隔空间500而不接触，随后启动振动器159，由于横向弹性金属板156在振动器159的带动下发生振动效应，从而使压辊158处于振动状态，最后利用直线型伺服滑台模组151带动振动状态下的压辊158来回移动而滚压金属粉末实现振动压实操作，随着金属粉末的振动沉降，逐渐利用第一竖向气缸153下放压辊158进行高度跟随，使压辊158始终保持接触金属粉末的表面的状态；

b2：下压压实步骤

振动压实完成后，直接将中间磁块15.5通过转动机构15.6调节转动至磁间隔空间500外的位置，上磁块15.2通过第二竖向气缸15.1推动下移与下磁块15.4磁吸连接，然后利用直线型伺服滑台模组151带动压辊158来回移动而滚压金属粉末实现下压压实操作，随着金属粉末的下压沉降，再次利用第一竖向气缸153下放压辊158保持跟随，金属粉末压实后形成金属粉末成型体；

c)冶金烧结作业阶段

将成型模11拆开，卸下金属粉末成型体送至粉末冶金烧结设备2进行冶金烧结作业，粉末冶金烧结设备2选用粉末冶金烧结炉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。