一种金属粉末脱气方法及其装置与流程

日期:2019-05-27 08:43:30


本发明属于粉末冶金技术领域,具体涉及一种金属粉末脱气方法及其装置,在粉末固结前有效脱去粉末颗粒间隙和表面吸附的气体,显著提升粉末固结后制件的性能。



背景技术:

在不同的粉末制备和处理工艺下,金属粉末颗粒间和粉末表面残留一定含量的气体。这些气体一般为N2、O2、H2O、H2、Ar、He等。若在粉末固结前没有除去这些气体,活性较高的气体N2、O2、H2O、H2等会在热固结过程中与粉末颗粒表面发生化学作用,在固结完成后的合金中形成较严重的原始颗粒边界(Prior Particle Boundry,PPB),惰性气体如Ar、He等会残留在合金内形成孔洞,这种孔洞在随后的热处理中可能还会受气体膨胀而尺寸变大。PPB和孔洞都对合金性能带来不利影响。

比较普遍的粉末脱气方法是热静态脱气。这种方法是将粉末装入包套,震实以后,在一定的温度下通过脱气孔对包套抽真空。这种方法对大量粉末除气往往是无效的,这是因为对大量的粉末脱气时,通过粉末之间空隙的气体分子传导是有限的。



技术实现要素:

为克服上述现有技术的不足,本发明的目的是提供一种高效的金属粉末脱气方法及其装置,具有脱气充分,设备简单和成本低的特点。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种金属粉末脱气方法,包括以下步骤:

1)关闭入粉真空阀,打开出粉真空阀,开启真空泵和发热体,对密闭箱体和出粉真空阀连接的包套进行脱气,温度<600℃;

2)当密闭箱体真空度小于0.01Pa时,通过控制杆调整铺粉板倾角为8~15°,开启振动器,振动频率为50~100Hz;

3)打开入粉真空阀,开始下粉,下粉速率<80kg/h;

4)下粉过程中,若真空度大于0.01Pa,减小下粉速率;

5)若粉末有偏聚现象,可减小铺粉板的倾角2~4°,但不小于8°;提高振动频率5~20Hz,但不超过100 Hz,使粉末平铺。

所述的铺粉板上设有柱状突起,突起高度小于1mm。

用于金属粉末脱气方法的脱气装置,包括有密闭箱体和铺粉板,密闭箱体左、右两侧相对的箱壁上自上而下均设有数个铺粉板;铺粉板的一端与箱壁相连,另一端向下倾斜成一定角度后通过滑撑与控制杆相连,两侧箱壁上的铺粉板倾斜后形成粉末流动的z字形折线路径;控制杆上端与复合装置中的高度调节装置、振动器相连;密闭箱体与真空泵相连;密闭箱体顶部与料箱相连通;料箱下部设有入粉真空阀;密闭箱体底部设有出粉真空阀。

所述的铺粉板水平倾角为8~15°。

所述的振动器的振动频率为50~100Hz。

所述的铺粉板与箱壁通过铰链连接。

本发明的有益效果是:

本发明使粉末在一定温度的真空环境中通过一系列动态铺粉板,大幅增加粉末与真空环境接触的机会,充分脱气。

1)在密闭箱体内放置通过一系列倾斜的铺粉板通过铰链与箱体侧壁相连,并通过滑撑与控制杆相连,形成粉末流动的折线状路径,在有限空间内极大程度的增加了粉末颗粒与真空环境的接触机会,在一定温度下可有效脱去粉末颗粒间隙和表面吸附的气体,大幅提升粉末固结部件的性能。

2)振动器和高度调节的复合装置与控制杆相连,向铺粉板传递振动并可以通过调整控制杆高度来调节铺粉板倾角。通过调节振动频率和铺粉板倾角可以使粉末在铺粉板上均匀平铺,并控制下粉速率。通过一个控制杆即可控制下粉速率和粉末的平铺程度,设备简单,成本低。

