專利名稱：難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末固結(jié)成型裝置，具體涉及一種用于成型難成型金屬粉末 的固結(jié)裝置。
背景技術(shù)：
目前，難成型金屬粉末(例如高速工具鋼球形粉末或鎳基高溫合金粉末)的固結(jié) 成型裝置主要包括增壓機構(gòu)、液體壓力分配系統(tǒng)、粉末擠壓機構(gòu)和樣品取出機構(gòu)。難成型金 屬粉末固結(jié)成型的致密度與液體壓力分配系統(tǒng)的最大液體靜壓力有關(guān)，最大液體靜壓力越 高難成型金屬粉末固結(jié)成型的致密度就越高，反之難成型金屬粉末固結(jié)成型的致密度就越 低?，F(xiàn)有的難成型金屬粉末的固結(jié)裝置存在最大液體靜壓力低，導致難成型金屬粉末固結(jié) 成型的致密度低、機械性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有的難成型金屬粉末的固結(jié)裝置存在最大液體靜壓力 低導致難成型金屬粉末固結(jié)成型的致密度低、機械性能差的問題，進而提供了一種難成型 金屬粉末的固結(jié)成型裝置。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的難成型金屬粉末的固結(jié) 成型裝置包括高壓容器、粉末包套、補償柱體、厚壁管和上壓頭，所述固結(jié)成型裝置還包括 杯狀增壓套筒組，所述杯狀增壓套筒組由至少兩個形狀相同且外形尺寸按比例依次減小的 杯狀增壓套筒構(gòu)成，除最小的杯狀增壓套筒以外的每個杯狀增壓套筒底端面上均開有第一 環(huán)行凹槽，且每個第一環(huán)行凹槽與上一個杯狀增壓套筒相連通，最小的杯狀增壓套筒底端 面上開有第一溢流孔，所述至少兩個杯狀增壓套筒由大到小依次相對插裝在一起，且每個 杯狀增壓套筒位于上一個杯狀增壓套筒內(nèi)，相鄰的兩個杯狀增壓套筒之間留有間隙，最小 的杯狀增壓套筒的底端朝上設置，所述相鄰的兩個杯狀增壓套筒的間隙內(nèi)充有液壓油，杯 狀增壓套筒組中最外層的杯狀增壓套筒設置在高壓容器內(nèi)，所述高壓容器的底端面開有第 二環(huán)形凹槽，最外層的杯狀增壓套筒的開口端插裝在第二環(huán)形凹槽內(nèi)，所述第二環(huán)形凹槽 的外環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的外側(cè)壁之間設有第一密封圈，所述第二環(huán)形凹槽的內(nèi) 環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的內(nèi)側(cè)壁之間設有第二密封圈，所述第二環(huán)形凹槽與外界相 連通，所述粉末包套設置在最小的杯狀增壓套筒的內(nèi)腔中，所述補償柱體設置在最小的杯 狀增壓套筒的底端面上且二者固裝為一體，所述補償柱體插裝在次小的杯狀增壓套筒的上 一個杯狀增壓套筒的底端面中部設有的階梯孔上，所述階梯孔的上端通過厚壁管與外界相 連通，所述上壓頭密閉設置在高壓容器的上端。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置設有的杯狀 增壓套筒組實現(xiàn)了在常溫狀態(tài)下高壓容器內(nèi)增加液體靜壓，增壓套筒由大到小依次相對插 裝在一起，套筒內(nèi)外受液體靜壓力作用截面積不同，液體靜壓在最小的杯狀增壓套筒內(nèi)達 到最大，在高液體靜壓和上壓頭擠壓的共同作用下，可實現(xiàn)難成型金屬粉末的固結(jié)成型，并且大大提高了成型的金屬粉末的致密度，機械性能好；由于本發(fā)明的的杯狀增壓套筒組的 數(shù)量不受限制，可以根據(jù)難成型金屬粉末的材料和類型選擇相應數(shù)量的杯狀增壓套筒組， 從而完成任意難成型金屬粉末的固結(jié)成型。


