CN102974822A - 热压模具及利用该热压模具制备铝铁合金药型罩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用热压模具制备铝铁合金药型罩的方法。首先利用制备铝铁合金药型罩的热压模具：球面凸模（1）、球面凹模（2）、托盘（3）、装粉帽（4）、外套（5）和限高板（6），完成高纯度的金属铝粉和金属铁粉原料的成型；然后将装有粉料的模具放入烧结炉中，在一定温度、压力、保护气氛下烧结；最后经冷却脱膜，制成铝铁合金药型罩。通过本发明的方法，可以制备出性能良好，尺寸精确的铝铁合金药型罩，减少了后续机加工量，节约了金属粉末原料，降低了成本。

Description

热压模具及利用该热压模具制备铝铁合金药型罩的方法
技术领域
 本发明属于粉末药型罩领域，提供一种用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，及用该模具制备铝铁合金药型罩的方法。
背景技术
药型罩是空心装药爆破战斗部中的重要金属部件。当战斗部中的炸药引爆之后，药型罩形成射流或弹丸侵彻各种装甲、工事目标。因此，药型罩的形状和构成药型罩的金属材料的性能直接影响侵彻效果。
药型罩有两大基本类型，即角度小于70°的锥形药型罩和角度大于120°的盘形或球缺形药型罩。当炸药引爆之后，锥形罩内表面形成轴向射流，而外表面材料朝与射流相反的方向形成一个大的杵体，射流头部速度超过10km/s。采用这种药型罩的战斗部适宜攻击较厚的装甲或工事目标。当炸药引爆之后，盘形或球缺形药型罩向前翻转，形成弹丸。它们的应变速率和应变比锥形罩的低得多，但破孔较大。因此，适宜攻击较薄的装甲或工事目标。
经过反复试验证明：铁药型罩对混凝土工事目标造成的毁伤孔径偏小、深度过深；纯铝药型罩对混凝土工事目标造成的毁伤孔径偏大、深度较浅。因此，能够找到密度介于铁和铝之间的材料或者合金对于制造对混凝土毁伤性能好的药型罩具有重大意义。
药型罩的制造方法有很多，国内外传统的药型罩制造方法主要有:车削成形、冲压成形、旋压成形、锻造成形等。近年来，国内外为满足药型罩其内在性能要求，相继开发出一些药型罩制的新技术和新工艺，主要有：电铸工艺、冷挤压成型工艺、摆碾成形工艺等。粉末冶金法制备药型罩也是近来研究的热点。如果方法得当，采用粉末冶金方法可以制造出近净成形的产品，从而减少原料的消耗，降低成本，这尤其对于比较贵重金属材料的零件的制造具有较大的实际意义。
发明内容
本发明的目的是研究一种利用热压模具制备铝铁合金药型罩的方法，以能够制备出尺寸精确，对混凝土毁伤孔径大、深度深的铁铝合金药型罩。
为实现上述目的，本发明提供一种用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，所述模具包括：球面凸模、球面凹模、托盘、装粉帽、外套和限高板，其特征在于：在使用时将球面凸模和托盘拼装在一起，之后连同插入限高板的球面凹模分别从外套两端压入至合适位置，从球面凹模的装粉孔装入所需金属粉末后，将装粉帽和球面凹模拼装在一起。
进一步地，所述的球面凸模是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，球面在热处理后磨光至R0.8（R：粗糙度） ，其余表面为R1.6 （R：粗糙度）；球面凸模在使用时和托盘拼装在一起。
进一步地，所述的球面凹模是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，上面开有阶梯式的装粉孔，侧面开有环形限高板槽，凹球面和侧面在热处理后磨光至R0.8（R：粗糙度） ，其余表面为R1.6 （R：粗糙度）； 球面凹模在使用时和装粉帽、限高板拼装在一起。
进一步地，所述的托盘是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，托盘外侧面、内孔表面以及上表面在热处理后磨光至R0.8（R：粗糙度） ，其余表面为R1.6（R：粗糙度） ；托盘在使用时和球面凸模拼装在一起。
进一步地，所述的装粉帽是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，装粉帽在使用时和球面凹模拼装在一起。
进一步地，所述的外套是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，内表面在热处理后磨光至R0.8 （R：粗糙度），其余表面为R1.6（R：粗糙度）；使用时将拼装好的【球面凸模+托盘】和球面凹模分明别从两端压入其中。
进一步地，所述的限高板是用 T45 或者其他调质钢加工而成，一侧有方便夹取的通孔，表面粗糙度为R1.6 （R：粗糙度）；限高板在使用时插入球面凹模侧面的环形限高板槽内，用以控制、调节球面凹模压入外套的深度。
本发明还提供一种利用热压模具制备铝铁合金药型罩的方法，具体步骤如下：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、目数为80--400的金属铝粉末和纯度为99.9%、目数为200—400的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占20~80%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料。
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实。
  （3）烧结：将装完粉的模具放入烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力3～5 MPa、温度580～620 ℃下烧结30～100 min。 
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具连同烧结好的粉末合金药型罩一同取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模。
   （5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，用刷子除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。
 
