[發明專利]高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備及制備方法

在審

• 申請號: 202211528814.3
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115815628A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李元元;李寧;孫明翰;趙超;王寶
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F10/10;B22F10/64;B22F12/13;B33Y30/00;B33Y40/20;B33Y10/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

1.一種高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，包括機架(2)、模具(9)、送粉組件、上壓頭(3)、下壓頭(12)和加熱裝置(11)，其中：

所述模具(9)安裝在所述機架(2)中部，模具(9)呈環形，中部為通孔，通過該通孔將金屬粉末保持在模具(9)中；所述送粉組件用于將金屬粉末推送至模具(9)的通孔中；

所述上壓頭(3)、下壓頭(12)分別活動安裝在所述機架(2)上下兩側，所述上壓頭(3)及下壓頭(12)用于對所述模具(9)中的金屬粉末提供壓力，將金屬粉末壓制成粉坯；

所述加熱裝置(11)設置在所述模具(9)下方，該加熱裝置(11)呈環形布局，且其回轉中心與所述模具(9)一致；所述加熱裝置(11)用于對壓制形成的粉坯進行加熱，使其燒結為金屬錠坯。

2.如權利要求1所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述送粉組件包括依次連接的儲粉罐(4)、密封閥(5)、粉料推送裝置(6)，所述粉料推送裝置(6)出口對準所述模具(9)的通孔，用于將金屬粉末自所述儲粉罐(4)推送通孔中。

3.如權利要求2所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述粉料推送裝置(6)為一套或多套，沿所述模具(9)周向環形布局；粉料推送裝置(6)的送粉形式為傳送帶鋪送、螺旋推送、重力傳送或正負壓輸送，送粉速度可調節。

4.如權利要求2所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述儲粉罐(4)上加裝有加熱器，加熱器用于提前預熱粉末，預熱溫度可調節；加熱器的預熱方式為射頻等離子加熱、等離子電弧噴槍加熱、高中頻感應加熱、鉬帶熱場加熱、電阻絲加熱、硅鉬棒加熱或硅碳棒加熱。

5.如權利要求2所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，還包括真空系統，該真空系統包括依次連接的真空腔(13)、密封圈(7)和真空泵組；所述模具(9)、加熱裝置(11)、上壓頭(3)、下壓頭(12)以及粉料推送裝置(6)的部分位置均放置在所述真空腔(13)中；所述上壓頭(3)、下壓頭(12)與所述真空腔(13)之間通過所述密封圈(7)實現真空密封；所述真空泵組用于將真空腔(13)抽至真空狀態。

6.如權利要求1所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述模具(9)的通孔與模具(9)上平面交線倒角，便于金屬粉末滑入模具。

7.如權利要求1所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述加熱裝置(11)上設有測溫機構，該測溫機構用于監測錠坯溫度，從而閉環反饋調節所述加熱裝置(11)的加熱功率。

8.如權利要求1所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，所述加熱裝置(11)的加熱方式為射頻等離子加熱、等離子電弧噴槍加熱、高中頻感應加熱、鉬帶熱場加熱、電阻絲加熱、硅鉬棒加熱或硅碳棒加熱，且加熱功率可調節。

9.如權利要求1-8任一項所述的高均質金屬錠坯的立式半連續增材壓制裝備，其特征在于，分別通過上壓頭液壓缸(1)和下壓頭液壓缸(13)為所述上壓頭(3)、下壓頭(12)運動提供動力。

10.一種高均質金屬錠坯的制備方法，其特征在于，采用如權利要求1-9任一項所述的立式半連續增材壓制裝備進行制備，具體包括如下步驟：

S1：通過送粉組件將金屬粉末注入模具(9)的中心通孔內，直至指定高度；

S2：上壓頭(3)進行壓下動作，下壓頭(12)維持原位置，在兩壓頭作用下，金屬粉末在模具(9)內壓制為粉坯；

S3：上壓頭(3)與下壓頭(12)同步向下移動，直至粉坯上平面與步驟S2中下壓頭(12)上平面位置平齊；

S4：抬起上壓頭(3)，直至高于模具(9)上平面，下壓頭(12)維持原位置；

S5：重復步驟S1～S4，直至待燒結粉坯下平面與加熱裝置(11)下平面平齊；

S6：開啟加熱裝置(11)，將處于加熱裝置(11)環形中心的粉坯加熱燒結為錠坯；

S7：重復步驟S1～S6，直至錠坯達到目標尺寸。