專利名稱：離心熱壓燒結(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱壓燒結(jié)裝置，具體地說(shuō)是涉及一種離心熱壓燒結(jié)裝置。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于粉體材料制品的成型燒結(jié)，比如砂輪、粉末冶金制品、磁性材料制品、工程陶瓷制品等。
背景技術(shù)：
粉體材料制品的制造工藝主要包括制粉、成型和燒結(jié)，即粉末冶金方法，其中燒結(jié)是最為重要的工藝環(huán)節(jié)。以下主要以金屬結(jié)合劑超硬材料砂輪(以下簡(jiǎn)稱砂輪)的加工為例進(jìn)行說(shuō)明。砂輪通常采用粉末冶金法制造，工藝環(huán)節(jié)主要包括混料、成型、燒結(jié)、后加工等。砂輪組織和硬度及超硬材料磨粒分布的均勻性、燒結(jié)過(guò)程中超硬材料磨粒的損傷程度，直接影響到砂輪的使用性能，必須通過(guò)制造工藝來(lái)保證。砂輪成型和燒結(jié)環(huán)節(jié)可采用以下四種方式冷壓預(yù)成型(預(yù)成型壓坯)→無(wú)壓燒結(jié)、冷壓預(yù)成型(預(yù)成型壓坯)→熱壓燒結(jié)、冷壓預(yù)成型(預(yù)成型壓坯)→無(wú)壓燒結(jié)→熱壓和(混合料)熱壓燒結(jié)。
砂輪的成型工藝，多年來(lái)一直采用軸向模壓的工藝方法。由于成型壓縮過(guò)程中混合粉料與模具內(nèi)壁的外摩擦力及粉體材料顆粒間內(nèi)摩擦力的損耗，造成砂輪成型時(shí)軸向壓力產(chǎn)生梯度，影響了砂輪成型密度的均勻性。特別是用此工藝制造高厚度砂輪時(shí)，砂輪不同軸向截面上的成型密度相差很大，為改善砂輪成型密度的均勻性，不得不將其分層成型、燒結(jié)、加工，做成多層組合砂輪，但該工藝的致命缺點(diǎn)是在砂輪軸向結(jié)合部位之間存在環(huán)狀接縫，影響磨削質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)于外圓具有軸向復(fù)雜型面的砂輪(如單槽或多槽)，用此工藝無(wú)法直接壓制成型，必須通過(guò)后加工解決，不僅費(fèi)工，而且費(fèi)料，大大增加了生產(chǎn)成本。
砂輪混合料或預(yù)成型壓坯必須進(jìn)行燒結(jié)才能使用，目前燒結(jié)的方法按熱源分為輻射式(發(fā)熱元件、模具通過(guò)電流發(fā)熱)、感應(yīng)式(中頻或高頻加熱)。熱輻射加熱效率低、升溫速度慢和易產(chǎn)生溫度梯度；感應(yīng)加熱具有熱效率高、加熱速度快的優(yōu)點(diǎn)。
離心成型設(shè)備廣泛應(yīng)用于陶瓷成型、金屬鑄造、醫(yī)療器械、首飾加工等行業(yè)的離心澆注、離心鑄造等；但現(xiàn)有的離心成型設(shè)備其成型對(duì)象主要是液狀物料，其轉(zhuǎn)速一般較低，最高2000RPM，這樣的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力太小，達(dá)不到砂輪粉狀物料成型所需的壓力另外一個(gè)原因是現(xiàn)有離心成型設(shè)備僅能進(jìn)行離心成型，不能在離心成型的同時(shí)進(jìn)行加熱。
現(xiàn)在常用的燒結(jié)設(shè)備主要有各種燒結(jié)壓機(jī)、熱壓燒結(jié)爐，可同時(shí)加壓加熱進(jìn)行燒結(jié)，但由于采用軸向加壓的工作方法，無(wú)法解決軸向密度分布不均及外圓軸向具有復(fù)雜型面砂輪壓制成型的問(wèn)題。
發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的就在于解決高厚度砂輪等制品采用傳統(tǒng)軸向加壓成型工藝中帶來(lái)的軸向密度分布不均的問(wèn)題，及外圓軸向具有復(fù)雜型面的砂輪壓制成型難題，發(fā)明一種新型的離心熱壓燒結(jié)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的可通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括加熱裝置和離心機(jī)裝置；所述加熱裝置采用感應(yīng)加熱裝置或電阻加熱裝置；離心機(jī)裝置包括支架和機(jī)座，在所述機(jī)座上設(shè)置有防護(hù)罩和回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)上安置有模具，所述模具包括模具擋板、模具外模和模芯，由模具擋板、模具外模和模芯構(gòu)成的型腔中裝有離心介質(zhì)、隔離層、預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料，模具處于加熱裝置的加熱元件內(nèi)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)上設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。
本實(shí)用新型中的感應(yīng)加熱裝置包括感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)圈。所述支架設(shè)置在防護(hù)罩上。回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)中的主軸內(nèi)設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。所述冷卻介質(zhì)為冷卻水或冷卻氣或冷卻油。所述離心介質(zhì)為高密度金屬顆?；蚝辖痤w粒，粒徑范圍0.1～1mm之間。所述離心介質(zhì)優(yōu)選為鑄造碳化鎢粉或粗顆粒鎢粉。在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)的主軸上設(shè)置有螺紋以及用于壓緊模具的螺母。所述冷卻介質(zhì)出口座設(shè)置在支架上，冷卻介質(zhì)進(jìn)口座設(shè)置在機(jī)座上。
