本发明属于机械零部件制造领域，具体涉及一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置和方法。
背景技术：
根据《巴黎气候协定》中国政府为了节能减排、生态环保，承诺到2035年中国要达到碳排放的峰值，因此，国家从2013年开始压缩普碳钢产能，而后，也因为同样的原因，国家也在限制小规模铸造企业的发展。
所以，发展低成本、高产能、节能环保的机械零部件前沿的、先进的、可靠的制备装置和方法，来武装和满足我国日益壮大和强大的机械制造业需求，迫在眉睫。
几年前，铸造的电机壳的价格仅为4500元/吨，而且，货款需拖欠半年有余。如今，随着铸造企业数量的减少，电机壳毛坯现货价格达到5800元/吨以上，而且供不应求，各种配重铁块及其它机械零部件毛坯生产情况也大都如此。
因此，发展低成本运作、高产能、节能环保的一种机械零部件毛坯制品替代熔融铸造方法的新装置和工艺技术，就有了很大的发展空间和机会。
目前，市场上也有采用金属粉末一次性热锻压成型的方法。采用颗粒状金属粒子钢原料，将其最高加热到850℃左右，液压机的压强在7～10t/cm2，液压机的公称压力吨位也很大，模具损耗很高，吨制品折合模耗费用在500～600元/吨，却还是无法保证热锻压的部件表面光洁度、强度和密度三项指标的要求，而且，还造成生产成本很高，无利可图，因此，金属粉末一次热锻压成型的工艺技术不成熟、生产运行成本很高。
本发明创新了一种无需将废钢、生铁熔融成铁水，再浇注成型，而是采用铁基直接还原铁(dri)粉末，再低温热固状态下，采取二步热挤压成型的装置和方法，而且，有些部件制品也无需再进行机械精加工处理；本发明的两次加热、两次热压，分减压强，提高模具使用寿命的装置和方法，即便是采取两次热挤压，其吨产品模耗分摊的费用仅为30～40元/吨，另外，部件在热挤压过程中，不产生废渣、废水，烟气排放量也很少，比传统熔融铸造方法制备机械零部件更加节能、无排放或少排放，实现了经济高效和生态环保制备机械零部件，有着强大的生命力和广阔的发展空间，为机械零部件的制备开辟出一个崭新的领域，具有深远的社会意义。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置和方法。本发明包括两台液压机以及相应的模具，将二次还原铁粉末先液压造型，加热后再使用第二台液压机进行热挤压。本发明低温热固态挤压制备深管状机械零部件，具有高产高效，生态环保特点，为机械零部件制备开辟出一个崭新的领域。
具体技术方案如下：
本发明的目的之一是提供一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置，按照工艺顺序依次包括保温料仓、加料装置、造型液压机、高温加热炉、热压液压机和退火炉；
所述的造型液压机与热压液压机均为四梁四柱液压机，其均包括四根立柱、固定于上固定梁的上顶缸、固定连接于上顶缸下端且可被上顶缸推拉相对于立柱上下运动的液压机第二梁、下顶缸、液压机第三梁、第三梁往复油缸；所述的第三梁往复油缸为两个，其固定于下固定梁，且其顶杆连接液压机第三梁，可推拉液压机第三梁，使其相对于立柱上下运动；
其中，四根立柱与上固定梁、下固定梁均为液压机的固定件；
所述的液压机第二梁下端固定连接上冲模；
所述的下固定梁的上端垂直固定筒状的下模，所述的液压机第三梁开设通孔，其可容所述的下模穿过；所述的下顶缸固定设置于液压机的底部，其顶杆穿过下固定梁，且穿入所述的下模的内腔；所述的下顶缸的顶杆的顶部固定连接模芯，可推拉模芯上下运动；
所述的造型液压机的液压机第三梁上端固定设置造型模套，所述的造型模套内相应于所述的下模设置造型下模具；所述的造型下模具的内腔对准下模的内腔；下模的上沿可将成型后的造型坯料块阻挡，防止其下滑。
所述的热压液压机的液压机第三梁上端固定设置热压模套，所述的热压模套内相应于所述的下模设置热压下模具；所述的热压下模具的内腔对准下模的内腔；下模的上沿可将热压后的制品阻挡，防止其下滑。
