專利名稱：用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金領域，具體涉及用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統。
背景技術：
以一次壓制→燒結工藝生產高密度燒結鋼零件的粉末冶金溫壓工藝于1994年在加拿大多倫多舉行的PM2TEC94粉末冶金會議上由美國H C首次披露了這一新工藝的開發研究成果，這是進入20世紀90年代以來粉末冶金零件生產技術中最重要的一項技術發展，它使得較之粉鍛、復壓復燒、熔滲等工藝分別低80％，30％，20％的成本生產高密度異型復雜粉末冶金零件成為可能。溫壓工藝關鍵在于以較低的成本制造出高性能的鐵基P/M零件。據統計，在全球有瑞典Hoeganaes公司，美國Hoeganaes公司和賓夕法尼亞Pressedmetals公司，瑞士SinterwerkeAG公司，加拿大魁北克金屬粉末有限公司，臺灣保來得公司等共建立了二十多條溫壓生產線，并能制造出30余種密度在7.25～7.60g/cm3的高密度鐵基P/M零件，如電動工具用螺旋齒輪，轎車剎車定位螺母等。美國Ford汽車公司已將重達1.2kg的溫壓流體變速渦輪轂用在發動機上，在2000年轎車中P/M零件的應用水平達到22.8kg/輛，這在很大程度上得益于溫壓工藝。截止到2001年年初溫壓工藝在世界各地獲得了很大的應用，具體見表1。近年來，國外先后制造出了電阻加熱系統、微波加熱系統、紅外線加熱系統、熱油加熱系統等。國際上現在可以產業化生產的溫壓設備主要有EL-TEMP、MICRO-MET、TPP300、TOP和Linde Metal/teknik溫壓加熱系統，但微波加熱系統和紅外線加熱系統報道很少。
表1各種加熱系統的特點及典型應用
相對而言，國內對溫壓工藝和系統的研究起步較晚，除揚州保來得粉末冶金公司和寧波東睦粉末冶金公司已從境外引進溫壓工藝生產線外，現已開展了對溫壓工藝的研究，但系統地進行研究的深度和廣度還不夠。華南理工大學2000年研制出溫壓加熱裝置并獲得了專利；該裝置將加熱后的溫壓用粉通過軟管輸送到模具中壓制。中南工大粉末冶金國家重點實驗室與東風汽車公司在國家“863”計劃的資助下聯合進行了溫壓工藝制造高密度鐵基P/M轎車零件的項目研究。
發明內容
本發明的目的是在現有國、內外溫壓裝置的基礎上，發明一種造價較低、通用性強、性能達到同類產品國際先進水平且適合用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統。
本實用新型的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述粉末加溫系統，主要包括儲粉箱加熱裝置和送粉靴加熱裝置，所述儲粉箱加熱裝置包括箱體內的電熱均溫器、導熱器及熱油循環機構，所述導熱器一端接均溫器，另一端接所述儲粉箱出料口；熱油循環機構包括內外兩層箱體間的導熱油和循環泵；所述送粉靴加熱裝置包括均溫器、電熱器和隔熱屏，所述均溫器外緣與所述送粉靴加熱壁緊密貼合，所述加熱壁的外側設置有隔熱屏，所述電熱器與送粉靴結構相適應。
本加熱裝置采用電阻—熱油混合加熱，不僅結合了電阻加熱速度快，結構簡單，而且吸納了熱油加熱系統溫度均勻，動態性能穩定，熱容量較大的優點；配以具有能與粉末冶金全自動壓機上的PLC工控機進行通訊的通用可編程單片機控制器即可實現壓制全過程的智能閉環自動控制，將現有的粉末冶金全自動壓機改造成全自動溫壓壓機。整個系統實現了粉末加溫與控溫以及供粉的動態平衡。該系統設計新穎合理、結構簡單、溫升快、粉末溫度均勻精確，可完全滿足粉末冶金科研、開發與研究以及粉末冶金零件生產廠工業化連續生產的需求，價格僅為進口設備的12％，具有較好的性能/價格比。
