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专利号: 2019108889793
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:其包括机架、上压头、侧向压头、活动工作台、炉体、气氛保护装置和液压系统,气氛保护装置与炉体连接,其配置用于提供气氛保护或真空环境;

所述机架为L形框架机构,所述机架包括U形卧式横梁、两根横柱、第二活动横梁、四根立柱、上横梁和第一活动横梁,每一根横柱上设置有一根卧式拉杆,卧式拉杆放置于立式拉杆的外侧并固定在U形卧式横梁上,第二活动横梁安装在U型卧式横梁上,构成卧式矩形框架结构,四根立柱分别穿过上横梁、第一活动横梁和U形卧式横梁构成立式框架结构,每一根立柱上分别设置有一根立式拉杆,每一根立式拉杆的第一端与上横梁连接,每一根立式拉杆的第二端固定连接在U形卧式横梁的下端,上压头借助于上压头固定轴与第一活动横梁固定连接,侧向压头借助于侧向压头固定轴与第二活动横梁固定连接,所述活动工作台连接在垫板上,所述垫板固定在U形卧式横梁上,所述炉体包括固定炉腔和炉门,炉体从内到外依次为加热装置、保温装置和保护层,加热装置包括加热元件和耐火材料,所述加热装置能够对炉腔空间进行加热;所述保温装置由保温材料砌筑组成;所述保护层为对炉体起到保护作用的结构性材料,所述炉腔的顶部以及两个侧部分别设置有通孔,上压头固定轴的第一端穿过顶部通孔进入炉腔内部,侧向压头固定轴的第一端和模具架各穿过两个侧部中的其中一个通孔进入炉腔内部,上压头固定轴的第二端固定在第一活动横梁上,侧向压头固定轴的第二端固定在第二活动横梁上,所述炉体的炉壁上设有炉门,所述炉体固定在垫板上,等通道挤压的模具安装在垫板上的活动工作台的顶端,等通道挤压的模具能够随着活动工作台的运动实现移入或移出,所述液压系统包括第一液压缸、第二液压缸以及第三液压缸,所述第一液压缸的活塞杆的自由端连接在第一活动横梁上,所述第一液压缸的缸体固定在上横梁上;第二液压缸中的活塞杆的自由端连接在第二活动横梁上,第二液压缸中的缸体固定在U形卧式横梁上;

活动工作台和垫板间安装有第三液压缸,第三液压缸的活塞杆的自由端连接在活动工作台上,第三液压缸的缸体固定在垫板上,

所述第一液压缸的活塞杆的运动能够带动第一活动横梁运动,从而带动上压头固定轴和上压头运动,所述第二液压缸的活塞杆的运动能够带动第二活动横梁运动,从而带动侧向压头固定轴和侧向压头运动,第三液压缸的活塞杆运动能够实现活动工作台的移出和移入。

2.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述卧式横梁上设置有供所述卧式拉杆通过的通孔,所述卧式拉杆通过螺纹连接固定在U形卧式横梁的两端,上横梁、第一活动横梁和U形卧式横梁上设置有供立柱通过的通孔。

3.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述第一活动横梁的一端外壁周向上设有第一球面座压套,所述第一球面座压套上固定设置有第一球面座,第一液压缸的活塞杆的端部与第一球面座球面接触,第一液压缸的缸体通过螺栓固定在上横梁上;

所述第二活动横梁的一端外壁周向上设有第二球面座压套,所述第二球面座压套上固定设置有第二球面座,第二液压缸的活塞杆的端部与第二球面座球面接触,第二液压缸的缸体通过螺栓固定在U形卧式横梁上。

4.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述第三液压缸的活塞杆的第一端与工作台通过螺栓连接,第三液压缸的缸体和垫板固定连接;

所述上压头固定轴、侧向压头固定轴以及模具架与炉体的连接处安装有密封装置进行密封。

5.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述模具架和侧向压头固定轴同轴线且分别与上压头固定轴轴线垂直相交。

