[發明專利]多物理場耦合超快速燒結集成設備

有效

• 申請號: 201710601600.7
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107321987B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 黃坤蘭;陳瑋;楊屹;李志強;楊剛;吳明霞
• 申請（專利權）人: 四川大學;中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 許澤偉

本發明公開的是粉末冶金設備領域的一種多物理場耦合超快速燒結集成設備，包括通過計算機系統控制的喂料進給器、燒結裝置和取模裝置，所述喂料裝置包括粉料入口和喂料斗，利用喂料斗將配好的粉末裝入放置在輸送帶上的模具中，再通過智能機械手將裝有粉末的模具送至燒結裝置的燒結腔中，燒結腔中的真空度由抽真空裝置進行抽氣并將真空度反饋到用戶面板，同時由鍵盤控制的輸入系統鍵入相應的工藝參數，以此來控制交流電源及軸向壓力，并將相應的數值可視化，顯示在用戶面板，設置完成后，由計算機下達指令開始燒結，經過階段性的恒溫保溫、減壓后燒結完成，由智能機械手取出模具放入取模裝置進行取模，得到試樣。

技術領域

本發明涉及粉末冶金設備領域，尤其涉及一種多物理場耦合超快速燒結集成設備。

背景技術

多物理場耦合超快速燒結技術，即在外加強電場、應力場和溫度場等多個場疊加作用下，完成試樣的成型與燒結。該技術集粉末成型與燒結于一體，可大幅度提升粉末冶金行業的技術水平及生產效率，生產出高性能、高可靠性和長壽命的精密零件。目前有關研究已初步表明，強電場對粉末表面具有清潔作用，可去除氧化膜等雜質，活化粉末表面，降低粉體燒結溫度；應力場可實現粉體的塑性變形作用，促進粉體的固結致密；溫度場可實現粉體的固結致密。因而，將強電、力和溫度多個場耦合起來，作為一種成型與固結一體化、短流程和節能型粉末成型方法，有望制備出具有更高性能或特殊功能的材料和零件。但是由于力-溫度、強電-力-溫度等外場耦合作用下的粉末成形方法尚有許多機理并不清楚，因此，要將強電、力和溫度多個場耦合起來，實現對粉末冶金材料和零件的快速節能制備和組織性能的精確控制，有必要深入揭示各耦合要素間的交互作用、成型機理，以及各控制參數對材料組織的影響規律，并建立相應裝備設計理論。

Gleeble-1500D熱模擬機作為多物理場耦合超快速燒結的一種設備，其能完成粉末體系在電場、溫度場、應力場的耦合作用下的燒結成型。然而，由于燒結腔的空間有限，每次只能完成一件工件的燒結，生產效率較低；且燒結前需要人工進行喂料，燒結完成后人工取樣，無自動喂料裝置及取模裝置；當預設燒結參數不符合工件的實際燒結參數時，由于該設備無自適應反饋調控系統，導致參數發生錯誤時無法及時得到反饋，燒結將繼續進行以致模具破裂，燒結成型實驗失敗，將額外增加實驗成本。

發明內容

為克服現有燒結設備存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種可智能化控制、燒結效率高、應用范圍廣的多物理場耦合超快速燒結設備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

多物理場耦合超快速燒結集成設備，包括通過計算機系統控制的喂料進給器、燒結裝置和取模裝置，所述喂料裝置包括粉料入口和喂料斗，利用喂料斗將配好的粉末裝入放置在輸送帶上的模具中，再通過智能機械手將裝有粉末的模具送至燒結裝置的燒結腔中，燒結腔中的真空度由抽真空裝置進行抽氣并將真空度反饋到用戶面板，同時由鍵盤控制的輸入系統鍵入相應的工藝參數，以此來控制交流電源及軸向壓力，并將相應的數值可視化，顯示在用戶面板，設置完成后，由計算機下達指令開始燒結，經過階段性的恒溫保溫、減壓后燒結完成，由智能機械手取出模具放入取模裝置進行取模，得到試樣。

進一步的是，所述喂料進給器的粉料入口和喂料斗之間還依次設有放料閘門和精密稱量平臺，所述放料閘門和精密稱量平臺均由計算機控制，根據精密稱量平臺上粉料重量來控制放料閘門的開閉。

進一步的是，所述輸送帶為間歇運行模式，兩次運行的間隔時間為裝料時間，每次運行的距離為輸送帶上放置的相鄰兩個模具的距離。

進一步的是，所述燒結裝置的燒結腔中設有通過計算機控制的抽真空裝置、溫度傳感器和壓力傳感器，其中壓力傳感器與燒結腔中的精密壓頭向連，所述精密壓頭通過機械控制對模具中的粉末施加精確壓力，精密壓頭與模具底部均設有電極對粉末施加電場。