圖1是本實用新型的儲粉箱結構示意圖主視圖；圖2是本實用新型的儲粉箱結構示意圖左視圖；圖3是本實用新型的送粉靴裝配示意圖；圖4是本實用新型的送粉靴均溫器結構示意圖主視圖；圖5是本實用新型的送粉靴均溫器結構示意圖俯視圖。
具體實施方式
本實用新型的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，主要包括儲粉箱加熱裝置和送粉靴加熱裝置，其中儲粉箱加熱裝置采用熱油和電熱均溫器同時加熱的方式，包括均溫器4、導熱器7、電熱器8及熱油循環機構，熱油循環機構包括儲油腔13、導熱油6、循環泵5，儲粉箱16外部敷以低導耐高溫保溫材料。現根據YA79-XXX型自動壓機的要求設計出的儲粉箱為例說明，如圖1、圖2所示，儲粉箱16包括內外兩層箱體，內箱體14成錐形結構，內層箱體14中儲存并預熱溫壓用粉，外層箱體15采用規則形狀，內外箱體之間填充導熱油6，形成儲油腔13，在儲油腔13上部安裝有循環泵5，油溫的均勻性由自循環油泵5完成；均溫器4位于內層箱體14內掛軸3的下方，是利用鋁合金散熱片制成的槽狀電加熱均溫器，在散熱片中嵌入電阻絲等電阻加熱元器件，與安裝在儲粉箱16外部的電熱器8連接，實現溫度的傳遞。另外，均溫器4上安裝有溫度傳感器，以便測量粉末預熱的溫度，防止預熱溫度過高。導熱器7一端接均溫器4，另一端接出料口10，以保持預熱粉末溫度穩定。為了便于更換導熱油和防止過多的導熱油溢出，在外箱體15上、下部分別設置有溢流口2和排油口9，同時設置有油窗11，以便于觀察導熱油的油量而及時添加導熱油。在儲粉箱16的上部還設置有排氣口1。
該儲粉箱體用在內、外箱體之間填充的導熱油實現溫度傳遞；內箱體的錐形結構可使粉末靠自重流動；同時外層箱體采用規則形狀，除便于制造加工和加熱器的安裝外，它與內層箱體在底部形成更大的儲油空間，能使內箱體中下部的粉末得到充分的加熱；箱體內部的槽狀電加熱均溫器根據溫度擴散原理，將大體積粉末分割成小體積粉末體，因而增大了粉末與加熱體的表面積，使粉末預熱均勻，提高了預熱速度，減少預熱時間。另外，箱體上分別設置了三個溫度傳感器12分別反映箱體內金屬粉末溫度、導熱油溫度和缺粉時箱體內空氣的溫度，當粉末下降到一定高度時空氣的溫度會與金屬粉末溫度存在著差異，從而反映出是否需要添加溫壓粉，以保證系統的連續正常運行。
該儲粉箱有效容積約30升，可儲存粉末75Kg，以動態加熱的方式可滿足240kg/h的供粉要求，粉末的加溫范圍為室溫～150℃，溫度誤差為±1.5℃；由于采用加熱和熱油循環整合方式，既減少了熱量損失和油溫的不均勻性，又避免了高溫油在輸送過程中的熱量損失，又避開了在輸送過程中的泄漏難題，且使整個結構緊湊，節約了占地空間，體現了小巧靈活的特點。
在溫壓裝置中，送粉靴20是粉末輸送和加熱的關鍵部件之一，采用電阻加熱專用均粉器的方式加熱溫壓用粉，外部敷以低導耐高溫保溫材料，其加熱裝置裝配原理如圖3所示，包括均溫器21、電熱器23和隔熱屏24，其中均溫器21外緣與送粉靴加熱壁25緊密貼合，電熱器23與送粉靴20結構相適應，在送粉靴加熱壁25的外側設置有隔熱屏24。如圖4、圖5所示，均溫器21采用導熱系數高的耐腐蝕材料，加工成蜂窩狀結構，其軸截面為錐臺結構，與送粉靴熱配，其外緣設置有凹槽22，為到達更好的均溫效果。
該送粉靴加熱裝置可以把經過預熱的金屬粉末均勻加熱并控制在設定值±1.5℃，同時在送料油缸的推動下自動將粉末輸送到陰模里。根據產品的大小和生產節拍，在送粉靴中安裝相適應的電加熱器，均溫器21經儲粉箱預熱后的溫壓金屬粉末通過硅橡膠軟管輸送到送粉靴20中，靠其自重及送粉靴20的振動流入均溫器21的蜂窩狀孔系中，而采用這種結構不僅增大了均溫器21與粉末的接觸表面積，而且將大體積粉末分割成小塊體積，從而改善了溫度分布均勻性，并提高了加熱速度。