圖1為本發(fā)明的固結(jié)成型裝置的主視剖視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一如圖1所示，本實施方式的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置包 括高壓容器1、粉末包套8、補償柱體12、厚壁管13和上壓頭15，所述固結(jié)成型裝置還包括 杯狀增壓套筒組2，所述杯狀增壓套筒組2由至少兩個形狀相同且外形尺寸按比例依次減 小的杯狀增壓套筒構(gòu)成，除最小的杯狀增壓套筒以外的每個杯狀增壓套筒底端面上均開有 第一環(huán)行凹槽，且每個第一環(huán)行凹槽與上一個杯狀增壓套筒相連通，最小的杯狀增壓套筒 底端面上開有第一溢流孔18，所述至少兩個杯狀增壓套筒由大到小依次相對插裝在一起， 且每個杯狀增壓套筒位于上一個杯狀增壓套筒內(nèi)，相鄰的兩個杯狀增壓套筒之間留有間 隙，最小的杯狀增壓套筒的底端朝上設置，所述相鄰的兩個杯狀增壓套筒的間隙內(nèi)充有液 壓油，杯狀增壓套筒組2中最外層的杯狀增壓套筒設置在高壓容器1內(nèi)，所述高壓容器1的 底端面開有第二環(huán)形凹槽1-1，最外層的杯狀增壓套筒的開口端插裝在第二環(huán)形凹槽1-1 內(nèi)，所述第二環(huán)形凹槽1-1的外環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的外側(cè)壁之間設有第一密封 圈16，所述第二環(huán)形凹槽1-1的內(nèi)環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的內(nèi)側(cè)壁之間設有第二密 封圈17，所述第二環(huán)形凹槽1-1與外界相連通，所述粉末包套8設置在最小的杯狀增壓套筒 的內(nèi)腔中，所述補償柱體12設置在最小的杯狀增壓套筒的底端面上且二者固裝為一體，所 述補償柱體12插裝在次小的杯狀增壓套筒的上一個杯狀增壓套筒的底端面中部設有的階 梯孔上，所述階梯孔的上端通過厚壁管13與外界相連通，所述上壓頭15密閉設置在高壓容 器1的上端。
具體實施方式
二 如圖1所示，本實施方式所述杯狀增壓套筒組2由第一杯狀增 壓套筒2-1、第二杯狀增壓套筒2-2、第三杯狀增壓套筒2-3、第四杯狀增壓套筒2-4和第五 杯狀增壓套筒2-5構(gòu)成，所述第一杯狀增壓套筒2-1、第二杯狀增壓套筒2-2、第三杯狀增壓 套筒2-3、第四杯狀增壓套筒2-4和第五杯狀增壓套筒2-5形狀相同且尺寸按比例依次減 小，所述第一杯狀增壓套筒2-1、第二杯狀增壓套筒2-2、第三杯狀增壓套筒2-3和第四杯狀 增壓套筒2-4的底端面上依次開有第三環(huán)行凹槽2-1-1、第四環(huán)行凹槽2-2-1、第五環(huán)行凹 槽2-3-1和第六環(huán)行凹槽2-4-1，所述第一杯狀增壓套筒2-1的開口端插裝在第二環(huán)形凹 槽1-1內(nèi)，所述第二杯狀增壓套筒2-2的開口端插裝在第三環(huán)行凹槽2-1-1內(nèi)，所述第三杯 狀增壓套筒2-3的開口端插裝在第四環(huán)行凹槽2-2-1內(nèi)，所述第四杯狀增壓套筒2-4的開 口端插裝在第五環(huán)行凹槽2-3-1內(nèi)，第五杯狀增壓套筒2-5的開口端插裝在第六環(huán)行凹槽 2-4-1內(nèi)；所述第一杯狀增壓套筒2-1上開有第二溢流孔2-1-2，所述第三環(huán)行凹槽2-1-1 通過第二溢流孔2-1-2與高壓容器1的內(nèi)部相連通，所述第二杯狀增壓套筒2-2上開有第 三溢流孔2-2-2，所述第四環(huán)行凹槽2-2-1通過第三溢流孔2-2-2與第一杯狀增壓套筒2_1 的內(nèi)部相連通，所述第三杯狀增壓套筒2-3上開有第四溢流孔2-3-2，所述第五環(huán)行凹槽2-3-1通過第四溢流孔2-3-2與第二杯狀增壓套筒2-2的內(nèi)部相連通，所述第四杯狀增壓套 筒2-4上開有第五溢流孔2-4-2，所述第六環(huán)行凹槽2-4-1通過第五溢流孔2_4_2與第三杯 狀增壓套筒2-3的內(nèi)部相連通。如此設計，可以根據(jù)難成型金屬粉末的材料和類型選擇相 應數(shù)量的杯狀增壓套筒組，從而完成任意難成型金屬粉末的固結(jié)成型。其它組成及連接關(guān) 系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖1所示，本實施方式所述粉末包套8由彈性殼體8-1、上壓 蓋8-2和下壓蓋8-3構(gòu)成，所述上壓蓋8-2蓋在彈性殼體8-1的上端，所述下壓蓋8_3蓋在 彈性殼體8-1的下端。如此設計，粉末包套8內(nèi)的粉末通過側(cè)向液體靜壓和上壓頭15軸向 擠壓變形同時作用獲得最大致密化。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四如圖1所示，本實施方式所述彈性殼體8-1是由橡膠材料制成。 如此設計，粉末包套8內(nèi)的粉末可以實現(xiàn)側(cè)向液體靜壓。其它組成及連接關(guān)系與具體實施 方式三相同。
