[實用新型]一種功能梯度材料半固態粉末成形裝置

有效

• 申請號: 201320670742.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN203578770U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 李洋;梅德慶;姚喆赫;王輝;陳子辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;B22D23/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及粉末成形裝置，尤其涉及一種功能梯度材料半固態粉末成形裝置。

背景技術

所謂功能梯度材料（FGM）是根據使用要求，選擇使用兩種或兩種以上不同性能的料，采用先進的材料復合技術，使中間的組成和結構連續呈梯度變化，內部不存在明顯的界面，從而使材料的性質和功能沿厚度方向也呈梯度變化的一種新型復合材料。例如，由于單一熱電材料的最佳ZT值的溫度范圍有限，而熱電臂連接具有較大溫差的冷熱兩端，因而采用任何單一均質熱電材料均不能達到其最佳性能。只有沿溫度梯度方向設計和選用具有不同最佳工作溫度的熱電材料，串聯形成功能梯度結構，才能有效提高熱電轉化效率。

半固態成形技術是近年來興起的一種介于鑄造和鍛造之間的工藝過程，是針對固、液態共存的半熔化或半凝固金屬進行成形加工的工藝方法的總稱。半固態成形技術可以避免液態壓鑄成形時噴濺、紊流和卷氣等缺點，同時與固體鍛造相比，更易于形成微細特征，變形力小，利于節省能源。因此，和傳統成形工藝相比，半固態金屬成形具有一系列突出的優點：成形溫度低，成形件力學性能好，較好地綜合了固態金屬模鍛與液態壓鑄成形的優點，可以批量生產形狀復雜、高性能和高精度的微型零部件。半固態粉末成形可認為是將傳統粉末冶金法與半固態成形相結合的一種新型制造技術，與傳統粉末冶金法相比，半固態粉末成形可明顯減少后續處理工藝，降低制造成本。半固態粉末成形采用粉末材料取代傳統的塊狀材料，在節能、簡化工藝、改善微觀結構上更具優勢，并可對材料屬性進行細致的控制，因而在納米復合結構以及功能梯度結構的制造上具有巨大的潛力。目前為止，國內外尚沒有用于功能梯度材料半固態粉末成形裝置。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種功能梯度材料半固態粉末成形裝置，該裝置通過冷卻水管梯形結構分布和冷卻水管數量梯度分布，實現了模具內溫度場的梯度分布，使各段材料在各自半固態區間內成形。

本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型的上模架與下模架用四根導柱相連，在四根導柱內，上模連接桿的一端安裝在上模架中心，與上模架形成滑動副，上模連接桿的另一端與上模沖的一端可拆卸的固定連接，下模沖的一端固定在下模架上端面，分體式陰模模芯由多層陰模模芯疊加而成，層與層之間分別用隔熱層隔開；多層陰模模芯過盈配合安裝在陰模套內形成整體陰模結構，陰模套通過兩側的四個孔分別固定在各自導柱上，每層陰模模芯孔徑相同，頂桿裝在下模沖中心，與下模沖形成滑動配合；分體式陰模模芯內對稱裝有加熱棒，陰模套內表面開有螺旋槽，進水管道與陰模套上部螺旋槽連通，出水管道與陰模套下部螺旋槽連通后形成冷卻水回路。

所述的陰模套內表面上的螺旋槽的槽數自上而下逐漸減小。

所述的分體式陰模模芯橫截面為等腰梯形結構，所述的螺旋槽到模腔中心距離自上而下逐漸增大。

本實用新型具有的有益效果是：

（1）陰模模芯橫截面為等腰梯形結構，因此陰模模芯外表面的螺旋槽到陰模模腔的距離從上至下逐漸增大，冷卻效果逐漸減弱，從而模腔內溫度呈上低下高梯度分布。

（2）螺旋槽呈上密下疏梯度分布在陰模套內表面上，使得冷卻水對模腔上部的冷卻效果大于模腔下部，模腔內部溫度也呈上低下高梯度分布。

（3）上模沖和下模沖可拆卸替換，操作容易，大大節省了生產成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構原理圖。

圖2是本實用新型的陰模結構仰視圖。

圖3是本實用新型的陰模結構俯視圖。

圖4是本實用新型的陰模結構剖視圖。

圖中：1、第一隔熱層，2、第二隔熱層，3、被壓制粉末，31、第一種被壓制粉末，32、第二種被壓制粉末，33、第三種被壓制粉末，4、分體式陰模模芯，41、第一陰模模芯，42、第二陰模模芯，43、第三陰模模芯，5、陰模套，6、進水管道，7、螺旋槽，8、出水管道，9、加熱棒，10、上模沖，11、下模沖，12、頂桿，13、上模連接桿，14、螺栓，15、上模架，16、導柱，17、下模架，18、螺釘。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。