6.根据权利要求5所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述上压头固定轴、侧向压头固定轴和模具架内部分别设置有冷却水道。

7.根据权利要求1所述的气氛保护和真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述炉体上设置有窥视孔镜、测温装置、进气孔和出气孔,气体保护装置的导气管的第一端与进气孔连接,出气孔和气体回收装置连接,实现烧结腔内的真空保护或流动保护气体保护,整个炉腔内的工作过程能够通过窥视孔镜观察,测温装置用来测量炉内温度。

8.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机,其特征在于:所述活动工作台的第一端设置有两排与导向槽配合的燕尾形导向装置。

9.根据权利要求1所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机进行等通道挤压的方法,其特征在于:其包括以下步骤:

S1、第一液压缸驱动第一液压缸的活塞杆带动第一活动横梁进行运动,第一活动横梁带动上压头固定轴和上压头向上运动,直至退出模具后停止运动;第二液压缸驱动第二液压缸的活塞杆带动第二活动横梁进行运动,第二活动横梁带动侧向压头固定轴和侧向压头运动,直至退出模具后停止运动;

S2、打开炉门,第三液压缸驱动第三液压缸活塞杆带动活动工作台移出炉体,将金属粉末材料定量装入等通道挤压模具的型腔内,通过第三液压缸驱动第三液压缸活塞杆带动活动工作台移入,关闭炉门;通过第二液压缸活塞杆驱动侧向压头固定轴和侧向压头运动,直至将金属粉末完全压入凹模垂直模腔空间后停止;通过第一液压缸活塞杆驱动上压头固定轴和上压头向下运动,完成金属粉末的预压实后,同时将第一液压缸和第二液压缸的压力升至设定烧结压力;

S3、使炉体内保持真空环境,在真空环境下,或者通入流动保护气体,待保护气体将炉腔内部充填完毕后在流动保护气体环境下,进行后续烧结和等通道挤压变形;打开加热装置,打开冷却装置,将温度升至所设定的温度进行一定时间的烧结,在该一定时间内完成金属粉末的烧结;

S4、将第一液压缸压力调至等通道挤压压力,将第二液压缸压力调至背压压力,第一液压缸继续驱动上压头固定轴和上压头向下运动,对烧结材料进行等通道挤压变形,直至等通道挤压变形完成,随后卸载第一液压缸压力和第二液压缸压力,关闭加热装置,并通过第一液压缸活塞杆驱动上压头固定轴和上压头进行回程,通过第二液压缸活塞杆驱动侧向压头固定轴和侧向压头进行回程,待试样降到设定的温度时,关闭气体回收装置或停止充入流动保护气体,炉门打开,开启第三液压缸将活动工作台移出,取出变形件,完成一次等通道挤压变形;

S5、移入活动工作台,关紧炉门,待炉体内温度降至室温后,关闭冷却装置;或者将完成一次等通道挤压变形后的变形件放入等通道挤压模具中,移入活动工作台,关紧炉门,使炉体内保持真空环境,在真空环境下,或者通入流动保护气体,待保护气体将炉腔内部充填完毕后在流动保护气体环境下,开启加热装置,反复进行多次等通道挤压工艺后,取出变形试样,移入活动工作台,关紧炉门,待炉体内温度降至室温后,关闭冷却装置。

10.根据权利要求9所述的气氛保护或真空下金属粉末烧结和原位等通道挤压液压机进行等通道挤压的方法,其特征在于:

步骤S3和S5中,使炉体内保持真空环境具体为:打开排气孔,关闭进气孔,打开气体回收装置,使炉体内保持真空环境进行后续烧结和等通道挤压变形;或打开排气孔,打开进气孔,通入流动保护气体,待保护气体将炉腔内部充填完毕后在流动保护气体环境下进行后续烧结和等通道挤压变形。