具體實施方式
五如圖1所示，本實施方式所述液壓油為二甲基硅油。其它組成及 連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六如圖1所示，本實施方式所述杯狀增壓套筒組2的材料為模具 鋼。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七如圖1所示，本實施方式所述第三環(huán)行凹槽2-1-1的外環(huán)面與第 二杯狀增壓套筒2-2的外側(cè)壁之間設有第三密封圈19，所述第三環(huán)行凹槽2-1-1的內(nèi)環(huán)面 與第二杯狀增壓套筒2-2的內(nèi)側(cè)壁之間設有第四密封圈20。如此設置，可以起到密封的作 用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
八如圖1所示，本實施方式所述第四環(huán)行凹槽2-2-1的外環(huán)面與第 三杯狀增壓套筒2-3的外側(cè)壁之間設有第五密封圈21，所述第四環(huán)行凹槽2-2-1的內(nèi)環(huán)面 與第三杯狀增壓套筒2-3的內(nèi)側(cè)壁之間設有第四密封圈22。如此設置，可以起到密封的作 用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
九如圖1所示，本實施方式所述第五環(huán)行凹槽2-3-1的外環(huán)面與第 四杯狀增壓套筒2-4的外側(cè)壁之間設有第七密封圈23，所述第五環(huán)行凹槽2-3-1的內(nèi)環(huán)面 與第四杯狀增壓套筒2-4的內(nèi)側(cè)壁之間設有第八密封圈24。如此設置，可以起到密封的作 用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
十如圖1所示，本實施方式所述第六環(huán)行凹槽2-4-1的外環(huán)面與第 五杯狀增壓套筒2-5的外側(cè)壁之間設有第九密封圈25，所述第六環(huán)行凹槽2-4-1的內(nèi)環(huán)面 與第五杯狀增壓套筒2-5的內(nèi)側(cè)壁之間設有第八密封圈26。如此設置，可以起到密封的作 用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。工作原理如圖1所示，將固結(jié)成型裝置固定在液壓機的工作空間內(nèi)，將液壓油倒入高壓容 器1的內(nèi)腔中，將液壓機施加到壓頭15上的壓力作用在液壓油上，從而產(chǎn)生很高的液體靜 壓，固結(jié)成型裝置裝置中杯狀增壓套筒組2的最外層杯狀增壓套筒浸入液壓油中，然后杯 狀增壓套筒組2內(nèi)部也完全浸入到液壓油中。每級套筒內(nèi)的環(huán)形槽內(nèi)的液體靜壓等于前一級套筒內(nèi)部的液體靜壓。最小的杯狀 增壓套筒與補償柱體12固接為一體，以釋放作用在最小的杯狀增壓套筒上部多余的液體靜壓。液壓油可以從最小的杯狀增壓套筒內(nèi)部流到次小的杯狀增壓套筒內(nèi)，直到最小的杯 狀增壓套筒上端接觸到粉末包套8上端，當最小的杯狀增壓套筒繼續(xù)向下運動時，粉末包 套8內(nèi)的金屬粉末開始產(chǎn)生軸向變形；壓頭15產(chǎn)生的液體靜壓被傳遞到最外層杯狀增壓套筒的上端面上，最外層杯狀 增壓套筒內(nèi)外暴露在工作液體中的截面積不同，外部浸入液體的截面積大于內(nèi)部，因此產(chǎn) 生液體靜壓增壓的作用，與高壓容器1的內(nèi)腔相比最外層杯狀增壓套筒內(nèi)部液體靜壓增 加，液體靜壓的增加來源于套筒內(nèi)外暴露在工作液體中的截面積差。同理液體靜壓由外到 內(nèi)不斷增加，在最小的杯狀增壓套筒內(nèi)的液體靜壓達到最大值，通過增加套筒的數(shù)目可以 增加獲得的更高的液體靜壓值。材料裂紋的形核與長大在液體靜壓作用下會得到抑制，材 料斷裂阻力增加，所以被高靜壓工作液體所包圍的套筒不會斷裂。在高液體靜壓力和軸向機械擠壓力共同作用下，金屬粉末的致密度增加到最大 值，并且在固結(jié)成形過程中使粉末坯料產(chǎn)生一定量的軸向變形，金屬粉末之間發(fā)生冷焊作 用，最終獲得更高的固結(jié)致密度。完成擠壓后，樣品從高壓容器內(nèi)取出。
