机械蓄能式粉末高速压制试验机的研制.pdf

华南理工大学学报(自然科学版) 第40卷第12期 JournalofSouthChina of V01．40No．12 UniversityTechnology 2012年12月 Science (Natural Edition) December2012 机械蓄能式粉末高速压制试验机的研制木 关航健 邵明 肖志瑜 (华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640) 摘要：在综合分析现有常见的高速压制设备的基础上，提出了一种机械蓄能式粉末高 速压制成形方法．设计了机械蓄能式粉末高速压制成形试验机，介绍了其工作原理并推导 了冲击锤速度和动能的数学模型．建立了试验机的虚拟样机模型，运用ADAMS软件的刚 L 柔耦合仿真分析方法对试验机进行了动态仿真分析．最后成功制作了试验机，运用316 不锈钢粉末高速压制试验测试了试验机的实际性能．实践表明，机械蓄能式高速压制成形 方法能够实现粉末的高速压制，试验机具有较好的粉末成形加工能力． 关键词：粉末冶金；高速压制；机械设计；虚拟样机 122 中图分类号：TH AB公司 高速压制技术是2001年瑞典H69anas置的原理是利用火药蕴含的化学能在点燃瞬间发生 提出的粉末冶金新技术。1J．与温压口J、注射成形。3J、 微波烧结。妒、流动温压∞j、放电等离子烧结’6o等其 口径炮筒改装制成的间接爆炸烧结装置¨2o即是 他现代粉末冶金新技术的成形原理不同，高速压制 基于此原理，但火药爆炸能量难以精确控制且不 技术利用高速冲击的重锤打击粉末并使其瞬间致 安全． 密，具有短流程、高致密和低成本的优点“‘．具体 文中提出了一种机械蓄能式粉末高速压制成形 而言，高速压制利用重达5～1 方法，其原理是借助液压力压紧机械弹簧使之变形 200kg的重锤以2～ 30 蓄能，再通过释放压紧弹簧时弹簧产生的弹性力推 m／s的高速度冲击粉末压模，并通过压模将冲击 能量注入粉末，使其在0。02S之内密实成形，配合问 动冲击锤高速运动。1州J．该方法的优点在于液压系 隔2ms的多个冲击波，压坯密度得到进一步提升9I． 统简单可靠，降低了设备制造难度；弹簧加速可减小 按照不同的蓄能方式，可将现有最常见的高速 冲击锤行程，缩小设备体积，降低制造成本．文中通 压制设备分为重力蓄能、液压蓄能、化学蓄能高速压 过研制机械蓄能式粉末高速压制成形试验机(以下 制设备等．重力蓄能式高速压制试验装置利用重力 简称试验机)，验证机械蓄能式粉末高速压制成形 势能驱动落锤，如华南理工大学研制的落锤式高速 方法的可行性，以期为进一步研发生产设备提供 压制成形试验机-1引，该类装置必须增加高度以提高 依据． 落锤速度，导致设备体积过大；液压蓄能式高速压制 1试验机设计 设备利用了液压蓄能器的能量，如瑞典Hydropulsor AB公司生产的高速压制系列设备…，因要求液压 1．1 总体设计 系统提供巨大冲击力推动重锤，导致液压系统和设 试验机的设计参数见表1．总体设计结构如图1 备结构复杂，成本昂贵；化学蓄能式高速压制试验装