以热挤压电机壳为例，使用该装置时，将还原铁粉隔焰加热至620～680℃，通入氢气，进行二次再还原、脱碳；将620～680℃的温热二次还原铁粉加入到保温料仓，通过加料装置将还原铁粉从保温料仓加入造型液压机的造型模具腔(此时模芯位于造型模具腔内)；
造型液压机的液压机第二梁下的上冲模下行，进行温压，压强保持在4.5～5t/cm2，然后，上冲模上行，下顶缸拉动模芯先下行，第三梁往复油缸拉动液压机第三梁并带动造型下模具和造型模套然后再下行；下模不动，相对托出造型坯料块；
将造型坯料块使用高温加热炉再进一步加热到1140～1200℃；
将加热后的造型坯料块放置在热压液压机的模腔和模芯之间，液压机二梁带动上冲模下行到设定位置，压强保持在1.2～2.2t/cm2，然后再上行；下顶缸拉动模芯先下行,第三梁往复油缸带动液压机第三梁及热压模套和热压模具再下行，下顶缸和下模不动，相对托出了电机壳部件制品；
将电机壳部件制品在退火炉内烧结；1150～1200℃进行30～60min的烧结后,自由缓慢降温到900℃以下，持续1h以上，进行退火处理，完成整个工序。
进行两次加热两次热压，是本发明的核心技术之一。两次热压分别为温热温压造型和高温热挤压成型。温压造型压强仅为4.5～5t/cm2，使制品密度达到5.5～6.2t/m3即可轻松完成温压造型工序，也利用增加了温压模具的使用寿命。热挤压仅采用1.2～2.2t/cm2更低的压强，更利于提高热压模具的使用寿命。
进一步，还包括涨紧芯机构；
所述的涨紧芯机构包括液压油缸系统，所述的液压油缸系统包括液压油缸机构，所述的液压油缸机构连接伸缩油缸，所述的伸缩油缸的推动端固定连接丝杆；所述的伸缩油缸的推动杆上固定连接电机底座块，电机底座块上固定设置电机驱动机构；所述的电机驱动机构的输出轴固定套接主动齿轮，所述的丝杆的螺纹部套设与其匹配的丝杆螺母，所述的丝杆螺母外通过花键套设与其匹配的滑动被动齿轮，所述的滑动被动齿轮与主动齿轮啮合；所述的丝杆远离伸缩油缸的一端套设可沿其延伸向运动的主动滑动块；
所述的丝杆远离伸缩油缸的末端通过轴承与连接轴连接，其可相对于连接轴转动；所述的连接轴上套设可沿其运动的被动滑动块；
所述的涨紧芯机构还包括多个围成筒状、将被动滑动块围在其中的弧形涨紧板，所述的弧形涨紧板靠近主动滑动块的一端与主动支撑片的一端铰接，所述的主动支撑片的另一端与所述的主动滑动块铰接；所述的弧形涨紧板与被动支撑片的一端铰接，所述的被动支撑片的另一端与被动滑动块铰接。所述的被动支撑片可沿轴的延伸方向设置多组。
主动滑动块与主动滑动片的铰接处设置弹簧，使主动滑动块失去推动力后可回复原位。
涨紧芯机构是本发明的核心创新点之一，其可用于热压过程中电机壳部件制品轻松、自如的取出或放下。在热压过程中，加压后，上冲模上行，将涨紧芯机构的弧形涨紧板部分通过液压推动下行进入电机壳部件制品内孔，启动电机驱动机构，通过齿轮啮合驱动丝杠螺母向下移动，推动主动滑动块，主动支撑片角度变化，同时带动被动支撑片角度变化，弧形涨紧板向外扩张，撑紧电机壳部件制品的内孔，使电机壳部件制品的内孔与涨紧芯机构成为紧密接触，不松动。然后，下顶缸拉动模芯先下行,第三梁往复油缸带动液压机第三梁及热压模套和热压模具再下行，下顶缸和下模不动，相对托出了电机壳部件制品。可将涨紧芯机构和电机壳部件制品，一起移动到网链输送机上空，电机壳部件制品的涨紧芯系统收缩并取出，完好无损的落在网链输送机，再进行退火操作。
深管状机械零部件，比如电机壳制品，具有壁薄、外形复杂、呈深管状等特点。热挤压深管状机械零部件实际上也不是很难，难得是卸模取出电机壳部件制品时，要确保其不变形，否则，就成为残次品；如果热挤压成型后再向电机壳部件制品喷洒水冷却再取出，也会影响生产效率，由于电机壳部件制品的外壳是由很多个散热片组成，卸模取件时，也不会很顺利，同时，又增加后续退火工序的能耗，因此，这也不是最佳解决的办法。本发明的涨紧芯机构解决了上述问题，可轻松、自如的取出或放下电机壳部件制品。
再进一步，所述的涨紧芯机构的液压油缸系统远离丝杠一端设置滑动环，可依靠滑动环将其移动到网链输送机上空。
进一步，所述的保温料仓底端开设下料口，相应于所述的下料口设置气动阀门板，所述的气动阀门板由气动阀门缸驱动，以控制下料口的开合。