本发明的一种利用热压模具制备铝铁合金药型罩的方法，其突出优点在于：可以根据具体需要灵活地调节金属铁粉和金属铝粉原料的重量比例，以便调节粉末合金药型罩的密度；可以制备出近净成形的粉末合金药型罩，并能减少原料的损耗和机加工处理，降低了成本；可以使制备工艺流程简单，操作方便，省时省力，制备周期缩短。
 
附图说明
图1是本发明中用于制备铝铁合金药型罩的热压模具示意图；
图2是本发明热压模具中球面凸模示意图；
图3是本发明热压模具中球面凹模示意图；
图4是本发明热压模具中托盘示意图；
图5是本发明热压模具中装粉帽示意图；
图6是本发明热压模具中外套示意图；
图7是本发明热压模具中限高板俯视图；
图8是本发明中铝铁合金药型罩的外形示意图；
其中，
1.        球面凸模 5.外套
2.球面凹模 6.限高板
3.托盘 7. 装粉孔
4.装粉帽 8. 限高板槽
具体实施方式
实施例1
结合附图对本发明做如下详述：
图1是本发明中用于制备铝铁合金药型罩的热压模具示意图。如图1所示，用于制备铝铁合金药型罩的热压模具包括：球面凸模1（图2）、球面凹模2(图3)、托盘3（图4）、装粉帽4（图5）、外套5（图6）和限高板6（图7）。除限高板6使用T45或者其他调质钢外，其余部分均用4Cr14MioV或者其它模具钢，热处理后磨光至R0.8（R：粗糙度） ，其余表面为R1.6 （R：粗糙度）。在使用时将球面凸模1和托盘3拼装在一起，之后连同球面凹模2分别从外套5两端压入至合适位置；把限高板6插入球面凹模2侧面的环形限高板槽8（图3）中，将垫片置于限高板6和外套5之间以固定球面凹模2压入外套5的深度；从球面凹模2的装粉孔7（图3）装入所需金属粉末后，将装粉帽4和球面凹模2拼装在一起；取出垫片，进行制备粉末药型罩的烧结操作。
利用热压模具制备铝铁合金药型罩的具体步骤：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、80目的金属铝粉末和纯度为99.9%、325目的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占30%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料。
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实。
  （3）烧结：将装完粉的模具放入附图2的烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力5 MPa/cm2、温度600 ℃下烧结90 min。 
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模，获得铝铁合金药形罩，见附图8。
（5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，用刷子除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。图8是本发明中铝铁合金药型罩的外形示意图
实施例2
所用热压模具与具体实施例1相同。
利用热压模具制备铝铁合金药型罩的具体步骤：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、200目的金属铝粉末和纯度为99.9%、200目的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占50%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料。
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实。
  （3）烧结：将装完粉的模具放入附图2的烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力4 MPa/cm2、温度600 ℃下烧结60min。 
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模，获得铝铁合金药形罩，见附图8。
（5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，用刷子除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。图8是本发明中铝铁合金药型罩的外形示意图.
实施例3
  所用热压模具与具体实施例1相同。
利用热压模具制备铝铁合金药型罩的具体步骤：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、325目的金属铝粉末和纯度为99.9%、325目的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占70%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料。
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实。
  （3）烧结：将装完粉的模具放入附图2的烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力3 MPa/cm2、温度620 ℃下烧结30 min。 
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模，获得铝铁合金药形罩，见附图8。
（5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，用刷子除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。图8是本发明中铝铁合金药型罩的外形示意图
实施例4
所用热压模具与具体实施例1相同。
利用热压模具制备铝铁合金药型罩的具体步骤：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、325目的金属铝粉末和纯度为99.9%、325目的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占75%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料。
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实。
  （3）烧结：将装完粉的模具放入附图2的烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力3 MPa/cm2、温度620 ℃下烧结 30min。 
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模，获得铝铁合金药形罩，见附图8。
（5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，用刷子除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。图8是本发明中铝铁合金药型罩的外形示意图。