本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，使之具有如下優(yōu)點(diǎn)1、利用離心力實(shí)現(xiàn)徑向均勻加壓成型，提高高厚度砂輪軸向密度的均勻性，成型密度高且可以控制，同時(shí)可提高此類砂輪等粉體材料制品的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；2、實(shí)現(xiàn)外圓軸向復(fù)雜型面砂輪等粉體材料制品的壓制成型，使設(shè)計(jì)人員能夠自由設(shè)計(jì)砂輪外圓周面的形狀，減輕砂輪后加工難度及加工量。


附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作以詳細(xì)的描述如圖所示，本實(shí)用新型包括加熱裝置和離心機(jī)裝置；所述加熱裝置采用感應(yīng)加熱裝置，該感應(yīng)加熱裝置包括感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)圈。離心機(jī)裝置包括支架1和機(jī)座15，在所述機(jī)座15上設(shè)置有防護(hù)罩10和回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11上安置有模具，所述模具包括模具擋板5、模具外模4和模芯9，由上下兩塊模具擋板5、模具外模4和模芯9構(gòu)成的型腔中沿徑向由內(nèi)向外分別裝有離心介質(zhì)6、隔離層7、預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料8，模具處于加熱裝置的加熱元件2內(nèi)。所述回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11中的主軸內(nèi)設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。所述冷卻介質(zhì)為冷卻水或冷卻氣或冷卻油。所述離心介質(zhì)6為高密度金屬顆?；蚝辖痤w粒，粒徑范圍0.1～1mm之間。所述離心介質(zhì)6為鑄造碳化鎢粉或粗顆粒鎢粉。在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11的主軸上設(shè)置有螺紋以及用于壓緊模具的螺母。所述冷卻介質(zhì)出口座3設(shè)置在支架1上，冷卻介質(zhì)進(jìn)口座16設(shè)置在機(jī)座15上。
本實(shí)用新型的工作原理如下粉體材料制品的制造工藝包括制粉、成型和燒結(jié)，即粉末冶金方法，其中燒結(jié)是最為重要的工藝環(huán)節(jié)。本實(shí)用新型是利用物料及離心介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力達(dá)到徑向壓制成型的目的，可廣泛應(yīng)用于粉體材料制品等的成型燒結(jié)，比如砂輪、粉末冶金制品、磁性材料制品、工程陶瓷制品等。下面主要以砂輪為例說(shuō)明其工作原理砂輪的預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料通過(guò)離心成型燒結(jié)工序成為具有一定機(jī)械強(qiáng)度的坯體。由于僅憑借砂輪預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料自身的離心力成型所達(dá)到的密度和機(jī)械強(qiáng)度有限，本實(shí)用新型采用合適的離心介質(zhì)，依靠其產(chǎn)生的離心力來(lái)提高混合料的成型壓力。
本實(shí)用新型除包括加熱裝置、離心機(jī)裝置。還可設(shè)置相應(yīng)的控制裝置，包括手動(dòng)或自動(dòng)控制裝置。加熱裝置為砂輪燒結(jié)提供熱源，可采用感應(yīng)加熱、電阻加熱等方式，在本實(shí)用新型中采用中頻感應(yīng)加熱?？刂蒲b置可采用現(xiàn)有常規(guī)的微機(jī)自動(dòng)控制，完成升溫和回轉(zhuǎn)速度的程序化自動(dòng)控制。
加熱裝置包括中頻電源、感應(yīng)圈2，離心機(jī)裝置包括支架1、冷卻介質(zhì)出口座3、模具外模4、模具擋板5、離心介質(zhì)6、隔離層7、預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料8、模芯9、防護(hù)罩10、回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11、電機(jī)12、皮帶13、帶輪14、機(jī)座15、冷卻介質(zhì)進(jìn)口座16。
防護(hù)罩10、回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11、電機(jī)12、冷卻介質(zhì)進(jìn)口座16分別固定在機(jī)座15上。支架1用鉸鏈連接在防護(hù)罩10上，也可以采用其他連接方式，可以起到支撐和防護(hù)作用。由模具擋板5、模具外模4和模芯9組成的模具穿在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11上，與模具下部接觸的回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11上有臺(tái)階擋住模具下部，與模具上部接觸的回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11上有螺紋，用擰在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11上的螺母將模具上部壓緊。