进一步，所述的加料装置包括相应于所述的造型下模具设置的滑动保温底板和容积给料真空盒，相应于所述的容积给料真空盒设置给料推拉液压缸，可推动容积给料真空盒沿滑动保温底板滑动到造型下模具的上方。
再进一步，容积给料真空盒为双层304不锈钢材质，内外真空状，具有保温功能。
再进一步，滑动保温底板的中间部分为绝热材料板，上层为6mm厚的304不锈钢板，防止温热粉末散热。
进一步，还包括设置于造型液压机与高温加热炉之间、高温加热炉与热压液压机之间、以及热压液压机和退火炉之间的机械手，所述的机械手上设置机械手夹持器,用于制品的夹持。
进一步，所述的高温加热炉设置中频感应加热线圈。
进一步，相应于高温加热炉设置推料往复油压缸，用于将造型坯料块推入高温加热炉。
进一步，所述的退火炉设置马弗炉管。
进一步，保温料仓外部包覆者硅酸铝保温棉，防止散热。
本发明的另一个目的是提供一种可通过上述装置实现的还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的方法，其包括如下步骤：
s1.还原铁粉末定量计量加入造型液压机的模腔内，在4.5～5t/cm2压强下，进行温压造型，得造型坯料块；
s2.将步骤s1获得的造型坯料块进行气氛保护加热到1140～1200℃；
s3.使用热压液压机，在1.2～2.2t/cm2压强下，对步骤s2获得的造型坯料块进行热挤压，经退火炉烧结退火后，得到深管状机械零部件制品。
进一步，步骤s1中，温压造型使造型坯料块的密度达到5.5～6.2t/m3；步骤s3中，热挤压使深管状机械零部件制品的密度达到7.4～7.8t/m3。
温压和热挤压均进行低压强工作，是确保提高模具使用寿命的关键，是本发明的核心技术之一。
粉末冶金的冷压强度一般为6～7t/cm2，其模具使用寿命在上万次或几万次；而本发明专利温压的压强一般为4.5～5t/cm2，其模具使用寿命在10万次或20万次，但件产品按照10kg计算，模具价格按照2万元/套，其模具损耗仅为10～20元/t。
模锻方法的冲击压强在10t/cm2以上，模具使用寿命一般在在3000～4000次，一般情况下也不会超过上万次，模耗吨产品在100～150元/t。
粒子钢一次热锻压电梯配重铁块方法的压强在8～10t/cm2，模具使用寿命，也在3000～4000次，吨产品模耗在500～600元/t。
而本发明的热挤压的压强一般为1.2～2.2t/cm2，其模具使用寿命在10万次以上。因此，本发明即便是两次热压，其模具摊销的生产成本也仅为30～40元/t，其摊销的模具成本很低。
直接还原铁粉末的冷压压强一般由7t/cm2，改为温压时，温压压强可减少到的4.5t/cm2，同时，制品的密度由冷压密度一般最大为＜6.2t/m3，本发明要求温压，而其密度只要求达到5.5～6.2t/m3，只要满足造型块适中的强度要求即可，为后续高温热挤压的部件密度更高，强度更大，而打下基础；同时，冷压压强由7t/cm2降低到温压的4.5～5t/cm2，其模具使用寿命大大提高，其使用寿命可提高了数倍。
进一步，所述的还原铁粉末为直接还原铁粉末，其预先加热至620～680℃，经过二次还原、脱碳和退火。
采用优质多孔、柔软、压缩性能高的铁基直接还原铁(dri)粉末为主原料，是本发明核心技术之一。
原料主要采用tfe95～98％、ηfefe≥95％、c≤0.5％高品质的铁基还原铁(dri)，经打磨成粉末，细度要求优选为60～200目，当然越细越好，其来源简单、容易、广泛。
金属粉末或直接还原铁(dri)粉末，要求金属粉末化学成分稳定、纯度高(优质还原铁粉其全铁含量达tfe95～98％、ηfe≥98.0％、c≤0.5％)、杂质含量低、压缩性高、成型性好；还原铁粉细且多孔，松状密度小，呈不规则海绵形状，比表面积大、利于压制、挤压坯料，烧结性能高。因此，本专利要求选用优质铁基还原铁粉。
将品位tfe95～98％左右的直接还原铁打磨到60～200目，采用隔焰式外加热回转窑，先将直接还原铁(dri)粉末，隔焰加热到620～680℃，使其加热均匀的同时，通入氢气，进行二次再还原、脱碳、消除粉末内应力，使金属粉末柔软，气孔率高。再采用定量计量方法或容积给料方法，进行给料。
