CN105478727B - 一种用于制备非晶戒指的模具及其工艺 - Google Patents

一种用于制备非晶戒指的模具及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于非晶合金材料领域，特别涉及到一种用于制备非晶戒指的模具及其工艺。该模具包括圆柱形主体，所述圆柱形主体由从上到下依次设置的熔池段、中芯段和底座段组成，所述熔池段的材质为纯铜；所述中芯段和底座段材质采用钢、铝及铝合金、钛及钛合金或镁及镁合金，制备工艺为：首先在高真空条件下将母合金加热熔化，然后采用吸铸方法将母合金熔体快速吸入带芯分体式金属模具中，冷却后将非晶体脱模，然后再切割加工成环状打磨抛光即可。芯体锥度为1‑2°可方便脱模。本发明所涉及的非晶戒指制备方法近终成形，简单可靠，冷速快，可以很方便地与非自耗真空电弧熔炼炉配合，工艺可控，表面成形好，产品表面质量高，成品率高，适用于批量生产。

Description

一种用于制备非晶戒指的模具及其工艺
技术领域
本发明属于非晶合金材料领域，特别涉及到用于制备非晶戒指的模具及其工艺。
背景技术
非晶态合金（金属玻璃）是具有特殊原子排列方式与优异性能的新型金属材料。与传统金属材料具有长程有序的原子排列不同，非晶态合金的原子排列具有长程无序短程有序的结构特征，在其微观组织中不存在晶界、位错等缺陷。因此非晶态合金表现出传统晶态合金无法比拟的高强度、高硬度、高弹性极限、低模量以及耐腐蚀等优异的性能，同时非晶合金表面光洁，因此特别适合用于制备戒指等首饰件。
目前块体非晶的制备方法主要有水淬法、喷射成形法、高压铸造法和铜模铸造法。其中水淬法是将熔融的母合金在水或盐水等冷却介质下快速冷却而制备到非晶合金块体材料，这种方法冷速快，块体非晶形成尺寸较大，但由于过程不可控，很难形成规则形状的块体件。喷射成形是将非晶母合金熔化后，通过隋性气体将熔体喷涂在石膏等模具中，熔体凝固后去除石膏体即可获得非晶件。这种方法虽然可以获得形状较为复杂的块体非晶，但由于模具材料导热差，强度低，表面粗糙度低，因此对非晶形成能力要求高，不适于金基或银基等贵金属合金体系的块体首饰的制备，同时该方法所制备的非晶体缺陷较多，表面需要进一步处理才能出现金属色感，高压铸造法和铜模铸造的制备过程相似，两者都能形成实体结构的非晶结构件，铜模均分为上下两部分，无法做出环形等空心结构的非晶体。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是一种结构简单，制备方法过程可靠，成品率高，工艺简单，效率高，适合批量生产本的制备非晶戒指的模具及其工艺。
本发明的技术方案是：一种用于制备非晶戒指的模具，该模具包括圆柱形主体，所述圆柱形主体由从上到下依次设置的熔池段、中芯段和底座段组成，所述熔池段的材质为纯铜；所述中芯段和底座段材质采用钢、铝及铝合金、钛及钛合金或镁及镁合金。
进一步，所述熔池段包括熔池段主体和调节环，所述熔池段主体的顶端设有熔化池，所述熔池段主体的中间部分为成型腔，所述调节环设置在所述成型腔内，所述熔化池的底部与所述空心腔体一端的端部之间通过中心通孔连通，所述熔池主体的底部设有用于与中芯段凸台配合的熔池段凹环；
所述中芯段包括中芯段主体和芯体，中芯段主体顶部设有与所述熔池段凹环配合的所述中芯段凸台，所述中芯段凸台的中心位置所述芯体，所述中芯段主体的底部设有中芯段凹环，所述中芯段主体上是内部对称设有2条气道，且2条所述气道之间的间距大于所述芯体的直径，小于或等于所述成型腔的直径；
所述底座段包括底座段主体和设置在所述底座段主体上的底座段气道，所述底座段主体顶部设置有与所述中芯段凹环配合的底座段凸台，所述底座段凸台的中心位置设置有缓气室，所述缓气室与所述底座段气道连通，所述缓气室的直径大于2条所述气道之间的间距；使用时，根据所要制备非晶戒指宽度选择调节环的宽度，将选定调节环设置在所述芯体上，然后将熔池段、中芯段和底座段依次组装好，将合金熔体置于所述熔化池内，所述合金熔体从所述芯体的侧壁与所述中心通孔侧壁之间空隙被吸入到模具内，即得到非晶戒指。
进一步，根据权利要求2所述的磨具，其特征在于：所述芯体呈圆锥台型，所述呈圆锥台的锥度为1-2°。
进一步，所述调节环采用纯铜材质，所述调节环的外径小于所述空心腔体的直径间，所述调节环的内径与所述芯体的直径配合无间隙。
进一步，所述底座段气道的截面不小于所述中芯段气道横截面积。
进一步，所述成型腔的内表面粗糙度不高于R0.8。
本发明的另一目的是提供一种采用上述的模具制备非晶戒指的方法，包括以下步骤：
步骤1.组装模具；
步骤2.将组装完成的模具，安装在电弧熔炼炉下；
步骤3：在电弧熔炼炉中加热熔化母合金并保温；
步骤4：将合金熔体吸入模具的成型腔内中，静置；