權(quán)利要求
一種難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，所述固結(jié)成型裝置包括高壓容器(1)、粉末包套(8)、補償柱體(12)、厚壁管(13)和上壓頭(15)，其特征在于所述固結(jié)成型裝置還包括杯狀增壓套筒組(2)，所述杯狀增壓套筒組(2)由至少兩個形狀相同且外形尺寸按比例依次減小的杯狀增壓套筒構(gòu)成，除最小的杯狀增壓套筒以外的每個杯狀增壓套筒底端面上均開有第一環(huán)行凹槽，且每個第一環(huán)行凹槽與上一個杯狀增壓套筒相連通，最小的杯狀增壓套筒底端面上開有第一溢流孔(18)，所述至少兩個杯狀增壓套筒由大到小依次相對插裝在一起，且每個杯狀增壓套筒位于上一個杯狀增壓套筒內(nèi)，相鄰的兩個杯狀增壓套筒之間留有間隙，最小的杯狀增壓套筒的底端朝上設置，所述相鄰的兩個杯狀增壓套筒的間隙內(nèi)充有液壓油，杯狀增壓套筒組(2)中最外層的杯狀增壓套筒設置在高壓容器(1)內(nèi)，所述高壓容器(1)的底端面開有第二環(huán)形凹槽(1-1)，最外層的杯狀增壓套筒的開口端插裝在第二環(huán)形凹槽(1-1)內(nèi)，所述第二環(huán)形凹槽(1-1)的外環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的外側(cè)壁之間設有第一密封圈(16)，所述第二環(huán)形凹槽(1-1)的內(nèi)環(huán)面與最外層的杯狀增壓套筒的內(nèi)側(cè)壁之間設有第二密封圈(17)，所述第二環(huán)形凹槽(1-1)與外界相連通，所述粉末包套(8)設置在最小的杯狀增壓套筒的內(nèi)腔中，所述補償柱體(12)設置在最小的杯狀增壓套筒的底端面上且二者固裝為一體，所述補償柱體(12)插裝在次小的杯狀增壓套筒的上一個杯狀增壓套筒的底端面中部設有的階梯孔上，所述階梯孔的上端通過厚壁管(13)與外界相連通，所述上壓頭(15)密閉設置在高壓容器(1)的上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述杯狀增 壓套筒組(2)由第一杯狀增壓套筒(2-1)、第二杯狀增壓套筒(2-2)、第三杯狀增壓套筒 (2-3)、第四杯狀增壓套筒(2-4)和第五杯狀增壓套筒(2-5)構(gòu)成，所述第一杯狀增壓套筒 (2-1)、第二杯狀增壓套筒(2-2)、第三杯狀增壓套筒(2-3)、第四杯狀增壓套筒(2-4)和第 五杯狀增壓套筒(2-5)形狀相同且尺寸按比例依次減小，所述第一杯狀增壓套筒(2-1)、第 二杯狀增壓套筒(2-2)、第三杯狀增壓套筒(2-3)和第四杯狀增壓套筒(2-4)的底端面上依 次開有第三環(huán)行凹槽(2-1-1)、第四環(huán)行凹槽(2-2-1)、第五環(huán)行凹槽(2-3-1)和第六環(huán)行 凹槽(2-4-1)，所述第一杯狀增壓套筒(2-1)的開口端插裝在第二環(huán)形凹槽(1-1)內(nèi)，所述 第二杯狀增壓套筒(2-2)的開口端插裝在第三環(huán)行凹槽(2-1-1)內(nèi)，所述第三杯狀增壓套 筒(2-3)的開口端插裝在第四環(huán)行凹槽(2-2-1)內(nèi)，所述第四杯狀增壓套筒(2-4)的開口 端插裝在第五環(huán)行凹槽(2-3-1)內(nèi)，第五杯狀增壓套筒(2-5)的開口端插裝在第六環(huán)行凹 槽(2-4-1)內(nèi)；所述第一杯狀增壓套筒(2-1)上開有第二溢流孔(2-1-2)，所述第三環(huán)行凹 槽(2-1-1)通過第二溢流孔(2-1-2)與高壓容器(1)的內(nèi)部相連通，所述第二杯狀增壓套 筒(2-2)上開有第三溢流孔(2-2-2)，所述第四環(huán)行凹槽(2-2-1)通過第三溢流孔(2_2_2) 與第一杯狀增壓套筒(2-1)的內(nèi)部相連通，所述第三杯狀增壓套筒(2-3)上開有第四溢 