粉末温热退火可消除内应力。纯净的金属粉末在727℃时，开始发生金相组织的转化，也就是说其表面开始有液相发生趋势，简单的说，开始发生粘结。普通的直接还原铁粉末，由于含有c、si、mn、s、p及其它脉石杂质等，其表面开始发生液相的温度点还要再降低，因此，普通散状的直接还原铁粉末及金属铁粉末加热时，如要确保不结块，最高加热温度不应超过680℃左右，加热时间大约在30～50min。
为此，本发明采用品位tfe95～98％的直接还原铁(dri)粉末及其它金属铁粉末，细度为60～200目，越细越好，其加热温度最高达到680℃，否则，就会相互粘结结块或粘炉壁、结圈，不利于进行低压强温压造型。
本温热装置采用的是隔焰式外加热回转窑，可使用申请号：2020220005314【一种多功能复合式回转窑】，或者申请号：2020220005314【一种金属粉末双向回转式隔焰加热或二次还原装置】。可以充入纯h2强还原气体，它们除了具有保护还原铁粉末，防止其加热过程发生氧化现象，还可使还原铁粉末中尚残留少量的fe3o4继续和h2进行再还原反应，也以进一步提高金属铁的含量；还原铁的c含量一般在0.5％以上，当加热温度超过565.5℃时，h2对还原铁粉末中的fe3c会发生脱碳反应；当碳含量较高的金属粉末在500～550℃时，就已经退火了，从而，消除了还原铁块因破碎、磨粉等工序造成的粉末颗粒的内应力，同时，进一步优化了还原铁粉末的晶体球状程度，增加了还原铁粉末的韧性和松状流动性，自然增加了后续锻压部件制品后，金相组织的稳定性和致密性。
本装置完全可以替代粉末冶金的二次还原系统和装置，而且还原后的二次还原铁仍然为粉状，无需再进行二次破碎、磨粉，其物相结构，几乎达到冶金粉末压件的要求，也降低了对一次还原铁粉的物理要求，还可利用其显热直接温压造型。
进一步，步骤s3中的退火方法优选为将热挤压完成的制品(此时显热1100℃左右)放置于退火炉，1150～1200℃进行30～60min的烧结后，自由降温到900℃以下，持续1h以上，进行退火处理。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用直接还原铁(dri)粉末作为原料，其优质多孔、柔软、压缩、烧结性能高，有利于压制。
2、本发明的直接还原铁(dri)粉末经过温热退火，消除了内应力。同时，进一步优化了还原铁粉末的晶体球状程度，增加了还原铁粉末的韧性和松状流动性，自然增加了后续锻压部件制品后，金相组织的稳定性和致密性。并且，还原后的二次还原铁仍然为粉状，无需再进行二次破碎、磨粉，其物相结构，几乎达到冶金粉末压件的要求，也降低了对一次还原铁粉的物理要求，还可利用其显热直接温压造型。
3、本发明低压强进行温压造型，密度要求适中，将模具使用寿命提高了数倍。本发明的为了减少压强，增加模具使用寿命，其装置和方法分为温热温压造型和高温热挤压成型两步进行。确保满足了电机壳部件制品密度、强度和光洁度的同时，也多工序分减模具的压强，数倍增加模具使用寿命，大大降低模耗。
4、本发明通过涨紧芯装置轻松、自如的取出或放下电机壳部件制品，解决了以电机壳制品为代表的深管状机械零部件壁薄、外形复杂、易变形的问题，可保证取放过程中制品不变形。
5、本发明降低了运行成本。因本发明降低了模具损耗，经计算，本发明即便是两次热压，其模具摊销的生产成本也仅为30～40元/t，其摊销的模具成本很低。同时，本发明是热固状态制备机械零部件的方法，无需熔融法浇注，生产运行成本低，本专利制备的机械零部件毛坯其加工量很少或无需机加工，单件产品生产成本是传统铸造法的30％～50％，设备投资低，生产效率高，智能化操控高，因此，本发明生产运行中的成本很低，具有强大的生命力。
6、本发明可广泛应用于部件制品。本发明采用的是低温热固态挤压制备机械零部件的装置和方法，热挤压加工的机械零部件制品，完全可用于电机壳等深管状或柱状机械零部件毛坯的制备，而且，光洁度很高，几乎达到45#钢的材质，也几乎无需再进行机加工处理；还可应用于其它有色和非金属材料领域，应用领域非常广泛。
附图说明