Claims (8)

1.一种用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，它是由球面凸模（1）、球面凹模（2）、托盘（3）、装粉帽（4）、外套（5）和限高板（6）组成，其特征在于：在使用时将球面凸模（1）和托盘（3）拼装在一起，之后连同插入限高板（6）的球面凹模（2）分别从外套（5）两端压入至合适位置，从球面凹模（2）的装粉孔（7）装入所需金属粉末后，将装粉帽（4）和球面凹模（2）拼装在一起。
2.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述球面凸模（1）是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，球面在热处理后磨光至粗糙度R为0.8 ，其余表面为R1.6；球面凸模在使用时和托盘（3）拼装在一起。
3.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述球面凹模（2）是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，上面开有阶梯式的装粉孔（7），侧面开有环形限高板槽（8），凹球面和侧面在热处理后磨光至R0.8 ，其余表面为R1.6； 球面凹模在使用时和装粉帽（4）、限高板（6）拼装在一起。
4.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述托盘（3）是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，托盘外侧面、内孔表面以及上表面在热处理后磨光至R0.8 ，其余表面为R1.6 ；托盘在使用时和球面凸模（1）拼装在一起。
5.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述的装粉帽（4）是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，装粉帽在使用时和球面凹模（2）拼装在一起。
6.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述的外套（5）是用 4Cr14MoV 或者其他模具钢加工而成，内表面在热处理后磨光至R0.8 ，其余表面为R1.6 ；使用时将拼装好的球面凸模（1）和托盘（3）与球面凹模（2）分明别从两端压入其中。
7.根据权利要求 1 所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，其特征在于：所述的限高板（6）是用 T45 或者其他调质钢加工而成，一侧有方便夹取的通孔，表面粗糙度为R1.6 ；限高板在使用时插入球面凹模（2）侧面的环形限高板槽（8）内，用以控制、调节球面凹模压入外套（5）的深度。
8. 一种利用热压模具制备铝铁合金药型罩的方法，其特征在于，采用所述的用于制备铝铁合金药型罩的热压模具，该方法包括以下步骤：
（1）混合金属粉末：将纯度为99.9%、目数为80--400的金属铝粉末和纯度为99.9%、目数为200—400的金属铁粉末按照铝粉重量百分比占20~80%的比例，装入粉末混合机中混合30 min，获得混合均匀金属铝铁粉末原料；
  （2）装粉：将混合好的上述金属粉末原料装入表面均匀连续涂有石墨聚乙烯醇浆料薄层的上述热压模具中，要求在装入过程中不断敲打模具外侧，以使模具内金属粉末分布均匀密实；
  （3）烧结：将装完粉的模具放入烧结炉中，通入还原性或者惰性气体，在压力3～5 MPa、温度580～620 ℃下烧结30～100 min；
   （4）脱模：当烧结炉内的温度降到室温后，将模具取出，用脱模棒和脱模套在压力机上进行脱模，获得铝铁合金药形罩；
   （5）后续处理：对得到的铝铁合金药型罩，除掉粘结在表面的石墨粉，进行简单的机加工以达到设计要求的尺寸。
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