[发明专利]多物理场耦合超快速烧结集成设备

说明书

本发明公开的是粉末冶金设备领域的一种多物理场耦合超快速烧结集成设备，包括通过计算机系统控制的喂料进给器、烧结装置和取模装置，所述喂料装置包括粉料入口和喂料斗，利用喂料斗将配好的粉末装入放置在输送带上的模具中，再通过智能机械手将装有粉末的模具送至烧结装置的烧结腔中，烧结腔中的真空度由抽真空装置进行抽气并将真空度反馈到用户面板，同时由键盘控制的输入系统键入相应的工艺参数，以此来控制交流电源及轴向压力，并将相应的数值可视化，显示在用户面板，设置完成后，由计算机下达指令开始烧结，经过阶段性的恒温保温、减压后烧结完成，由智能机械手取出模具放入取模装置进行取模，得到试样。

技术领域

本发明涉及粉末冶金设备领域，尤其涉及一种多物理场耦合超快速烧结集成设备。

背景技术

多物理场耦合超快速烧结技术，即在外加强电场、应力场和温度场等多个场叠加作用下，完成试样的成型与烧结。该技术集粉末成型与烧结于一体，可大幅度提升粉末冶金行业的技术水平及生产效率，生产出高性能、高可靠性和长寿命的精密零件。目前有关研究已初步表明，强电场对粉末表面具有清洁作用，可去除氧化膜等杂质，活化粉末表面，降低粉体烧结温度；应力场可实现粉体的塑性变形作用，促进粉体的固结致密；温度场可实现粉体的固结致密。因而，将强电、力和温度多个场耦合起来，作为一种成型与固结一体化、短流程和节能型粉末成型方法，有望制备出具有更高性能或特殊功能的材料和零件。但是由于力-温度、强电-力-温度等外场耦合作用下的粉末成形方法尚有许多机理并不清楚，因此，要将强电、力和温度多个场耦合起来，实现对粉末冶金材料和零件的快速节能制备和组织性能的精确控制，有必要深入揭示各耦合要素间的交互作用、成型机理，以及各控制参数对材料组织的影响规律，并建立相应装备设计理论。

Gleeble-1500D热模拟机作为多物理场耦合超快速烧结的一种设备，其能完成粉末体系在电场、温度场、应力场的耦合作用下的烧结成型。然而，由于烧结腔的空间有限，每次只能完成一件工件的烧结，生产效率较低；且烧结前需要人工进行喂料，烧结完成后人工取样，无自动喂料装置及取模装置；当预设烧结参数不符合工件的实际烧结参数时，由于该设备无自适应反馈调控系统，导致参数发生错误时无法及时得到反馈，烧结将继续进行以致模具破裂，烧结成型实验失败，将额外增加实验成本。

发明内容

为克服现有烧结设备存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可智能化控制、烧结效率高、应用范围广的多物理场耦合超快速烧结设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多物理场耦合超快速烧结集成设备，包括通过计算机系统控制的喂料进给器、烧结装置和取模装置，所述喂料装置包括粉料入口和喂料斗，利用喂料斗将配好的粉末装入放置在输送带上的模具中，再通过智能机械手将装有粉末的模具送至烧结装置的烧结腔中，烧结腔中的真空度由抽真空装置进行抽气并将真空度反馈到用户面板，同时由键盘控制的输入系统键入相应的工艺参数，以此来控制交流电源及轴向压力，并将相应的数值可视化，显示在用户面板，设置完成后，由计算机下达指令开始烧结，经过阶段性的恒温保温、减压后烧结完成，由智能机械手取出模具放入取模装置进行取模，得到试样。

进一步的是，所述喂料进给器的粉料入口和喂料斗之间还依次设有放料闸门和精密称量平台，所述放料闸门和精密称量平台均由计算机控制，根据精密称量平台上粉料重量来控制放料闸门的开闭。

进一步的是，所述输送带为间歇运行模式，两次运行的间隔时间为装料时间，每次运行的距离为输送带上放置的相邻两个模具的距离。

进一步的是，所述烧结装置的烧结腔中设有通过计算机控制的抽真空装置、温度传感器和压力传感器，其中压力传感器与烧结腔中的精密压头向连，所述精密压头通过机械控制对模具中的粉末施加精确压力，精密压头与模具底部均设有电极对粉末施加电场。