CN104998966A - 一种红冲模类硬质合金模具基体形成及制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种红冲模硬质合金模具基体形成及制作方法，通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。本发明在红冲模硬质合金模具基体材料中加入了碳化铌和碳化铬，并用不同的结构的碳化钨材料，使得红冲模硬质合金基体能够得到很大的改善。
Description
技术领域
本发明涉及到一种硬质合金模具形成及制作方法，具体涉及一种红冲模类硬质合金模具形成及制作方法，属硬质合金模具制作技术领域。
背景技术：
“红冲模”实际上就是一种硬质合金模具中的一种，所谓“红冲”实际上是一种热挤压工艺，因为在浙江沿海一带制造工业中，特别是管道五金生产行业，如果有人说到“热挤压”，能立即理会其意义的人不多，如果说到“红冲”二字，那么内行人就知道了它是什么样的工艺？什么样的模具？生产哪种产品？另外，因为“红冲”这个名称和实际的加工比较贴近的关系和比别的名称叫的响的缘故，所以令人容易接受，属于一种习惯性的叫法。“红冲”是一个新名词，在辞典里比较难找到它的名词的出处。因为红冲工艺是刚从近代精锻和热挤压基础上发展起来的一种先进的专业工艺。随着社会前进，科技的发展，机械工业对机械零部件提出了新的机械强度要求。提高机械强度，一般采用两种方法，一是改变零部件的材质，二是改变它的加工方法。红冲工艺就是通过改变加工方法来提高零部件的力学性能的有效方法之一，所以与其锻造工艺一样，有着强大的生命力和良好的发展前景。红冲工艺像精锻加工那样将金属坯料加热后放在模具内成形，但是红冲除大型红冲件外一般都是一次性成形，而精锻一般为几次压力成形。红冲工艺与热挤压相比较，金属坯料同样需要加热，热挤压的模具与冷挤压的模具基本上相同，金属材料在模腔内的流动较为简单，成形的零件形状，大多数与冷挤压零件差不多，偏向较为简单形状的零件成形，而红冲模具的结构比热挤压模具要复杂，结构特点是冲压方式与型腔模的成形方式有机结合，它不仅能在压力机上挤压成型腔式挤压模，而且能一次性实行多方位的脱模动作，它在足够强大的压力下，迫使金属材料在模腔内通过复杂的流动，挤压成像型腔模（注射模）那样形状的复杂零部件。所以说红冲工艺是精锻和热挤压工艺的更深层次和更宽广度的发展。
现有的“红冲模”多采用硬质合金制作，主要有各种阀门、管接件、螺母冲模，但是现有的“红冲模”普遍存在模具受热后热变形大，热应力高的不足，并且在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力也出现不足，导致热冲模耐用度降低，因此很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201320630738， 名称为“一种红冲模具”的实用新型专利，该专利公开了一种红冲模具，属于红冲模具结构改进的技术领域，包括模套、下凹模、冲头、顶杆；模套上开设有纵向通孔一，下凹模可滑动配合安装在纵向通孔一内，同时下凹模的下端面上安装有可复位的弹性体；冲头安装在模套的上方，且与下凹模的位置相对应，冲头上开设有纵向通孔二，顶杆可滑动配合安装在纵向通孔二内，冲头下端可在纵向通孔一内配合滑动。
2、专利号为CN201210548698， 名称为“一种红冲模具打料装置”的发明专利，该专利公开了一种红冲模具打料装置，为冲床部件，保证坯件正常自动脱模，无需人工脱模，保证坯件质量，提高生产效率，包括设在机身上的冲头，所述冲头中设有打料杆，所述打料杆可相对冲头上下移动，在机身上设有导动结构可在冲压坯件时使打料杆缩回冲头中并在坯件脱模时使打料杆伸出冲头将坯件推离冲头，主要用在红冲机床中。
3、专利号为CN201210263077， 名称为“摇臂式侧抽芯平板模缸及冲床和红冲热成型方法” 的发明专利，该专利公开了一种摇臂式侧抽芯平板模缸及冲床和红冲热成型方法，属于热挤压红冲成型技术领域。通过摇臂机构的设计，将冲床的垂直运动转化为摇臂机构的水平滑动，使侧型芯由模缸侧部热挤压金属型材，不需要使金属流动太大，即可成型具有型腔模式的较为复杂制件，且成型件抗扭力抗拉伸强度高，废品率低，生产效率高。并且能够安装在普通常用的冲床上使用，投入资金少，满足中小企业对成本的要求。还具有原理可靠，结构简单的优点。
上述这些专利虽然都涉及到红冲模模具，但都只是从模具本身的结构来对模具进行改进，并未考虑到硬质合金模具基体在受热时的热应力问题，因此仍存在前面所述的问题，因此仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有红冲模硬质合金模具存在受热后热变形大，热应力高的，并且在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力不足的问题，提出一种新型红冲模硬质合金模具制作方法，该方法可以有效解决红冲模硬质合金模具存在受热后热变形大，热应力高的，并且在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力不足的问题，从而提高红冲模硬质合金模具的使用寿命。
为了达到这一目的，本发明提供了一种红冲模类硬质合金模具制作成型方法，根据研究发现，之所以会出现硬质合金基体在经受高温高压后，受热后热变形大，热应力高的，并且在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力不足，主要是硬质合金基体本身的热传导率不够，导致硬质合金基体内外温差大，所以就会出现热应力大而致热的现象，这样就使得硬质合金基体的高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力大大降低。
为此，本发明所采取的改进技术方案就是：一种红冲模硬质合金模具基体形成方法，通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。
进一步地，所述的硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-76份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.5份
