CN103231129A - 一种板牙架及其温压工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，所述架体由以下重量百分比的组分组成：Cu：1％～4％；C：0.6％～0.9％；S：0.1％～0.3％；其他杂质：≤2％；Fe：余量。还公开了板牙架的温压工艺，在烧结工序中，采用逐渐升温的加热方式，将加热部分分为三个加热区，有助于将混料工序中添加的超级润滑剂挥发掉，有效防止了压制件在煅烧过程中的开裂及表面起鼓问题，提高了温压制品的质量，并且逐步升温的方式，也提高了温压制品由内至外的硬度及使用强度。

Description

一种板牙架及其温压工艺

技术领域

本发明涉及手动工具技术领域，尤其涉及一种用于夹持板牙用于加工外螺纹的手工旋转工具板牙架及用于生产该板牙架的温压工艺。

背景技术

板牙架，是用以夹持板牙并用来加工外螺纹的手工旋转工具。该螺纹加工工具一般的结构包括用来夹持板牙的架体，以及连接在架体两端并用来旋转带动架体转动的手柄杆。传统的板牙架，手柄杆材料一般选择45号钢，架体一般采用锌合金材料，锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆、抛光、研磨等。熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。有很好的常温机械性能和耐磨性。熔点低，在385℃熔化，容易压铸成型。

现有板牙架架体的制备方法主要是锌合金及高碳钢材质为主，其中锌合金的成型工艺主要为压铸，但该制备方法的缺点是：成品率低、生产周期长、生产效率低、机械化程度不高，能源消耗大，且压铸成型的架体密度和强度较低，导致产品的质量不稳定，蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。

高碳钢材质的成型工艺主要为锻压，虽然高碳钢具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限(尤其是缺口疲劳极限)，切削性能尚可，满足板牙架架体的使用要求，但该制备方法的缺点是：生产周期长、能源消耗大，且主要问题是生产成本较高，价格是该材质用于板牙架架体的主要考虑问题，不但影响企业利润，也不利于节能减排及可持续发展的战略思想。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本低廉、配比合理、密度、强度及使用性能均大大提高，有效延长了使用寿命、绿色环保且对环境无污染的板牙架，本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种成品率高、产品质量稳定、生产周期短、生产效率高、机械化程度高且能源消耗小的板牙架的温压工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   1％～4％；

C：                    0.6％～0.9％；

S：                    0.1％～0.3％；

其他杂质：             ≤2％；

Fe：                   余量。

上述的板牙架，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   2％；

C：                    0.85％；

S：                    0.2％；

其他杂质：             ≤2％；

Fe：                   余量。

上述的板牙架，所述其他杂质为P与Mo的混合物。

上述的板牙架，所述其他杂质含量中，P：0.1～0.3％，Mo：0.5～1.5％。

上述的板牙架，所述手柄杆采用45#钢冷拔成型后通过QPQ低温渗氮工艺制成。

一种生产板牙架的温压工艺，包括如下步骤：

(1)、配料工序：将各组分按比例在PCS-18型自动配料系统自动配料设备中进行配料；

(2)、混料工序：进行干法混料，将按比例混合的具有各组份的合金粉入混料机，混料时间8～10分钟，混料温度20～30℃，形成混料；

(3)、压制成型工序：采用温压等比模压法工艺一次成型，设备是四柱压机，压强设定在550～650Mpa，温压时间2～6s，温压温度90～120℃，压制成型后密度为6.9～7.2g/cm³；

(4)、烧结工序：将压制成型后的产品进入一体式烧结炉，在N₂保护气氛的条件下煅烧，煅烧温度1120～1140℃，总烧结时间8h，所述煅烧分为低温区、中温区及高温区，所述各区温度及煅烧时间分别设置为：500～600℃，1～3h；600～900℃，4～5h；900～1140℃，1～2h；

(5)、后处理工序：将烧结成型后的产品冷却后进行变形孔的整形、后续加工、表面蒸汽处理及浸油。

上述的板牙架的温压工艺，所述步骤(2)混料工序中，在合金粉内添加超级润滑剂及机械油。

上述的板牙架的温压工艺，所述超级润滑剂选择硬脂酸锌，机械油选择46#机油。

上述的板牙架的温压工艺，所述步骤(4)的烧结工序中，在烧结的高温区完成高温烧结后，在保护气氛下，在冷却循环水的环境中空冷，所述空冷时间2～4h。

上述的板牙架的温压工艺，所述步骤(4)的烧结工序中，高温区的煅烧温度选择1120℃。

本发明板牙架及其温压工艺的优点是：

(1)、由于粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

所以，本发明采用温压工艺，该温压工艺与传统的压铸及锻压工艺相比，能够节约能源、提高板牙架架体的密度及使用强度，价格大幅低于高碳钢体，即大大降低了生产成本，采用生产线形式，提高了生产效率，充分体现了节能降耗的原则。

