專利名稱：一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料加工領(lǐng)域，具體是指一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于粉末在壓制過(guò)程中側(cè)壓力的測(cè)試，均采用間接測(cè)試的方法，如平均側(cè)壓力測(cè)定法、點(diǎn)測(cè)法、電阻應(yīng)變片測(cè)量法等，因此，沒(méi)有直接測(cè)試側(cè)壓力的裝置。間接測(cè)試裝置有一個(gè)共同的缺點(diǎn)不能夠直接表現(xiàn)和描述粉末在壓制過(guò)程中的真實(shí)受力情況，試驗(yàn)結(jié)果誤差較大。此外，這些測(cè)試裝置對(duì)模具加工工藝要求很高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，為描述、分析粉末在壓制過(guò)程中力的變化而提供一種簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)的直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置。
一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于它由1～8根階梯頂桿、開有與階梯頂桿相配合孔道的內(nèi)外模腔、壓力傳感器、指示儀器所組成；自階梯頂桿的小端始插入與階梯頂桿相配合的內(nèi)外模腔孔道，階梯頂桿大端通過(guò)鋼球、頂柱與壓力傳感器連接或者階梯頂桿大端通過(guò)頂柱與壓力傳感器連接，壓力傳感器與指示儀器相連接。所述階梯頂桿分為二階梯頂桿或三階梯頂桿，二階梯頂桿是由大端和小端所組成，三階梯頂桿是由大端、中端和小端所組成。階梯頂桿的橫截面可以是圓形也可以是方形。如果它是圓形，即為一根圓柱形階梯狀整體，它的小端直徑范圍為1～5cm，長(zhǎng)度與內(nèi)模腔壁厚相等；三階梯頂桿的中端或者二階梯頂桿的大端的長(zhǎng)度長(zhǎng)于外模腔壁厚，其直徑由小端到大端依次變大。
階梯頂桿的大端和頂柱分別加工有與鋼球配合的圓弧面；階梯頂桿通過(guò)鋼球、頂柱與壓力傳感器相連。
階梯頂桿的小端與內(nèi)模腔孔道為小間隙配合，階梯頂桿的中端與外模腔孔道為大間隙配合。裝置的內(nèi)外模腔之間為過(guò)盈配合。
階梯頂桿根據(jù)測(cè)試所需的根數(shù)，均勻分布在內(nèi)外模腔的不同高度和/或內(nèi)、外模腔截面的不同角度。也可以根據(jù)測(cè)試要求確定測(cè)試位置。
與現(xiàn)技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型為描述、分析粉末在壓制過(guò)程中側(cè)壓力的變化而提供了簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)的直接測(cè)試側(cè)壓力的試驗(yàn)方法及其裝置，可以取代目前的粉末壓制間接測(cè)試法，在很大程度上解決了當(dāng)前側(cè)壓力測(cè)試?yán)щy的問(wèn)題，為研究粉末壓制過(guò)程中不同階段的致密化以及密度的均勻化提供重要的依據(jù)，對(duì)提高粉末冶金零件密度，擴(kuò)大粉末冶金零件的應(yīng)用范圍等方面有重大的意義。
2、本實(shí)用新型通過(guò)頂桿將不同高度的側(cè)壓力直接傳遞給壓力傳感器，并顯示在指示儀器上，避免間接測(cè)量帶來(lái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。
3、本實(shí)用新型僅有頂桿的小端與粉末接觸，接觸面積相對(duì)小，測(cè)出的力可近似看成為沿頂桿中心線同一高度粉末承受的壓強(qiáng)，從而達(dá)到分層研究側(cè)壓力的目的。
4、研究表明，頂桿在測(cè)量中的摩擦力較小，每次測(cè)量完畢，頂桿可以輕易取出，因此摩擦力可以忽略不計(jì)。
5、本實(shí)用新型應(yīng)用范圍廣，可用于直接測(cè)量不同材料在壓制過(guò)程中側(cè)壓力等的大小。如用于金屬粉末，陶瓷粉末和塑料粉末等材料壓制過(guò)程中側(cè)壓力的測(cè)試。
6、本實(shí)用新型同時(shí)與測(cè)試軟件相結(jié)合，從而獲得更高的可靠性、直觀性及測(cè)力簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
7、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；材料普通，成本低。


圖1為一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1中I部分的放大示意圖。