粘结剂 20-28份。
进一步地，所述的粘结剂为钴(Co)、钼(Mo)或镍(Ni)二种以上成分任意组合构成，且为微米级粉末。
进一步地，所述的Wc为非均匀结构的碳化钨混合粉体。
进一步地，所述的碳化钨混合粉体由粒径在3.01~4.00μm、5.01~7.00μm和10.01~14.00μm三种不同颗粒大小的碳化钨粉体组合形成非均匀结构的碳化钨混合粉体。
进一步地，所述的三种不同颗粒大小的碳化钨粉体的配比为3.01~4.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的20-30%；5.01~7.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的30-40%；10.01~14.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的40-50%。
一种红冲模硬质合金模具基体制作方法，采用低压烧结工艺，并将脱成型剂、预烧、真空烧结、低压热等静压几个工艺合并为一道工序，在同一个设备内完成；加热体用石墨制造，并采用加热区分别控制，在炉子可用空间获得均匀性效果，从而能较好地控制碳氧平衡，很好地控制合金的碳含量，为合金综合性能的稳定和提高奠定的基础。
进一步地，所述的硬质合金模具基体的制作工艺如下：
1）按照硬质合金模具基体的成分及配方选取配料，然后采用低压冷等静压预压成型，硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-76份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.5份
粘结剂 20-28份；
2）脱除成形剂及预烧；
3）真空固相烧结；
4）低压液相烧结；
5）冷却成型。
本发明的优点在于：
本发明在红冲模硬质合金模具基体材料中加入了碳化铌和碳化铬，并用不同的结构的碳化钨材料，使得红冲模硬质合金基体能够得到很大的改善，主要有以下特点：
1）加Cr3C2主要用于提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力；
2）加Nb C 主要为了提高合金的热传导率，有利于减小合金内外温差，从而减小热应力；
3）Wc非均匀结构主要用于提高合金强度；
4）采用低压烧结工艺，以提高液相的流动性、消除残留孔隙和缺陷等从而提高硬质合金的致密度及抗弯强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
一种红冲模硬质合金模具基体形成方法，通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。
所述的硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 75-76份
碳化铌（Nb C） 0.9-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.2-1.5份
粘结剂 20-24份。
所述的粘结剂为钴(Co)、钼(Mo)或镍(Ni)二种以上成分任意组合构成，且为微米级粉末。
所述的Wc为非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的碳化钨混合粉体由粒径在3.01~4.00μm、5.01~7.00μm和10.01~14.00μm三种不同颗粒大小的碳化钨粉体组合形成非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的三种不同颗粒大小的碳化钨粉体的配比为3.01~4.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的30%；5.01~7.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的30%；10.01~14.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的40%。
本实施例主要用于制作螺栓、螺杆的热打成形红冲模。
实施例二
实施例二的结构与实施例一基本是一样的，一种红冲模硬质合金模具基体形成方法，通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。
所述的硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-70份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.1份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.2份
粘结剂 26-28份。
所述的粘结剂为钴(Co)、钼(Mo)或镍(Ni)二种以上成分任意组合构成，且为微米级粉末。
所述的Wc为非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的碳化钨混合粉体由粒径在3.01~4.00μm、5.01~7.00μm和10.01~14.00μm三种不同颗粒大小的碳化钨粉体组合形成非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的三种不同颗粒大小的碳化钨粉体的配比为3.01~4.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的20%；5.01~7.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的30%；10.01~14.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的50%。
本实施例主要用于制作六角螺帽的热打成形红冲模。
实施例三
实施例三的结构与实施例一基本是一样的，一种红冲模硬质合金模具基体形成方法，通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。
所述的硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 70-75份