图1为具体实施方式中总体生产线示意图；
图2为具体实施方式中还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置的示意图；
图3为具体实施方式中造型液压机的造型动作1示意图；
图4为中m处放大结构示意图；
图5为具体实施方式中造型液压机的造型动作2局部示意图；
图6为具体实施方式中造型液压机的造型动作3局部示意图；
图7为具体实施方式中造型液压机的造型动作4局部示意图；
图8为具体实施方式中造型液压机的造型动作5局部示意图；
图9为图8中a-a方向的剖面结构示意图；
图10为具体实施方式中造型液压机的造型动作6局部示意图；
图11为具体实施方式中机械手的结构示意图；
图12为具体实施方式中高温加热炉的结构示意图；
图13为具体实施方式中热压液压机的热压动作1示意图；
图14为具体实施方式中热压液压机的热压动作2局部示意图；
图15为具体实施方式中热压液压机的热压动作3局部示意图；
图16为具体实施方式中热压液压机的热压动作4局部示意图；
图17为具体实施方式中热压液压机的热压动作5局部示意图；
图18为具体实施方式中热压液压机的热压动作6局部示意图；
图19为具体实施方式中热压液压机的热压动作7局部示意图；
图20为具体实施方式中热压液压机的热压动作8局部示意图；
图21为具体实施方式中热压液压机的热压动作9局部示意图；
图22为涨紧芯机构在涨紧前的结构示意图；
图23为图22的b-b方向剖面结构示意图；
图24为涨紧芯机构在涨紧后的结构示意图；
图25为图24的c-c方向剖面结构示意图；
图26为退火炉示意图；
图中：1、保温料仓；2、温热还原铁粉；3、造型液压机；4、上冲模a；5、造型下模具；6、造型模套；7、模芯a；8、下模a；9、给料推拉液压缸；10、可推动容积给料真空盒；11、滑动保温底板；12、造型坯料块；13、机械手；14、高温加热炉；15、热压液压机；16、上冲模b；17、热压下模具；18、热压模套；19、模芯b；20、下模b；21、电机壳部件制品；22、液压机网链输送机；23、涨紧芯机构；24、退火炉；25、铁笼；26、料仓系统；27、除尘排烟系统；28、中间混料仓及给料机；29、隔焰式温热系统；
1-1、下料口；1-2、气动阀门板；1-3、气动阀门缸；
3-1、立柱a；3-2、液压机第二梁a；3-3、下顶缸a；3-4、液压机第三梁a；3-5、第三梁往复油缸a；；
13-1、机械手夹持器；
14-1、中频感应加热线圈；14-2、推料往复油压缸；
15-1、立柱b；15-2、液压机第二梁b；15-3、下顶缸b；15-4、液压机第三梁b；15-5、第三梁往复油缸b；
23-1、伸缩油缸；23-2、丝杆；23-3、电机底座块；23-4、电机驱动机构；23-5、主动齿轮；23-6、滑动被动齿轮；23-7、主动滑动块；23-8、被动滑动块；23-9、弧形涨紧板；23-10、主动支撑片；23-11、被动支撑片；23-12、连接轴；23-13、液压油缸机构；23-14、滑动环；23-15、丝杆螺母；
24-1、马弗炉管；
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置，如图1～26所示，按照工艺顺序依次包括保温料仓1、加料装置、造型液压机3、高温加热炉14、热压液压机15和退火炉24；
所述的保温料仓1底端开设下料口1-1，相应于所述的下料口设置气动阀门板1-2，所述的气动阀门板1-2由气动阀门缸1-3驱动。
所述的加料装置包括相应于所述的造型下模具5设置的滑动保温底板11和容积给料真空盒10，相应于所述的容积给料真空盒10设置给料推拉液压缸9，可推动容积给料真空盒10沿滑动保温底板11滑动到造型下模具的上方。
所述的造型液压机3与热压液压机15均包括四根立柱、固定于上固定梁的上顶缸、固定连接于上顶缸下端的推动端且可被上顶缸的推拉相对于立柱上下运动的液压机第二梁、设置于底部的下顶缸、液压机第三梁、第三梁往复油缸；所述的第三梁往复油缸为两个，其固定于下固定梁，且其顶杆连接液压机第三梁；所述的下顶缸固定于液压机的底部；
所述的液压机第二梁下端固定连接上冲模；
