[發明專利]一種徑向和軸向電磁力實現粉末壓制的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810002766.1
• 申請日: 2018-01-02
• 公開（公告）號: CN108057883B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 崔曉輝;喻海良;王青山
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F3/087
• 分類號: B22F3/087;B22F3/03
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明為一種徑向和軸向電磁力實現粉末壓制的方法和裝置，利用徑向電磁力和軸向電磁力同時或者分階段壓制粉末，其中徑向電磁力采用螺線管線圈實現，螺線管線圈通入脈沖電流，在金屬粉末上感應產生脈沖大電流和脈沖電磁力，通過脈沖大電流產生的熱效應實現燒結，通過脈沖電磁力的大小變化，使金屬粉末交替產生彈性變形與彈性回復，擊碎粉末間的氧化物，同時減小摩擦力，最終提高壓制致密度。并且脈沖大電流能夠產生熱效應，融化金屬粉末和氧化物，實現燒結，進一步提高壓制零件的致密度。

技術領域

本發明屬于粉末壓制技術領域，特別涉及一種徑向和軸向電磁力實現粉末壓制的方法和裝置。

背景技術

在粉末冶金零件制造生產中，粉末壓制成形是一個重要環節。它是將粉末體加工成具有一定尺寸、形狀以及一定密度和強度的零件或待燒結的坯件。其技術水平的高低影響著材料致密化的程度。進而對成品零件的尺寸精度和機械性能產生重要影響。粉末壓制成形的方法有很多，比較常見的有干壓法、等靜壓法、注射成型法等。這幾種方法基本都是將金屬粉末或陶瓷粉末與粘結劑混煉成均勻的喂料，然后通過壓制取得具有一定致密度的冶金制品，但是這幾種方法成型效率低、成本高、環保性差且所使用的機械設備昂貴。

電磁脈沖粉末壓制采用電磁力作為驅動力，在強脈沖的電磁作用力下，粉末在沖擊作用下實現高速致密壓實。電磁脈沖粉末成形工藝由于放電周期短(毫秒級)，放電能量大(數十千焦)，因此可以獲得很高的壓制速度，高速壓制使得粉末材料在壓制過程中的加工硬化作用減小，能夠制得致密度很高的壓制毛坯。

普通粉末壓制，如果要獲得高的致密度則需要高的壓力，容易造成模具的損壞，因此對模具材料有很高的力學性能要求，制造成本高。電磁脈沖粉末壓實工藝的充電放電過程可由電路控制輕松實現，同時可通過調節充電電壓和蓄電電容精確調節放電能量，因此整個工藝過程可實現自動化控制，安全穩定且效率高。

由于線圈的形狀不同，電磁脈沖粉末壓制分為兩種：螺線管線圈電磁脈沖粉末壓制和平板線圈電磁脈沖粉末壓制。螺線圈線圈電磁脈沖粉末壓制是通過螺線圈線圈對金屬管件產生徑向磁場力，驅動金屬管件發生縮頸，進而壓實粉末。平板線圈電磁脈沖粉末壓制是通過平板線圈驅動金屬驅動片，進而帶動放大器和沖頭來實現粉末壓制。

在專利“功能陶瓷低電壓放電壓制成形方法”中，黃尚宇等給出了平板線圈和低電壓作用下的，電磁脈沖壓制陶瓷材料的方法。在專利“一種金屬粉末的高速沖擊壓制方法”中，劉軍等提出采用塔形線圈直接驅動金屬粉末進行壓制。但是上述專利中，粉末壓制結束后會出現明顯的密度梯度。

發明內容

為了克服傳統電磁粉末壓制技術的缺點，本發明的目的在于提供一種徑向和軸向電磁力實現粉末壓制的方法和裝置，軸向電磁力依舊采用傳統的平板線圈實現。徑向電磁力采用螺線管線圈實現。螺線管線圈通過脈沖電流后，會在金屬粉末上感應脈沖大電流和脈沖電磁力。當電磁力大時，金屬粉末在徑向電磁力作用向內收縮，并發生彈性和塑性變形；當電磁力小時，金屬粉末發生彈性回復。這種電磁力和彈性回復之間的交替作用，導致金屬粉末在徑向以高速振蕩的形式出現，能夠擊碎粉末間的氧化物。同時可以使粉末與粉末、粉末與模具的之間摩擦力小，因此能使粉末均勻分布，提高總體致密度。并且脈沖大電流能夠產生熱效應，融化金屬粉末和氧化物，實現燒結，進一步提高壓制零件的致密度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種徑向和軸向電磁力實現粉末壓制的方法，利用徑向電磁力和軸向電磁力同時或者分階段壓制粉末，其中徑向電磁力采用螺線管線圈實現，螺線管線圈通入脈沖電流，在金屬粉末上感應產生脈沖大電流和脈沖電磁力，通過脈沖大電流產生的熱效應實現燒結，通過脈沖電磁力的大小變化，使金屬粉末交替產生彈性變形與彈性回復，擊碎粉末間的氧化物，同時減小摩擦力，最終提高壓制致密度。