[发明专利]电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统及生产方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统及生产方法，该生产系统的上电极和下电极对称设置在传动单元上，传送平台设置在传动单元的下端，供电单元分别与上电极和下电极连接；模具固定在传送平台上，且模具上设有通孔成型腔，且成型腔位于上电极和下电极之间，且成型腔内壁上设有绝缘层；辅助单元设置在传送平台的一侧。本发明将电场辅助烧结技术与传统粉末冶金生产系统进行有机结合，克服了传统粉末冶金零部件生产系统中存在的流程长、能耗高、污染大、效率低、产品精度低、性能差，以及电场辅助烧结技术难以实现大规模连续化生产，且生产成本高等问题，适用于各类金属基粉末冶金零部件的大规模连续生产。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种适用于粉末冶金零部件成型的电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统及生产方法。

技术背景

传统粉末冶金零部件生产系统主要包括粉末制备、压制成型、烧结等过程，而烧结过程能耗最大。如今国内外各大粉末冶金企业中采用的烧结方法和几千年前的陶器烧结的烧结方法没有本质区别。近100年出现了外场辅助烧结技术，可以将传统的数小时的烧结时间缩短到数分钟甚至是数秒以内。其中研究和应用最为广泛的便是电场辅助烧结技术，例如目前商业化较为成功的放电等离子烧结技术（SPS），但其应用主要还是局限于实验室样品制备，SPS在工业应用上鲜有报道，这主要是由于SPS依赖于复杂、精密设备模块，如温度控制模块、压力控制模块的等，其昂贵的设备成本以及无法连续生产的技术特点限制了SPS的工业应用。

在传统粉末冶金生产系统中成型和烧结过程是分开的。粉末原料在压力装置中连续成型得到大批量零部件生坯以后，再统一放入炉子中进行长时间烧结，这导致了传统粉末冶金生产工艺存在流程长、能耗高、污染大、效率低、产品精度低、性能差等问题。而电场辅助烧结技术可以缩短单个产品制备的时间，显著提升产品性能，但又难以实现和传统粉末冶金零部件生产系统一样的大规模的样品制备。

因此，需要设计一种将电场辅助烧结技术与传统粉末冶金生产系统进行有机结合的，集成型、烧结过程为一体的连续生产系统，其可以在避免对传统粉末冶金生产系统进行大规模改动的同时，充分发挥电场辅助烧结的技术优势，克服传统粉末冶金零部件生产系统中存在的流程长、能耗高、污染大、效率低、产品精度低、性能差等问题，实现高性能粉末冶金零部件的大规模、高通量生产。

现有技术中常用的是外场辅助烧结的，其共同特点是利用电流流过粉末坯体或模具产生的焦耳热来实现样品的烧结，其存在的问题是难以实现大规模连续生产，仅能用于单一实验室样品的制备。

发明内容

本发明目的是针对现有的技术不足，设计的一种粉末冶金零部件的电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统，用于解决传统粉末冶金零部件生产系统中存在的流程长、能耗高、污染大、效率低、产品精度低、性能差，以及电场辅助烧结技术无法实现大规模连续化生产，且生产成本高等问题。

本发明技术方案：一种粉末冶金零部件电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统，包括：上电极、下电极、模具、料斗、传送平台、供电单元、传动单元、绝缘层和通孔成型腔；所述上电极和下电极与电源8和传动单元连接；所述模具通过通孔成型腔内壁上的绝缘层与上电极1和下电极绝缘，嵌套并固定于传送平台上；所述料斗内放置有粉末原料，通过机械臂控制，用于连续成型过程中模具内粉末原料的注入。一种粉末冶金零部件电流辅助成型、烧结一体化的连续生产系统实施步骤包括：

（1）所述料斗为模具注入粉末原料。

（2）所述传动单元带动上电供电极运动，对粉末生坯进行压制。在此过程中，上电极、下电极、粉末生坯和供电单元形成闭合回路；然后，打开所述供电单元，电流通过粉末生坯，进行电流辅助成型和烧结一体化过程，该过程中保持预压压力。

（3）电流辅助成型和烧结一体化过程完成后，关闭电源，所述传动单元带动上电极和下电极向上运动，对烧结体进行脱模。

（4）所述传送平台将烧结体运离，传动单元带动下电极进行复位。