碳化铌（Nb C） 1.0-1.1份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.3-1.4份
粘结剂 24-26份。
所述的粘结剂为钴(Co)、钼(Mo)或镍(Ni)二种以上成分任意组合构成，且为微米级粉末。
所述的Wc为非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的碳化钨混合粉体由粒径在3.01~4.00μm、5.01~7.00μm和10.01~14.00μm三种不同颗粒大小的碳化钨粉体组合形成非均匀结构的碳化钨混合粉体。
所述的三种不同颗粒大小的碳化钨粉体的配比为3.01~4.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的20%；5.01~7.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的40%；10.01~14.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的40%。
本实施例主要用于制作管接件红冲模。
上述所列实施例，只是对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种红冲模硬质合金模具基体制作方法，采用低压烧结工艺，并将脱成型剂、预烧、真空烧结、低压热等静压几个工艺合并为一道工序，在同一个设备内完成；加热体用石墨制造，并采用加热区分别控制，在炉子可用空间获得均匀性效果，从而能较好地控制碳氧平衡，很好地控制合金的碳含量，为合金综合性能的稳定和提高奠定的基础。
进一步地，所述的硬质合金模具基体的制作工艺如下：
1）按照硬质合金模具基体的成分及配方选取配料，然后采用低压热等静压预压成型，硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-76份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.5份
粘结剂 20-28份；
2）脱除成形剂及预烧；
3）真空固相烧结；
4）低压液相烧结；
5）冷却成型。
本发明的优点在于：
本发明在红冲模硬质合金模具基体材料中加入了碳化铌和碳化铬，并用不同的结构的碳化钨材料，使得红冲模硬质合金基体能够得到很大的改善，主要有以下特点：
1）加Cr3C2主要用于提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力；
2）加Nb C 主要为了提高合金的热传导率，有利于减小合金内外温差，从而减小热应力；
3）Wc非均匀结构主要用于提高合金强度；
4）采用低压烧结工艺，以提高液相的流动性、消除残留孔隙和缺陷等从而提高硬质合金的致密度及抗弯强度。
Claims (8)
1.一种红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：通过改变红冲模硬质合金模具基体的成分，在硬质合金模具基体材料中添加碳化铌和碳化铬；通过碳化铌提高合金的热传导率，减小合金内外温差，从而减小热应力；通过碳化铬提高合金在高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力，从而提高硬质合金模具基体的热传导率以及高温下抗腐蚀和抗烧蚀的能力。
2.如权利要求1所述的红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：所述的硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-76份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.5份
粘结剂 20-28份。
3.如权利要求2所述的红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：所述的粘结剂为钴(Co)、钼(Mo)或镍(Ni)二种以上成分任意组合构成，且为微米级粉末。
4.如权利要求2所述的红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：所述的Wc为非均匀结构的碳化钨混合粉体。
5.如权利要求4所述的红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：所述的碳化钨混合粉体由粒径在3.01~4.00μm、5.01~7.00μm和10.01~14.00μm三种不同颗粒大小的碳化钨粉体组合形成非均匀结构的碳化钨混合粉体。
6.如权利要求5所述的红冲模硬质合金模具基体形成方法，其特征在于：所述的三种不同颗粒大小的碳化钨粉体的配比为3.01~4.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的20-30%；5.01~7.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的30-40%；10.01~14.00μm颗粒大小的碳化钨粉体占碳化钨总量的40-50%。
7.一种红冲模硬质合金模具基体制作方法，其特征在于：采用低压烧结工艺，并将脱成型剂、预烧、真空烧结、低压热等静压几个工艺合并为一道工序，在同一个设备内完成；加热体用石墨制造，并采用加热区分别控制，在炉子可用空间获得均匀性效果，从而能较好地控制碳氧平衡，很好地控制合金的碳含量，为合金综合性能的稳定和提高奠定的基础。
8.如权利要求1所述的红冲模硬质合金模具基体制作方法，其特征在于：所述的硬质合金模具基体的制作工艺如下：
1）按照硬质合金模具基体的成分及配方选取配料，然后采用低压热等静压预压成型，硬质合金模具基体的成分及配方按照重量份量配比如下：
碳化钨（Wc） 69-76份
碳化铌（Nb C） 0.8-1.2份
碳化铬（Cr3C2 ） 1.0-1.5份
粘结剂 20-28份；
2）脱除成形剂及预烧；
3）真空固相烧结；
4）低压液相烧结；
5）冷却成型。
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