步骤5：冷却后卸下模具，拆解并脱模，将非晶合金体切割成环形并打磨抛光，即得到非晶戒指。
进一步，所述步骤1组装模具的具体工艺为：所要制备非晶戒指宽度选择调节环的宽度，将选定调节环设置在所述芯体上，将所述熔池段置于所述中心段上端，使熔池段凹环与中芯段凸台无间隙配合，此时安装有定调节环所述芯体插入所述成型腔内，所述芯体的端部穿过所述成型腔伸入所述熔化池内，所述芯体的侧壁与所述中心通孔侧壁之间留有一定的用于供合金熔体通过的空隙；将所述底座段置于所述中芯端下端，使所述中芯段凹环与底座段凸台无间隙配合，此时，所述成型腔与2个气道、缓气室和底座段气道依次连通。
本发明的有益效果是，由于采用上述技术方案，本发明具有以下特点：
1.采用铜模与金属模配合，冷速大，有利于获得大尺寸的非晶块体材料，可以制备较大尺寸和厚度的戒指；
2.制备方法过程可靠，成品率高，工艺简单，效率高，适合批量生产；
3.近终成形，表面光洁，后加工工作量少，节省原料。
附图说明
图1为本发明用于制备非晶戒指的模具的剖面结构示意图。
图2 为采用本发明模具制备的非晶戒指样品。
图中：
1.熔池段、1-1. 熔池段主体、1-2.调节环、1-3. 熔池段凹环、1-4. 熔化池、1-5.吸铸空隙、1-6.成型腔、1-7、中心通孔、2.中芯段、2-1. 中芯段主体、2-2. 芯体、2-3.气道、2-4. 中芯段凸台、2-5. 中芯段凹环、3.底座段、3-1.底座段主体、3-2.缓气室、3-3. 底座气道、3-4. 底座段凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明一种用于制备非晶戒指的模具，该模具包括圆柱形主体，所述圆柱形主体由从上到下依次设置的熔池段1、中芯段2和底座段3组成，所述熔池段1的材质为纯铜；所述中芯段2和底座段3材质采用钢、铝及铝合金、钛及钛合金或镁及镁合金。
所述熔池段1包括熔池段主体1-1和调节环1-2，所述熔池段主体1-1的顶端设有熔化池1-4，所述熔池段主体的中间部分为成型腔1-6，所述调节环1-2设置在所述成型腔内1-6，所述调节环1-2用于调节所述成型腔1-6的高度，所述熔化池1-4的底部与所述成型腔1-6一端的端部之间通过中心通孔连通1-7，所述熔池主体1-1的底部设有用于与中芯段凸台2-4配合的熔池段凹环1-3；
所述中芯段2包括中芯段主体2-1和芯体2-2，所述芯体呈圆锥台型，所述呈圆锥台的锥度为1-2°，中芯段主体2-1顶部设有与所述熔池段凹环1-3配合的所述中芯段凸台2-4，所述中芯段凸台2-4的中心位置设置所述芯体2-2，所述中芯段主体2-1的底部设有中芯段凹环2-5，所述中芯段主体2-1内部对称设有2条气道2-3，且2条所述气道2-3之间的间距大于所述芯体2-2的直径，小于或等于所述成型腔1-6的直径；
所述底座段3包括底座段主体3-1和设置在所述底座段主体上的底座段气道3-3，所述底座段主体3-1顶部设置有与所述中芯段凹环2-5配合的底座段凸台3-4，所述底座段凸台3-4的中心位置设置有缓气室3-2，所述缓气室3-2与所述底座段气道3-3连通，所述缓气室3-2的直径大于2条所述气道2-3之间的间距；使用时，根据所要制备非晶戒指高度选择调节环1-2的高度，将选定调节环设置在所述芯体2-1上，然后将熔池段1、中芯段2和底座段3依次组装好，将合金熔体置于所述熔化池1-4内，所述合金熔体从所述芯体2-2的侧壁与所述中心通孔1-7侧壁之间吸铸空隙1-5被吸入到模具的成型腔1-6内成型，即得到非晶戒指。所述芯体2-2的锥度为1-2°。所述调节环1-2采用纯铜材质，所述调节环1-2的外径小于所述空心腔体的直径间，所述调节环的内径与所述芯体的直径配合无间隙。所述底座段气道的截面不小于所述中芯段气道环横截面积，所述成型腔的内表面粗糙度为R0.8。
步骤1.组装模具: 所述步骤1组装模具的具体工艺为：所要制备非晶戒指宽度选择调节环的宽度，将选定调节环设置在所述芯体上，将所述熔池段置于所述中心段上端，使熔池段凹环与中芯段凸台无间隙配合，此时安装有定调节环所述芯体插入所述成型腔内，所述芯体的端部穿过所述成型腔伸入所述熔化池内，所述芯体的侧壁与所述中心通孔侧壁之间留有一定的用于供合金熔体通过的空隙；将所述底座段置于所述中芯端下端，使所述中芯段凹环与底座段凸台无间隙配合，此时，所述成型腔与2个气道、缓气室和底座段气道依次连通；
步骤2.将组装完成的模具，安装在电弧熔炼炉下，同时启动真空泵，将模具中的空气抽出；
步骤3：将制备非晶戒指的母合金置于在电弧熔炼炉中，加热熔化母合金并保温，加入到模具的熔化池内；
步骤4：母合金熔体被吸入模具的成型腔内中，静置；
步骤5：待冷却后卸开模具，从芯体上取下非晶合金体，将非晶合金体切割成环形并打磨抛光，即得到非晶戒指。