所述的下固定梁的上端垂直固定筒状的下模，所述的液压机第三梁开设通孔，其可容所述的下模穿过；所述的下顶缸固定设置于液压机底部，其顶杆穿过下固定梁，且穿入所述的下模的内腔；所述的下顶缸的顶杆的顶部固定连接模芯；
所述的造型液压机3的液压机第三梁上端固定设置造型模套6，所述的造型模套6内相应于所述的下模设置造型下模具5；
所述的热压液压机15的液压机第三梁上端固定设置热压模套18，所述的热压模套18内相应于所述的下模设置热压下模具17。
所述的高温加热炉14设置中频感应加热线圈14-1；相应于高温加热炉14设置推料往复油压缸14-2，用于将造型坯料块12推入高温加热炉14。
所述的退火炉24设置马弗炉管24-1。
上述装置还包括涨紧芯机构23；所述的涨紧芯机构23包括液压油缸系统，所述的液压油缸系统包括液压油缸机构23-13，所述的液压油缸机构23-13连接伸缩油缸23-1，所述的伸缩油缸23-1的推动端固定连接丝杆23-2；所述的伸缩油缸23-1的推动杆上固定连接电机底座块23-3，电机底座块23-3上固定设置电机驱动机构23-4；所述的电机驱动机构23-4的输出轴固定套接主动齿轮23-5，所述的丝杆23-2的螺纹部套设与其匹配的丝杆螺母23-15，所述的丝杆螺母23-15外套设与其匹配的滑动被动齿轮23-6，所述的滑动被动齿轮与主动齿轮23-5啮合；所述的丝杆23-2远离伸缩油缸23-1的一端套设可沿其延伸向运动的主动滑动块23-7；所述的丝杆23-2远离伸缩油缸23-1的末端通过轴承与连接轴23-12连接，所述的连接轴上套设可沿其运动的被动滑动块23-8；
所述的涨紧芯机构23还包括多个围成筒状、将被动滑动块23-8围在其中的弧形涨紧板23-9，所述的弧形涨紧板23-9靠近主动滑动块23-7的一端与主动支撑片23-10的一端铰接，所述的主动支撑片23-10的另一端与所述的主动滑动块23-7铰接；所述的弧形涨紧板23-8与被动支撑片23-11的一端铰接，所述的被动支撑片23-11的另一端与被动滑动块23-8铰接；
所述的液压油缸机构23-13远离丝杠23-2的一端设置滑动环23-14。
上述装置还包括设置于造型液压机3与高温加热炉14之间、高温加热炉14与热压液压机15之间、以及热压液压机15和退火炉24之间的机械手13，所述的机械手上设置机械手夹持器13-1。
使用上述装置制备电机壳部件制品。还原铁粉末依次经过料仓系统26、除尘排烟系统27、中间混料仓及给料机28、隔焰式温热系统29，开始进行目标产品的制造。
采用tfe95.82％、ηfe98.15％、c0.48％、细度120～200目细度的还原铁粉8.2kg，装入直径￠219mm×2m的隔焰式回转窑内，一端通入纯氢，流量为2ml/min，采用硅碳棒进行隔焰式加热到630℃，加热时间为40min后，停炉，将其储入保温料仓1。
温热温压造型过程如图3-10所示。提前采用气割枪将造型下模具5的内腔烘烤到400～500℃；温热还原铁粉从保温料仓1的下料口1-1落下，进入可推动容积给料真空盒10，在给料推拉液压缸9的推动下沿滑动保温底板来到造型下模具5的上方，完成给料(此时模芯a7位于造型下模5内)；造型液压机3的上顶缸推动液压机第二梁a3-2,使其相对于立柱a3-2下的上冲模a4下行，进行温压，压强保持在4.5t/cm2，然后，上冲模a4上行，下顶缸a3-3拉动模芯a7先下行，第三梁往复油缸a3-5拉动液压机第三梁a3-4并带动造型下模具5和造型模套5然后再下行；下模a8不动，相对托出造型坯料块12。
采用机械手13的机械手夹持器13-1，将造型坯料块12放置于中频感应加热线圈14-1内，在气氛保护下再进一步加热到1150℃。