本粉末加溫系統儲粉箱采用熱油和電熱均溫器同時加熱的方式，外部敷以低導耐高溫保溫材料，主要功能是將粉末快速預熱到一定的溫度，并且盡最大可能減少熱損失；送粉靴中采用電阻加熱專用均粉器的方式加熱溫壓用粉，外部敷以低導耐高溫保溫材料，以實現快速加熱補償送粉過程中的熱損失并能精確控制粉末溫度；對上模沖和陰模同樣采用電阻加熱，不僅可以實現模具快速加熱，同時結構簡單、節約安裝空間，易于與控制系統對接；連接儲粉箱和送粉靴的送粉管外部也敷以柔性低導耐高溫保溫材料。
溫壓工藝中，如何使粉末的溫度精確控制在規定的范圍內是設備的關鍵所在，本粉末加溫裝置只要配以具有能與自動壓機PLC工控機通訊功能的通用可編程單片機控溫器，就可對多點溫度變化進行實時監控，確保控溫精度。本裝置的加熱溫度范圍為室溫～150℃，控溫精度為±1.5℃。需要加熱的部件有5個油箱、送粉靴、上模、陰模和電熱均溫器。測溫點有9個，每個測溫點的上、下限能分別設置，可以選擇、顯示各個測溫點溫度設置值和瞬時溫度。根據工藝要求，當測溫點達到規定值時給出信號，并發出控制信號通知壓機開始工作，否則壓機處于待機狀態。
權利要求1.一種用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，主要包括儲粉箱加熱裝置和送粉靴加熱裝置，其特征在于所述儲粉箱加熱裝置包括內外兩層箱體、位于內層箱體的槽狀電熱均溫器、導熱器及熱油循環機構，所述導熱器一端接均溫器，另一端接所述儲粉箱出料口；所述熱油循環機構由所述內外兩層箱體間的導熱油和循環泵組成；所述送粉靴加熱裝置包括均溫器、電熱器和隔熱屏，所述均溫器外緣與所述送粉靴加熱壁緊密貼合，所述加熱壁的外側設置有隔熱屏，所述電熱器與送粉靴結構相適應。
2.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述內外兩層箱體的內層箱體成錐形結構。
3.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述電熱均溫器是是在散熱片中嵌入電阻加熱器制成。
4.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述均溫器上安裝有溫度傳感器。
5.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述箱體上設置了三個分別反映箱體內金屬粉末溫度、導熱油溫度和缺粉時箱體內空氣的溫度的溫度傳感器。
6.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述均溫器采用導熱系數高的耐腐蝕材料加工成的蜂窩狀結構，其軸截面為錐臺結構，外緣設置有凹槽。
7.如權利要求1所述的用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，其特征在于所述裝置的加熱溫度范圍為室溫～150℃，控溫精度為±1.5℃。
專利摘要本實用新型涉及一種用于粉末冶金全自動壓機的粉末加溫系統，該系統儲粉箱采用熱油和電熱均溫器同時加熱的方式，外部敷以低導耐高溫保溫材料；送粉靴中采用電阻加熱專用均粉器的方式加熱溫壓用粉，外部敷以低導耐高溫保溫材料，以實現快速加熱補償送粉過程中的熱損失并能精確控制粉末溫度。整個系統實現了粉末加溫與控溫以及供粉的動態平衡，而且結構簡單、溫升快、粉末溫度均勻精確，可完全滿足粉末冶金科研、開發與研究以及粉末冶金零件生產廠工業化連續生產的需求；價格僅為進口設備的12％，具有較好的性能/價格比。
文檔編號B22F3/14GK2637041SQ0325502
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月30日 優先權日2003年7月30日
發明者姜世和, 袁海波, 瞿海錦 申請人:東風汽車公司