Claims (7)

1.一种用于制备非晶戒指的模具，该模具包括圆柱形主体，所述圆柱形主体由从上到下依次设置的熔池段、中芯段和底座段组成，所述熔池段的材质为纯铜；所述中芯段和底座段材质采用钢、铝及铝合金、钛及钛合金或镁及镁合金，其特征在于：所述熔池段包括熔池段主体和调节环，所述熔池段主体的顶端设有熔化池，所述熔池段主体的中间部分为成型腔，所述调节环设置在所述成型腔内，所述熔化池的底部与成型腔一端的端部之间通过中心通孔连通，所述中心通孔的直径小于所述成型腔的直径，所述熔池段主体的底部设有用于与中芯段凸台配合的熔池段凹环；
所述中芯段包括中芯段主体和芯体，中芯段主体顶部设有与所述熔池段凹环配合的所述中芯段凸台，所述中芯段凸台的中心位置所述芯体，所述中芯段主体的底部设有中芯段凹环，所述中芯段主体上是内部对称设有2条气道，且2条所述气道之间的间距大于所述芯体的直径，小于或等于所述成型腔的直径；
所述底座段包括底座段主体和设置在所述底座段主体上的底座段气道，所述底座段主体顶部设置有与所述中芯段凹环配合的底座段凸台，所述底座段凸台的中心位置设置有缓气室，所述缓气室与所述底座段气道连通，所述缓气室的直径大于2条所述气道之间的间距；使用时，根据所要制备非晶戒指宽度选择调节环的宽度，将选定调节环设置在所述芯体上，然后将熔池段、中芯段和底座段依次组装好，将合金熔体置于所述熔化池内，所述合金熔体从所述芯体的侧壁与所述中心通孔侧壁之间的吸铸空隙被吸入到模具内，即得到非晶戒指。
2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述芯体呈圆锥台型，所述呈圆锥台的锥度为1-2°。
3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述调节环采用纯铜材质，所述调节环的外径小于所述成型腔的直径，所述调节环的内径与所述芯体的直径配合无间隙。
4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述底座段气道的截面不小于所述中芯段气道横截面积。
5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述成型腔的内表面粗糙度不高于R0.8。
6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的模具制备非晶戒指的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.组装模具:
步骤2.将组装完成的模具，安装在电弧熔炼炉下；
步骤3：在电弧熔炼炉中加热熔化母合金并保温；
步骤4：将合金熔体吸入模具的成型腔内中，静置；
步骤5：冷却后卸下模具，拆解并脱模，将非晶合金体切割成环形并打磨抛光，即得到非晶戒指。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1组装模具的具体工艺为：所要制备非晶戒指宽度选择调节环的宽度，将选定调节环设置在所述芯体上，将所述熔池段置于所述中芯段上端，使熔池段凹环与中芯段凸台无间隙配合，此时安装有选定调节环芯体插入所述成型腔内，所述芯体的端部穿过所述成型腔伸入所述熔化池内，所述芯体的侧壁与所述中心通孔侧壁之间留有一定的用于供合金熔体通过的吸铸空隙；将所述底座段置于所述中芯段下端，使所述中芯段凹环与底座段凸台无间隙配合，此时，所述成型腔与2个气道、缓气室和底座段气道依次连通。
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