3)铺粉板上分布的柱状突起有利于粉末均匀铺展。

附图说明

图1脱气装置整体示意图。

图2为本发明带有柱状突起的铺粉板示意图。

图3为本发明铺粉板上粉末的流动路径示意图。

1.储粉罐,2.真空阀,3.复合装置,4.发热体,5.铺粉板,6.铰链,7.滑撑,8. 真空阀,9.真空泵,10. 控制杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式参见图1。

实施例1

1)将储粉罐1置于脱气设备箱体上,与真空阀2相连接;2)关闭入粉真空阀2,打开出粉真空阀8,开启真空泵9和发热体4,对密闭箱体和出粉真空阀8连接的包套进行脱气,温度580℃;3)当箱体真空度小于0.01Pa时,通过控制杆调整铺粉板与水平面夹角为15°,开启振动器3,振动频率为100Hz;4)打开入粉真空阀2,开始下粉,下粉速率<80kg/h;5)下粉过程中,若真空度大于0.01Pa,减小下粉速率;6)若粉末有偏聚现象,可减小铺粉板倾角,并提高振动频率,使粉末平铺。

实施例2

1)将钛合金储粉罐1置于脱气设备箱体上,与真空阀2相连接;2)关闭入粉真空阀2,打开出粉真空阀8,开启真空泵9和发热体4,对密闭箱体和出粉真空阀8连接的包套进行脱气,温度为550℃;3)箱体真空度小于0.01Pa时,通过控制杆调整铺粉板与水平面夹角为12°,开启振动器,振动频率为80Hz;4)打开入粉真空阀2,开始下粉,下粉速率30kg/h;5)下粉过程中,若真空度大于0.01Pa,减小下粉速率;6)若粉末有偏聚现象,可减小铺粉板倾角,并提高振动频率,使粉末平铺。

实施例3

1)将高温合金储粉罐1置于脱气设备箱体上,与真空阀2相连接;2)关闭入粉真空阀2,打开出粉真空阀8,开启真空泵9和发热体4,对密闭箱体和出粉真空阀8连接的包套进行脱气,温度为400℃;3)箱体真空度小于0.01Pa时,通过控制杆调整铺粉板与水平面夹角为8°,开启振动器,振动频率为50Hz;4)打开入粉真空阀2,开始下粉,下粉速率60kg/h;5)下粉过程中,若真空度大于0.01Pa,减小下粉速率;6)若粉末有偏聚现象,可减小铺粉板倾角,并提高振动频率,使粉末平铺。

用于权利要求1所述的一种金属粉末脱气方法的脱气装置,其特征在于,包括有密闭箱体4和铺粉板5,密闭箱体左、右两侧相对的箱壁上自上而下均设有数个铺粉板5;铺粉板5的一端与箱壁相连,另一端向下倾斜成一定角度后通过滑撑7与控制杆10相连,两侧箱壁上的铺粉板倾斜后形成粉末流动的z字形折线路径;控制杆10上端与复合装置中的高度调节装置、振动器相连;密闭箱体与真空泵9相连;密闭箱体顶部与钛合金储粉罐1相连通;钛合金储粉罐1下部设有入粉真空阀2;密闭箱体底部设有真空阀8。所述的铺粉板5水平倾角为8~15°。所述的振动器的振动频率为50~100Hz。

一系列倾斜的铺粉板通过铰链与箱体侧壁相连,并通过滑撑与控制杆相连,形成粉末流动的折线状路径;复合装置与控制杆相连,复合装置包含振动器和高度调节装置,振动器通过控制杆向铺粉板传递振动,高度调节装置通过调整控制杆的高度来调节铺粉板倾角;通过调节振动频率和铺粉板倾角可使粉末在铺粉板上均匀平铺,增大粉末与真空环境的接触机会,并控制下粉速率;粉末在流经铺粉板时可以有效脱去粉末颗粒间隙和表面吸附的气体。



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