高温热挤压成型过程如图12-21所示。将1150℃的造型坯料块12放置在热压液压机15的热压下模具17和模芯b19之间，液压机第二梁b15-2沿立柱b15-1带动上冲模b16下行到设定位置，压强保持在2.2t/cm2，然后再上行；涨紧芯机构23的伸缩油缸23-1驱动涨紧芯机构23下行，电机驱动机构23-4通过主动齿轮23-5使滑动被动齿轮23-6带动丝杆螺母23-15旋转，丝杆螺母23-15推动主动滑动块23-7一起向前运动5～15mm，从而使主动支撑片23-10角度变化，立足于被动滑动块23-8，使弧形涨紧板23-9向外涨紧3～5mm，撑住电机壳部件制品21的内孔壁，使电机壳部件制品21的内孔与弧形涨紧板23-9成为紧密接触，不松动；然后，下顶缸b15-3拉动模芯b19先下行,第三梁往复油缸b15-5带动液压机第三梁b15-4及热压模套18和热压下模具17再下行，下顶缸b15-3和下模b20不动，相对托出了电机壳部件制品21；将紧芯机构23连带电机壳部件制品21放置在液压机网链输送机22上空，使电机驱动机构23-4通过齿轮传动，使丝杠螺母23-15在丝杆23-2上向后运动，和主动滑动块23-7一起向后运动5～15mm；同时，带动主动支撑片23-10和被动支撑片23-11，使弧形涨紧板向内压缩3～5mm，涨紧芯机构23松开。完好无损地落在液压机网链输送机22上。
采用机械手13的机械手夹持器13-1，将电机壳部件制品21放置在退火炉24的马弗炉管24-1内，经1200℃烧结40min后，将电机壳部件制品21装入铁笼25，自由缓慢降温到900℃以下，持续1h以上，进行退火处理。
电机壳部件制品21冷却后，经检测：其密度为7.74t/m3、拉伸强度为62mpa。
实施例2
与实施例1的区别如下：
采用tfe96.22％、ηfe97.96％、c0.51％、细度120～200目细度的还原铁粉8.3kg，装入直径￠219mm×2m的隔焰式回转窑内，一端通入纯氢，流量为2.5ml/min，采用硅碳棒进行隔焰式加热到638℃，加热时间为40min后，停炉，将其储入保温料仓1。
温热温压造型过程中，温压的压强保持在4.4t/cm2。
造型坯料块12在中频感应加热线圈14-1内加热到1160℃。
高温热挤压成型过程中，热挤压的压强保持在1.8t/cm2。
退火过程中，经1200℃烧结45min后，将电机壳部件制品21装入铁笼25，自由缓慢降温到850℃以下，持续1h以上，进行退火处理。
电机壳部件制品21冷却后，经检测：其密度为7.67t/m3、拉伸强度为59.8mpa。
实施例3
与实施例1的区别如下：
采用tfe97.16％、ηfe98.35％、c0.52％、细度120～200目细度的还原铁粉8.25kg，装入直径￠219mm×2m的隔焰式回转窑内，一端通入纯氢，流量为2.2ml/min，采用硅碳棒进行隔焰式加热到650℃，加热时间为35min后，停炉，将其储入保温料仓1。
温热温压造型过程中，温压的压强保持在4.5t/cm2。
造型坯料块12在中频感应加热线圈14-1内加热到1140℃。
高温热挤压成型过程中，热挤压的压强保持在2.0t/cm2。
退火过程中，经1170℃烧结40min后，将电机壳部件制品21装入铁笼25，自由缓慢降温到900℃以下，持续1h以上，进行退火处理。
电机壳部件制品21冷却后，经检测：其密度为7.69t/m3、拉伸强度为60.4mpa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的装置，其特征在于，按照工艺顺序依次包括保温料仓(1)、加料装置、造型液压机(3)、高温加热炉(14)、热压液压机(15)和退火炉(24)；
所述的造型液压机(3)与热压液压机(15)均包括四根立柱、固定于上固定梁的上顶缸、固定连接于上顶缸下端且可相对于立柱上下运动的液压机第二梁、下顶缸、液压机第三梁、第三梁往复油缸；所述的第三梁往复油缸为两个，其固定于下固定梁，且其顶杆连接液压机第三梁；
所述的液压机第二梁下端固定连接上冲模；
所述的下固定梁的上端垂直固定筒状的下模，所述的液压机第三梁开设通孔，其可容所述的下模穿过；所述的下顶缸固定设置于液压机底部，其顶杆穿过下固定梁，且穿入所述的下模的内腔；所述的下顶缸的顶杆的顶部固定连接模芯；
所述的造型液压机(3)的液压机第三梁上端固定设置造型模套(6)，所述的造型模套(6)内相应于所述的下模设置造型下模具(5)；
