[发明专利]一种高致密零件及其压制方法、压制装置

说明书

本发明提供了一种高致密零件及其压制方法、压制装置，包括线圈、集磁器和装粉组件。装粉组件包括底部紧固螺母、包覆层塑料管、驱动层、顶部紧固螺母和芯轴。底部紧固螺母套设在芯轴上，包覆层塑料管固定在底部紧固螺母上并与芯轴同轴。顶部紧固螺母固定在包覆层塑料管上，且在包覆层塑料管的外侧还设有驱动层。压制时，先将混合粉末装入装粉区域内并锁紧固定，接着在包覆层塑料管外缠绕驱动层，完成装粉。然后将装粉组件安装到集磁器上，并移动至线圈内进行磁脉冲柔性压实成型和烧结，即可得到高致密零件。本发明通过包覆层塑料管来包覆粉体，并采用多层高导电箔片作为驱动层进行压制，克服了因压制力大、脱模力高导致的压坯脱模困难等问题。

技术领域

本发明涉及粉末压制和粉末冶金技术领域，具体而言，涉及一种高致密零件及其压制方法、压制装置。

背景技术

电磁成形是利用金属在强脉冲磁场中受力而产生塑性变形的一种高能率的成形技术。上个世纪50年代初期，人们开始探索用高能率成形方法压制粉末制品。电磁成形是继爆炸成形之后又发现的一种高速成形的新方法。它不仅可避免爆炸成形的危险性，而且更加方便且生产效率更高，因此将电磁成形技术应用于粉末材料成形有着广阔的应用前景。

20世纪70年代左右，Sandstrom等人提出一种新型的电磁脉冲压制方法以实现粉末压实，即Z型电磁径向压实方法。Clyens等人对金属粉末体进行放电，在超强电流下颗粒相互击穿及电磁场的“收缩效应”实现粉体压实，该技术能压制棒料和条料。1995年Chelluri B等提出动态电磁脉冲粉末压制技术(DMC)，先把粉末装进一个导电的容器(包覆壳)内，然后将其放置于高场强的中心腔当中，并向线圈施加高能脉冲电流，线圈中形成磁场，进而使得护套内产生感应电流。在感应电流与施加的磁场相互作用下会产生电磁力，这个力由外向内压缩护套，从而使得粉末得到压制，整个压制过程所需要的时间很短，不足1ms。该技术适合于制造柱形对称的零件、薄壁管、大高径比部件和内部形状复杂的零件。2014年，G.Sh.Boltachev等人对纳米粉体进行磁脉冲压实，发现动态磁脉冲压实方法可实现极高的压实压力。

目前，电磁脉冲粉末压实主要采用轴向驱动冲头进行单向压实，以及通过同时驱动两端进行轴向双向压实。通过开展单轴磁脉冲压缩成型实验，研究者们发现采用电磁脉冲压实成型工艺可以获得比传统压实方法更高的致密度。但是在磁脉冲压实过程中，电磁驱动单向压实或双向压实，不便于长轴类零件的压实成型。此外，现有的径向压实方法还存在脱模不便的问题。

发明内容

本发明提供了一种高致密零件及其压制方法、压制装置，旨在解决现有的压制方法致密度不高，而采用电磁脉冲径向压制成型后脱模取件困难等问题。

本发明是这样实现的：

一种高致密柔性压制装置，包括：

线圈，用于安装在工作台上，所述线圈与电源系统电连接，用于产生压制电磁力；

集磁器，可移动地设置在所述线圈内；以及

装粉组件，可移动地配置在所述集磁器内，所述装粉组件包括底部紧固螺母、包覆层塑料管、驱动层、顶部紧固螺母以及可拆卸安装在所述工作台上的芯轴，所述芯轴上套设有所述底部紧固螺母，且所述芯轴可相对所述底部紧固螺母沿该芯轴的轴线方向上下振动，所述包覆层塑料管固定在所述底部紧固螺母上，并与所述芯轴同轴设置，所述包覆层塑料管与所述底部紧固螺母之间形成一装粉区域，所述顶部紧固螺母可拆卸地设在所述包覆层塑料管的顶部，所述包覆层塑料管的外侧还包覆有所述驱动层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述集磁器包括结构相同的第一集磁器瓣和第二集磁器瓣，所述第一集磁器瓣可在气动装置的驱动下靠近或远离所述第二集磁器瓣，以打开或闭合所述集磁器。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一集磁器瓣和所述第二集磁器瓣对称设置，所述装粉组件设于所述第一集磁器瓣和所述第二集磁器瓣之间，且所述装粉区域的高度小于所述第一集磁器瓣靠近所述装粉组件的一端的长度。