流孔(2-3-2)，所述第五環(huán)行凹槽(2-3-1)通過第四溢流孔(2-3-2)與第二杯狀增壓套筒 (2-2)的內(nèi)部相連通，所述第四杯狀增壓套筒(2-4)上開有第五溢流孔(2-4-2)，所述第六 環(huán)行凹槽(2-4-1)通過第五溢流孔(2-4-2)與第三杯狀增壓套筒(2-3)的內(nèi)部相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述粉末包 套(8)由彈性殼體(8-1)、上壓蓋(8-2)和下壓蓋(8-3)構(gòu)成，所述上壓蓋(8-2)蓋在彈性 殼體(8-1)的上端，所述下壓蓋(8-3)蓋在彈性殼體(8-1)的下端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述彈性殼體(8-1)是由橡膠材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述液壓油為二甲基硅油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述杯狀增 壓套筒組(2)的材料為模具鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述第三環(huán) 行凹槽(2-1-1)的外環(huán)面與第二杯狀增壓套筒(2-2)的外側(cè)壁之間設有第三密封圈(19)， 所述第三環(huán)行凹槽(2-1-1)的內(nèi)環(huán)面與第二杯狀增壓套筒(2-2)的內(nèi)側(cè)壁之間設有第四密 封圈(20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述第四環(huán) 行凹槽(2-2-1)的外環(huán)面與第三杯狀增壓套筒(2-3)的外側(cè)壁之間設有第五密封圈(21)， 所述第四環(huán)行凹槽(2-2-1)的內(nèi)環(huán)面與第三杯狀增壓套筒(2-3)的內(nèi)側(cè)壁之間設有第四密 封圈(22)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述第五環(huán) 行凹槽(2-3-1)的外環(huán)面與第四杯狀增壓套筒(2-4)的外側(cè)壁之間設有第七密封圈(23)， 所述第五環(huán)行凹槽(2-3-1)的內(nèi)環(huán)面與第四杯狀增壓套筒(2-4)的內(nèi)側(cè)壁之間設有第八密 封圈(24)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，其特征在于所述第六環(huán) 行凹槽(2-4-1)的外環(huán)面與第五杯狀增壓套筒(2-5)的外側(cè)壁之間設有第九密封圈(25)， 所述第六環(huán)行凹槽(2-4-1)的內(nèi)環(huán)面與第五杯狀增壓套筒(2-5)的內(nèi)側(cè)壁之間設有第八密 封圈(26)。
全文摘要
難成型金屬粉末的固結(jié)成型裝置，它涉及一種固結(jié)成型裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的難成型金屬粉末的固結(jié)裝置存在最大液體靜壓力低導致難成型金屬粉末固結(jié)成型的致密度低、機械性能差的問題。至少兩個杯狀增壓套筒由大到小依次相對插裝在一起，每個杯狀增壓套筒位于上一個杯狀增壓套筒內(nèi)，相鄰的兩個杯狀增壓套筒之間留有間隙，最小的杯狀增壓套筒的底端朝上設置，相鄰的兩個杯狀增壓套筒的間隙內(nèi)充有液壓油，杯狀增壓套筒組中最外層的杯狀增壓套筒設置在高壓容器內(nèi)，高壓容器的底端面開有第二環(huán)形凹槽，最外層的杯狀增壓套筒的開口端插裝在第二環(huán)形凹槽內(nèi)。本發(fā)明實現(xiàn)了難成型金屬粉末的固結(jié)成型，并大大提高了成型的金屬粉末的致密度，機械性能好。
文檔編號B22F3/03GK101875125SQ200910312278
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者B·S·韋克申, V·S·克拉皮申, 沈軍, 魏先順 申請人:哈爾濱工業(yè)大學