本发明使用的原材料是无毒无害的，使用过程中不会给环境造成污染，制造过程中出现的废品也不会污染环境，没有重金属化合物，是一种非常绿色环保的产品。

总之，本发明板牙架具有密度大、强度高、绿色环保、对环境无污染，以及使用寿命长等优点。其温压工艺具有成品率高，产品质量稳定，机械化程度高，生产周期短，生产效率高，以及能源消耗小等优点。

(2)、配方组分解析：

提高生产效率、密度及生产质量的选择：本发明在混料过程中，添加超级润滑剂硬脂酸锌及机械油46#机油，大大提高了混料的混合均匀度，使得合金粉分布均匀不结层，有效提高了温压制品的密度和硬度，提高了产品强度，且在温压过程中，对压制模具起到了润滑的作用，有助于温压工序完成后产品的脱模，提高了生产效率，节约了时间。

(3)、温压工艺解析：

a、在烧结工序中，采用逐渐升温的加热方式，将加热部分分为三个加热区，有助于将混料工序中添加的超级润滑剂挥发掉，有效防止了压制件在煅烧过程中的开裂及表面起鼓问题，提高了温压制品的质量，并且逐步升温的方式，也提高了温压制品由内至外的硬度及使用强度。

b、烧结后采用保护气氛下循环水空冷的处理，提高了温压制品的机械性能，防止了高温氧化对温压制品的损坏。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明；

实施例1：

一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   1％～4％；

C：                    0.6％～0.9％；

S：                    0.1％～0.3％；

P：                    0.1％；

Mo：                   0.5％

Fe：                   余量。

手柄杆采用45#钢冷拔成型后通过QPQ低温渗氮工艺制成。

一种生产板牙架的温压工艺，包括如下步骤：

(1)、配料工序：将各组分按比例在PCS-18型自动配料系统自动配料设备中进行配料；

(2)、混料工序：进行干法混料，将按比例混合的具有各组份的合金粉入混料机，在合金粉内添加超级润滑剂硬脂酸锌，机械油46#机油，混料时间8分钟，混料温度20℃，形成混料；

(3)、压制成型工序：采用温压等比模压法工艺一次成型，设备是四柱压机，压强设定在550Mpa，温压时间2s，温压温度90℃，压制成型后密度为6.9g/cm³；

(4)、烧结工序：将压制成型后的产品进入一体式烧结炉，在N₂保护气氛的条件下煅烧，煅烧温度1120℃，总烧结时间8h，所述煅烧分为低温区、中温区及高温区，所述各区温度及煅烧时间分别设置为：500～600℃，1h；600～900℃，5h；900～1140℃，2h，。在烧结的高温区完成高温烧结后，在保护气氛下，在冷却循环水的环境中空冷，所述空冷时间2h；

(5)、后处理工序：将烧结成型后的产品冷却后进行变形孔的整形、后续加工、表面蒸汽处理及浸油。

在该步骤烧结工序中，高温区的煅烧温度优先选择1120℃

实施例2：

一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   2％；

C：                    0.85％；

S：                    0.2％；

P：                    0.2％；

Mo：                   1％

Fe：                   余量。

手柄杆采用45#钢冷拔成型后通过QPQ低温渗氮工艺制成。

一种生产板牙架的温压工艺，包括如下步骤：

(1)、配料工序：将各组分按比例在PCS-18型自动配料系统自动配料设备中进行配料；

(2)、混料工序：进行干法混料，将按比例混合的具有各组份的合金粉入混料机，在合金粉内添加超级润滑剂硬脂酸锌，机械油46#机油，混料时间9分钟，混料温度25℃，形成混料；

(3)、压制成型工序：采用温压等比模压法工艺一次成型，设备是四柱压机，压强设定在600Mpa，温压时间4s，温压温度105℃，压制成型后密度为7.0g/cm³

(4)、烧结工序：将压制成型后的产品进入一体式烧结炉，在N₂保护气氛的条件下煅烧，煅烧温度1130℃，总烧结时间8h，所述煅烧分为低温区、中温区及高温区，所述各区温度及煅烧时间分别设置为：500～600℃，2h；600～900℃，4h；900～1140℃，2h，在该步骤在烧结的高温区完成高温烧结后，在保护气氛下，在冷却循环水的环境中空冷，所述空冷时间3h；