所述的热压液压机(15)的液压机第三梁上端固定设置热压模套(18)，所述的热压模套(18)内相应于所述的下模设置热压下模具(17)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括涨紧芯机构(23)；
所述的涨紧芯机构(23)包括液压油缸系统，所述的液压油缸系统包括液压油缸机构(23-13)，所述的液压油缸机构(23-13)连接伸缩油缸(23-1)，所述的伸缩油缸(23-1)的推动端固定连接丝杆(23-2)；所述的伸缩油缸(23-1)的推动杆上固定连接电机底座块(23-3)，电机底座块(23-3)上固定设置电机驱动机构(23-4)；所述的电机驱动机构(23-4)的输出轴固定套接主动齿轮(23-5)，所述的丝杆(23-2)的螺纹部套设与其匹配的丝杆螺母(23-15)，所述的丝杆螺母(23-15)外套设与其匹配的滑动被动齿轮(23-6)，所述的滑动被动齿轮(23-6)与主动齿轮(23-5)啮合；所述的丝杆(23-2)远离伸缩油缸(23-1)的一端套设可沿其延伸向运动的主动滑动块(23-7)；
所述的丝杆(23-2)远离伸缩油缸(23-1)的末端通过轴承与连接轴(23-12)连接，所述的连接轴上套设可沿其运动的被动滑动块(23-8)；
所述的涨紧芯机构(23)还包括多个围成筒状、将被动滑动块(23-8)围在其中的弧形涨紧板(23-9)，所述的弧形涨紧板(23-9)靠近主动滑动块(23-7)的一端与主动支撑片(23-10)的一端铰接，所述的主动支撑片(23-10)的另一端与所述的主动滑动块(23-7)铰接；所述的弧形涨紧板(23-8)与被动支撑片(23-11)的一端铰接，所述的被动支撑片(23-11)的另一端与被动滑动块(23-8)铰接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的保温料仓(1)底端开设下料口(1-1)，相应于所述的下料口设置气动阀门板(1-2)，所述的气动阀门板(1-2)由气动阀门缸(1-3)驱动。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的加料装置包括相应于所述的造型下模具(5)设置的滑动保温底板(11)和容积给料真空盒(10)，相应于所述的容积给料真空盒(10)设置给料推拉液压缸(9)，可推动容积给料真空盒(10)沿滑动保温底板(11)滑动到造型下模具的上方。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括设置于造型液压机(3)与高温加热炉(14)之间、高温加热炉(14)与热压液压机(15)之间、以及热压液压机(15)和退火炉(24)之间的机械手(13)，所述的机械手上设置机械手夹持器(13-1)。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的高温加热炉(14)设置中频感应加热线圈(14-1)。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的退火炉(24)设置马弗炉管(24-1)。
8.一种还原铁粉末热挤压深管状机械零部件的方法，使用如权利要求1～7任一项所述的装置实现，其特征在于，包括如下步骤：
s1.还原铁粉末定量计量加入造型液压机的模腔内，在4.5～5t/cm2压强下，进行温压造型，得造型坯料块；
s2.将步骤s1获得的造型坯料块进行气氛保护加热到1140～1200℃；
s3.使用热压液压机，在1.2～2.2t/cm2压强下，对步骤s2获得的造型坯料块进行热挤压，经退火炉烧结退火后，得到深管状机械零部件制品。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤s1中，温压造型使造型坯料块的密度达到5.5～6.2t/m3；步骤s3中，热挤压使深管状机械零部件制品的密度达到7.4～7.8t/m3。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述的还原铁粉末为直接还原铁粉末，其预先加热至620～680℃，经过二次还原、脱碳和退火。
技术总结