[發(fā)明專利]基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形裝置及成形方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410115205.4
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103909267A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅德慶;任慶偉;姚喆赫;陳子辰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B22F3/17
• 分類號: B22F3/17
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，其特征在于：水平放置的成形套筒（18）下端焊接成形套筒底板（20），成形套筒底板（20）與底座（14）聯(lián)接，支撐板（12）通過底座（14）四角上的支撐桿安裝在成形套筒（18）的正上方，導(dǎo)料管（19）的一端與支撐板（12）連接，另一端與成形套筒（18）連接，坩堝（7）放置在支撐板（12）上，坩堝（7）內(nèi)的傾斜端出口與支撐板（12）上的導(dǎo)料管（19）連通，塞桿（6）和熱電偶（5）分別從坩堝（7）上端插入坩堝（7）內(nèi)，塞桿（6）與坩堝（7）傾斜端出口同軸安裝，坩堝（7）外繞有感應(yīng)線圈（9），超聲變幅桿（4）的一端壓在坩堝（7）上表面，超聲變幅桿（4）的另一端通過法蘭盤（2）與升降板（25）的一端聯(lián)接，超聲換能器（1）同軸安裝在超聲變幅桿（4）的另一端上，升降板（25）的另一端與升降桿（24）滑動連接，開口朝向升降桿（24）一端的成形套筒（18）的孔內(nèi)裝有沖頭（21），成形套筒（18）軸向裝有第一加熱棒（17）和第一熱電偶（16），沖頭（21）徑向裝有第二加熱棒（22）和第二熱電偶（23），超聲換能器（1）與超聲發(fā)生器（3）連接，感應(yīng)線圈（9）、第一加熱棒（17）、第二加熱棒（22）、第一熱電偶（16）和第二熱電偶（23）均與溫度控制器（8）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，其特征在于：所述超聲換能器1為壓電式換能器，壓電陶瓷材料為PZT-4，所述超聲發(fā)生器3為型號SY-2000的超聲波設(shè)備專用發(fā)生器。

3.用于權(quán)利要求1所述裝置的一種基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形方法，其特征在于該方法的步驟如下：

（1）降下塞桿堵住坩堝的出口，將常溫下的半固態(tài)金屬粉末導(dǎo)入到坩堝中，通過調(diào)節(jié)升降板高度，使超聲變幅桿與坩堝上表面緊密接觸；

（2）通過內(nèi)嵌電加熱棒對沖頭和成形套筒預(yù)熱并保持其溫度為250~350℃；

（3）用感應(yīng)加熱線圈對半固態(tài)金屬粉末進行加熱，在加熱過程中對坩堝施加超聲振動，用熱電偶測量對半固態(tài)金屬粉末溫度，控制半固態(tài)金屬粉末固相分數(shù)至固液共存區(qū)；

（4）提起塞桿使半固態(tài)金屬粉末通過導(dǎo)料套筒進入到成形套筒中，當半固態(tài)金屬粉末全部或絕大部分導(dǎo)出坩堝后，停止感應(yīng)加熱并停止施加超聲振動；

（5）推動端面帶有微細結(jié)構(gòu)特征的沖頭并施加鍛壓載荷，完成半固態(tài)金屬粉末的沖壓成形過程。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形方法，其特征在于：所述施加超聲振動的功率為200W，頻率為20KHz，幅值為10μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超聲振動的半固態(tài)金屬粉末成形方法，其特征在于：所述半固態(tài)金屬粉末為鋁合金或鎂合金粉末。