[发明专利]一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用电‑磁能实现粉末高速压实和烧结的装置及方法，装置包括：模具，模具内设有金属粉末容纳腔；第一金属冲头，设于金属粉末容纳腔的一端，第一金属冲头上连接第一通电电极；第二金属冲头，设于金属粉末容纳腔的另一端，第二金属冲头上连接第二通电电极，金属粉末填充在第一金属冲头和第二金属冲头之间，第一通电电极和第二通电电极均与一脉冲电源连接；电磁压实驱动组件，与第一金属冲头相对应，以驱动第一金属冲头运动对金属粉末进行压实。该装置及方法能够提高金属粉末的压实密度，避免压制毛坯出现密度梯度，并可实现金属粉末的压实和烧结一体化整体制造。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言，涉及一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置及方法。

背景技术

粉末压制成形是粉末冶金零件制造的重要环节。其技术水平的高低影响着材料致密化的程度，进而对成品零件的尺寸精度和机械性能产生重要影响。普通粉末压制，如果要获得高的致密度则需要高的压力，容易造成模具的损坏，因此对模具材料有很高的力学性能要求，制造成本高。

电磁脉冲粉末压制采用电磁力作为驱动力，实现粉末在高速冲击作用下致密压实。高速压制使得粉末材料在压制过程中的加工硬化作用减小，能够制得致密度很高的压制毛坯。但是，现有的电磁脉冲粉末压制装置及方法还存在压制毛坯容易出现密度梯度，操作过程复杂，当粉末径向尺寸大时粉末芯部难以被压实，无法实现粉末整体的压实-烧结一体化制造等不足之处。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置及方法，该装置及方法能够提高金属粉末的压实密度，避免压制毛坯出现密度梯度，并可实现金属粉末的压实和烧结一体化整体制造。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了第一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置，包括：

模具，模具内设有金属粉末容纳腔；

第一金属冲头，设于金属粉末容纳腔的一端，第一金属冲头上连接第一通电电极；

第二金属冲头，设于金属粉末容纳腔的另一端，第二金属冲头上连接第二通电电极，金属粉末填充在第一金属冲头和第二金属冲头之间，第一通电电极和第二通电电极均与一脉冲电源连接；

电磁压实驱动组件，与第一金属冲头相对应，以驱动第一金属冲头运动对金属粉末进行压实。

进一步地，金属粉末容纳腔呈竖向设置，第一金属冲头位于金属粉末容纳腔的上部，第二金属冲头位于金属粉末容纳腔的下部，电磁压实驱动组件位于第一金属冲头的上方且正对第一金属冲头。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的方法，采用上述的第一种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置对金属粉末进行压实和烧结，该方法包括以下步骤：

步骤S1：将金属粉末填充在金属粉末容纳腔内，金属粉末位于第一金属冲头和第二金属冲头之间；

步骤S2：电磁压实驱动组件通电，驱动第一金属冲头对金属粉末进行高速率压实；与此同时，通过脉冲电源向金属粉末通入高频大脉冲电流；金属粉末在高频大脉冲电流产生的热效应、电磁压实驱动组件产生的高速率压实作用和粉末间相互吸引力的共同作用下，实现压实和烧结。

根据本发明的另一方面，提供了第二种利用电-磁能实现粉末高速压实和烧结的装置，包括：

模具，模具内设有金属粉末容纳腔；

第一金属冲头，设于金属粉末容纳腔的一端，第一金属冲头上连接第一通电电极；

第二金属冲头，设于金属粉末容纳腔的另一端，第二金属冲头上连接第二通电电极，金属粉末填充在第一金属冲头和第二金属冲头之间，第一通电电极和第二通电电极均与一脉冲电源连接；