(5)、后处理工序：将烧结成型后的产品冷却后进行变形孔的整形、后续加工、表面蒸汽处理及浸油。

在烧结工序中，高温区的煅烧温度优先选择1120℃。

实施例3：

一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   4％；

C：                    0.9％；

S：                    0.3％；

P：                    0.3％；

Mo：                   1.5％

Fe：                   余量。

手柄杆采用45#钢冷拔成型后通过QPQ低温渗氮工艺制成。

一种生产板牙架的温压工艺，包括如下步骤：

(1)、配料工序：将各组分按比例在PCS-18型自动配料系统自动配料设备中进行配料；

(2)、混料工序：进行干法混料，将按比例混合的具有各组份的合金粉入混料机，在合金粉内添加超级润滑剂硬脂酸锌，机械油46#机油，混料时间10分钟，混料温度30℃，形成混料；

(3)、压制成型工序：采用温压等比模压法工艺一次成型，设备是四柱压机，压强设定在650Mpa，温压时间6s，温压温度120℃，压制成型后密度为7.2g/cm³；

(4)、烧结工序：将压制成型后的产品进入一体式烧结炉，在N₂保护气氛的条件下煅烧，煅烧温度1130℃，总烧结时间8h，所述煅烧分为低温区、中温区及高温区，所述各区温度及煅烧时间分别设置为：500～600℃，3h；600～900℃，4h；900～1140℃，1h，在该步骤在烧结的高温区完成高温烧结后，在保护气氛下，在冷却循环水的环境中空冷，所述空冷时间4h；

(5)、后处理工序：将烧结成型后的产品冷却后进行变形孔的整形、后续加工、表面蒸汽处理及浸油。

在烧结工序中，高温区的煅烧温度优先选择1120℃。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种板牙架，包括一用于容纳并固定板牙的架体，在架体上设有对称的向外伸出的手柄杆，其特征在于：所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   1％～4％；

C：                    0.6％～0.9％；

S：                    0.1％～0.3％；

其他杂质：             ≤2％；

Fe：                   余量。

2.根据权利要求1所述的板牙架，其特征是，所述架体由以下重量百分比的组分组成：

Cu：                   2％；

C：                    0.85％；

S：                    0.2％；

其他杂质：             ≤2％；

Fe：                   余量。

3.根据权利要求1或2所述的板牙架，其特征是：所述其他杂质为P与Mo的混合物。

4.根据权利要求3所述的板牙架，其特征是：所述其他杂质含量中，P：0.1～0.3％，Mo：0.5～1.5％。

5.根据权利要求4所述的板牙架，其特征是：所述手柄杆采用45#钢冷拔成型后通过QPQ低温渗氮工艺制成。

6.一种生产如权利要求1、2、3、4或5任意一项所述的板牙架的温压工艺，其特征是，包括如下步骤：

(1)、配料工序：将各组分按比例在PCS-18型自动配料系统自动配料设备中进行配料；

(2)、混料工序：进行干法混料，将按比例混合的具有各组份的合金粉入混料机，混料时间8～10分钟，混料温度20～30℃，形成混料；

(3)、压制成型工序：采用温压等比模压法工艺一次成型，设备是四柱压机，压强设定在550～650Mpa，温压时间2～6s，温压温度90～120℃，压制成型后密度为6.9～7.2g/cm³；

(4)、烧结工序：将压制成型后的产品进入一体式烧结炉，在N₂保护气氛的条件下煅烧，煅烧温度1120～1140℃，总烧结时间8h，所述煅烧分为低温区、中温区及高温区，所述各区温度及煅烧时间分别设置为：500～600℃，1～3h；600～900℃，4～5h；900～1140℃，1～2h；

(5)、后处理工序：将烧结成型后的产品冷却后进行变形孔的整形、后续加工、表面蒸汽处理及浸油。

7.根据权利要求6所述的板牙架的温压工艺，其特征是：所述步骤(2)混料工序中，在合金粉内添加超级润滑剂及机械油。

8.根据权利要求7所述的板牙架的温压工艺，其特征是：所述超级润滑剂选择硬脂酸锌，机械油选择46#机油。

9.根据权利要求8所述的板牙架的温压工艺，其特征是：所述步骤(4)的烧结工序中，在烧结的高温区完成高温烧结后，在保护气氛下，在冷却循环水的环境中空冷，所述空冷时间2～4h。

10.根据权利要求9所述的板牙架的温压工艺，其特征是：所述步骤(4)的烧结工序中，高温区的煅烧温度选择1120℃。