圖4為有鋼球連接的三階梯頂桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為有鋼球連接的二階梯頂桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為無(wú)鋼球連接的二階梯頂桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為無(wú)鋼球連接的二階梯頂桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為實(shí)施例2階梯頂桿分布示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1如圖1、圖2所示，實(shí)現(xiàn)一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，是由4根圓柱形三階梯頂桿6、開有與三階梯頂桿6相配合孔道的內(nèi)外模腔8、7、壓力傳感器3、指示儀器所組成；圓柱形階梯頂桿6是關(guān)鍵部分，如圖4所示的三階梯頂桿，它是一個(gè)由大端17、中端16、小端15所組成的圓柱形階梯狀整體。圖3是階梯頂桿6與內(nèi)外模腔8、7的配合示意圖，插入內(nèi)模腔8、長(zhǎng)度與內(nèi)模腔8壁厚相等的為階梯頂桿小端15，插入外模腔7、長(zhǎng)度略長(zhǎng)于外模腔7壁厚的為階梯頂桿中端16，加工有與鋼球5配合的圓弧面為階梯頂桿大端17；階梯頂桿6的大端17通過(guò)鋼球5和加工有與鋼球5配合的圓弧面頂柱4相連，頂柱4的另一端與壓力傳感器3連接，壓力傳感器3與指示儀器相連接。階梯頂桿6的小端15直徑范圍為1～5cm，小、中、大端直徑依次變大，階梯頂桿6的小端15與內(nèi)模腔8孔道為小間隙配合，頂桿6的中端16與外模腔7孔道為大間隙配合。內(nèi)外模腔之間為過(guò)盈配合。階梯頂桿6可以在1～8根的范圍內(nèi)根據(jù)測(cè)試所需選用，均勻分布在內(nèi)外模腔的不同高度和/或內(nèi)、外模腔截面的不同角度。如圖2所示，是一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置俯視圖即為4根階梯頂桿的分布示意圖。4個(gè)階梯頂桿6，成90°均勻分布在模具的不同高度上，用于測(cè)試不同高度粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的動(dòng)態(tài)變化情況。階梯頂桿6的小端15插入開有與階梯頂桿相配合的內(nèi)外模腔8、7孔道直至與粉末13接觸，階梯頂桿6大端通過(guò)鋼球5、頂柱4與壓力傳感器3間接連接，側(cè)壓力的變化連續(xù)、直接地顯示在與壓力傳感器3相連的指示儀器上。
階梯頂桿6的大端17通過(guò)鋼球5與壓力傳感器3間接連接，這是因?yàn)椋紤]到材料的剛度，采用階梯形可以盡可能地減少階梯頂桿6在壓制過(guò)程中的變形量，同時(shí)也考慮到便于階梯頂桿6以及與其相配合的內(nèi)、外模腔8、7上的孔道的加工。階梯頂桿小端15與內(nèi)模腔8的孔道采用小間隙配合，即要使階梯頂桿與模具間有潤(rùn)滑油，又要減少粉末進(jìn)入間隙內(nèi)，使摩擦力減小。另外，為了避免因接觸面積過(guò)大引起測(cè)量層范圍增大而造成誤差的增加。階梯頂桿6小端15采用小直徑，這樣與粉末的接觸面積也小，從而可近似看作測(cè)量頂桿中心線層的側(cè)壓力，本實(shí)施例小端15直徑為1cm，長(zhǎng)度與內(nèi)模腔8壁厚相等。而中端16與外模腔7則采用大間隙配合，這樣剛度好，變形少，從而使得側(cè)壓力的傳遞更均勻，誤差更小。階梯頂桿6中端16長(zhǎng)度略長(zhǎng)于外模腔7壁厚。階梯頂桿6的大端17加工有與鋼球5配合的圓弧面，并通過(guò)鋼球及加工有與鋼球5配合的圓弧面的頂柱4和壓力傳感器3連接。另外考慮到階梯頂桿6在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中與模壁的摩擦，在階梯頂桿的制造中采用研磨小端的處理方法，使間隙減小。同時(shí)，在測(cè)力操作過(guò)程中可在其表面涂上一層潤(rùn)滑劑，如機(jī)油、PTFE等，使摩擦系數(shù)減小，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)量側(cè)壓力的大小。圖1中9為上模沖；10為螺栓；11為壓緊塊；12為加熱板；14為下模沖。
當(dāng)粉末13壓縮時(shí)，由于粉末13的相互擠壓作用，壓坯向側(cè)面膨脹，根據(jù)力的傳遞原理，它所產(chǎn)生的側(cè)壓力通過(guò)階梯頂桿6的小端15向外傳遞。由小端15、中端16到大端17，通過(guò)鋼球5、固定在壓力傳感器3上的頂柱4傳遞至壓力傳感器3。頂柱4的一端與大端17的一端一樣加工有與鋼球相配合的圓弧面，這樣，在調(diào)試過(guò)程中鋼球5可以起著對(duì)中的作用，即使階梯頂桿6中心線與壓力傳感器3中心線保持在同一直線上。而壓力傳感器3通過(guò)螺栓1固定在支撐板2上，并使支撐板2有足夠的空間用于壓力傳感器3的中心對(duì)中調(diào)節(jié)。這樣，最終傳遞到壓力傳感器3的側(cè)壓力的大小連續(xù)、直接地顯示在終端指示儀器上。