離心介質(zhì)6、隔離層7、預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料8沿徑向由內(nèi)向外分別裝入由上下兩塊模具擋板5、模具外模4和模芯9所構(gòu)成的型腔中，固定在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11的模具組件處于感應(yīng)圈2的中心位置。冷卻介質(zhì)出口座3固定在支架1上，冷卻介質(zhì)進(jìn)口座16固定在機(jī)座15上，且和回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11兩端相接形成封閉的冷卻介質(zhì)通道。帶輪13固定在電機(jī)12上。皮帶13裝在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11和帶輪14上。
電機(jī)12通過(guò)帶輪14、皮帶13、回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)11帶動(dòng)模具的高速回轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)離心介質(zhì)6、隔離層7、砂輪預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料8轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，實(shí)現(xiàn)離心加壓成型；若與此同時(shí)感應(yīng)圈2通電加熱，即可實(shí)現(xiàn)離心熱壓燒結(jié)。
權(quán)利要求1.一種離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于它包括加熱裝置和離心機(jī)裝置；所述加熱裝置采用感應(yīng)加熱裝置或電阻加熱裝置；離心機(jī)裝置包括支架(1)和機(jī)座(15)，在所述機(jī)座(15)上設(shè)置有防護(hù)罩(10)和回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)(11)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)(11)上安置有模具，所述模具包括模具擋板(5)、模具外模(4)和模芯(9)，由模具擋板(5)、模具外模(4)和模芯(9)構(gòu)成的型腔中裝有離心介質(zhì)(6)、隔離層(7)、預(yù)成型壓坯或顆粒狀混合料(8)，模具處于加熱裝置的加熱元件(2)內(nèi)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)(11)上設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述加熱裝置采用感應(yīng)加熱裝置，該感應(yīng)加熱裝置包括感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述支架(1)設(shè)置在防護(hù)罩(10)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)(11)中的主軸內(nèi)設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述冷卻介質(zhì)為冷卻水或冷卻氣或冷卻油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述離心介質(zhì)(6)為高密度金屬顆?；蚝辖痤w粒，粒徑范圍0.1～1mm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述離心介質(zhì)(6)為鑄造碳化鎢粉或粗顆粒鎢粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)(11)的主軸上設(shè)置有螺紋以及用于壓緊模具的螺母。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心熱壓燒結(jié)裝置，其特征在于所述冷卻介質(zhì)出口座(3)設(shè)置在支架(1)上，冷卻介質(zhì)進(jìn)口座(16)設(shè)置在機(jī)座(15)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種離心熱壓燒結(jié)裝置，它包括加熱裝置和離心機(jī)裝置；加熱裝置采用感應(yīng)加熱裝置或電阻加熱裝置；離心機(jī)裝置包括支架和機(jī)座，在機(jī)座上設(shè)置有防護(hù)罩和回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)上安置有模具，模具中包括有離心介質(zhì)、隔離層、壓坯或顆粒狀粉末，模具處于加熱裝置中加熱元件內(nèi)，在回轉(zhuǎn)主軸機(jī)構(gòu)上設(shè)置有冷卻介質(zhì)通道。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.利用離心力實(shí)現(xiàn)徑向均勻加壓成型，提高粉體材料制品軸向密度的均勻性，同時(shí)可提高此類粉體材料制品的生產(chǎn)效率；2.實(shí)現(xiàn)外圓軸向復(fù)雜型面粉體材料制品的壓制成型，減輕后加工難度及工作量。
文檔編號(hào)B22F3/12GK2811291SQ20052003151
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者呂申峰, 夏舉學(xué), 李季 申請(qǐng)人:鄭州磨料磨具磨削研究所