[发明专利]一种脉冲放电辅助压铸装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电等离子体压铸装置及方法，属于压铸技术领域。

背景技术

随着科技的发展，人们对材料和能源的需求越来越大，一方面需要我们开发新能源和开采原材料，从可持续发展的角度，更需要从如何节约能源，和如何更充分利用原材料的角度来寻求新的解决办法。试想如果能够将用过的材料，例如铝做的可乐罐，加工后残留的切削屑，能够回收再利用，则能够有效应对以上问题。

传统的压铸工艺是采用熔化的金属在冲头的作用下进入型腔后凝固成形，对于废金属就需要重新熔化，这就会因其氧化和材料损失。同时压铸时，需要对熔体进行保温，这就需要消耗较多的能量，如果能够将废金属屑直接熔化或制成半固态压铸，则能够更大限度的利用材料。采用传统加热方式将金属屑加热，存在加热时间长，效率低，所制备材料致密度低，氧化严重等问题。这些金属屑如果重熔，由于具有较大的比表面积，在加热时会发生严重的氧化，一不利于合金成分的控制，会引入杂质，另外也造成了材料的浪费。

脉冲放电过程除具有热压烧结的焦耳热和塑性变形促进烧结过程外，还在粉末颗粒间产生直流脉冲电压，并有效利用了粉体颗粒间放电产生的自发热作用。因而产生了一些脉冲放电过程所特有的有利于加热的现象。第一，由于脉冲放电产生的放电冲击波以及电子、离子在电场中反方向的高速流动，可使粉末吸附的气体逸散。粉末表面的起始氧化膜在一定程度上被击穿，使粉末得以净化、活化；第二，由于脉冲是瞬间、断续、高频率发生，在粉末颗粒未接触部位产生的放电热，以及粉末颗粒接触部位产生的焦耳热，都大大促进了粉末颗粒原子的扩散，其扩散系数比通常热压条件下的要大得多，从而达到粉末的快速熔化；第三，On-Off快速脉冲的加入，使粉末内的放电部位及焦耳发热部件，都会快速移动，使粉末的加热能够均匀化。

然而对实际生产来说，由于脉冲放电时温度的不均匀分布，此外，由于该过程中加载的压力为轴向单方向，或双方向压力，压力不均匀，难以制备形状复杂的零部件，束缚了该技术的应用，需要对设备进行改进，以消除烧结时样品中温度和压力分布不均的现象；需要增加其多功能性和脉冲电流的容量，以满足制备大尺寸产品的需要；由于目前应用脉冲放电进行粉末烧结时受到压力，模具的限制，难于制备一些大型，形状复杂材料；也需要研制比目前使用的模具材料石墨强度更高、重复使用率更好的新型模具材料，以提高模具的承载能力和降低模具的费用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有压铸技术能耗高、所制备材料致密度低、脉冲放电烧结技术中脉冲放电温度和压力的不均匀导致不能制备复杂部件的问题，本发明提供了一种脉冲放电辅助压铸装置及方法。

一种脉冲放电辅助压铸装置，它包括进料杆、料斗盖、料斗、石墨模具、石墨电极、辅助模具、模具、导管，所述的料斗盖与料斗为轴连接，所述的辅助模具设有腔体、出料口和进料口，在所述腔体内设置有石墨电极，所述石墨电极为带有通孔的平板结构，该石墨电极能够在腔体内上下移动，所述辅助模具的侧壁上固定有铜电极，该铜电极与石墨电极始终电连接，辅助模具固定在模具的进料口一侧，且辅助模具的出料口与模具的进料口连通；所述导管的一端插入辅助模具的进料口内、且与辅助模具固定连接，所述导管的一端内壁上嵌入固定有圆筒形的石墨模具，该石墨模具沿导管轴向的长度为L1，导管的侧壁上固定有料斗，且料斗的底部与导管的内腔连通，该料斗临近辅助模具的一侧与该辅助模具之间的直线距离大于L1，所述进料杆的一端带有石墨压头，进料杆的另一端为铜电极，带有石墨压头的一端插入导管内，辅助模具的腔体与料斗的内腔通过真空管连通，模具的型腔、辅助模具的腔体、料斗的内腔与导管的内腔形成连通的空间。

所述的石墨电极位于辅助模具的进料口与出料口之间，用于隔离所述进料口和出料口。

所述的石墨电极的通孔位于辅助模具的进料口与出料口之间，使得辅助模具的进料口与出料口连通。

所述辅助模具的进料口的内径小于出料口的内径。

所述的石墨电极的通孔的两端分别与辅助模具的进料口和其出料口相对，且该通孔与进料口相邻的一端的内径与所述进料口的内径相同，该通孔与出料口相邻的一端的内径与所述出料口的内径相同。

采用所述的脉冲放电辅助压铸装置实现压铸的方法，所述压铸的方法的过程为，首先使石墨电极的通孔位于辅助模具的进料口与出料口之间，使得石墨电极隔离辅助模具的进料口和出料口；