實(shí)施例2如圖8所示，階梯頂桿6為7根，并成51°25′43″均勻分布在模具不同高度上；頂桿6小端15直徑為2cm，也可以3cm或4cm或5cm。其余的實(shí)施方式均與實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例3一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置可以是二階梯頂桿，如圖5所示，它是由大端17、小端15所組成。插入內(nèi)模腔8、長(zhǎng)度與內(nèi)模腔8壁厚相等的為二階梯頂桿小端15，插入外模腔7、長(zhǎng)度略長(zhǎng)于外模腔7壁厚，并加工有與鋼球5配合的圓弧面為二階梯頂桿大端17；二階梯頂桿6的大端17通過(guò)鋼球5和加工有與鋼球5配合的圓弧面頂柱4相連，頂柱4的另一端與壓力傳感器3連接，壓力傳感器3與指示儀器相連接。其余的實(shí)施方式均與實(shí)施例4如圖6、圖7分別為無(wú)鋼球連接的二、三階梯頂桿。階梯頂桿大端17為平面，通過(guò)端面也為平面的頂柱4與壓力傳感器3連接。這種狀態(tài)要求階梯頂桿大端17的端面與階梯頂桿6中心線的垂直度以及頂柱4端面和頂柱的中心線的垂直度均達(dá)到7級(jí)垂直度以上時(shí)，可避免引起頂桿傾斜，即可滿足測(cè)試條件。這樣側(cè)壓力的變化也可以連續(xù)、直接地顯示在與壓力傳感器3相連的指示儀器上。其余的實(shí)施方式均與實(shí)施例1、2和3一樣。
實(shí)施例5一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置無(wú)論采用二階梯頂桿或三階梯頂桿的方式，它的橫截面還可以是方形的。其余的實(shí)施方式均與實(shí)施例1、2、3和4一樣。
權(quán)利要求1.一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于它由1～8根階梯頂桿(6)、開有與階梯頂桿(6)相配合孔道的內(nèi)外模腔(8、7)、壓力傳感器(3)、指示儀器所組成；自階梯頂桿(6)的小端(15)始插入與階梯頂桿(6)相配合的內(nèi)外模腔孔道，階梯頂桿(6)的大端(17)通過(guò)鋼球(5)、頂柱(4)與壓力傳感器(3)相連或者階梯頂桿(6)大端(17)通過(guò)頂柱(4)與壓力傳感器(3)連接，壓力傳感器(3)與指示儀器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于所述階梯頂桿(6)為二階梯頂桿或三階梯頂桿，二階梯頂桿(6)是由大端(17)和小端(15)所組成，三階梯頂桿(6)是由大端(17)、中端(16)、小端(15)所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于階梯頂桿(6)是一圓柱形階梯狀的整體，它的小端(15)直徑范圍為1～5cm，長(zhǎng)度與內(nèi)模腔(8)壁厚相等；三階梯頂桿的中端(16)或者二階梯頂桿的大端(17)的長(zhǎng)度長(zhǎng)于外模腔(7)壁厚，其直徑由小端到大端依次變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于階梯頂桿(6)的大端(17)和頂柱(4)分別加工有與鋼球(5)配合的圓弧面；階梯頂桿(6)通過(guò)鋼球(5)、頂柱(4)與壓力傳感器(3)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于階梯頂桿(6)的小端(15)與內(nèi)模腔(8)孔道為小間隙配合，三階梯頂桿的中端(16)或者二階梯頂桿的大端(17)與外模腔(7)孔道為大間隙配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于它的內(nèi)外模腔(8、7)之間為過(guò)盈配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于階梯頂桿(6)根據(jù)測(cè)試所需的根數(shù)，均勻分布在內(nèi)外模腔(8、7)的不同高度和/或內(nèi)、外模腔(8、7)截面的不同角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，其特征在于階梯頂桿(6)的橫截面為方形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及材料加工領(lǐng)域，具體是指一種直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置。該裝置由1～8根階梯頂桿、開有與階梯頂桿相配合孔道的內(nèi)外模腔、壓力傳感器及指示儀器所組成。階梯頂桿的大、中、小端為階梯狀的一個(gè)整體，自階梯頂桿小端始，插入開有與階梯頂桿相配合的內(nèi)外模腔孔道直至與粉末接觸，階梯頂桿大端通過(guò)鋼球、頂柱與壓力傳感器連接或者階梯頂桿大端通過(guò)頂柱與壓力傳感器連接，側(cè)壓力的變化連續(xù)、直接地顯示在與壓力傳感器相連的指示儀器上。本實(shí)用新型提供了一種簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)的直接測(cè)試粉末壓制過(guò)程中側(cè)壓力的裝置，避免了間接測(cè)量帶來(lái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；材料普通，成本低。
文檔編號(hào)G01L19/00GK2777525SQ200420102858
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者陳維平, 李元元, 屈盛官, 周照耀, 麥明仁 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)