CN109822718A - 闭孔精密构件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种闭孔构件制造方法，包括：将第一类型材料固定到闭孔构件模具的第一位置；将第二类型材料注入到闭孔构件模具中，使得第二类型材料包裹第一位置的第一类型材料，形成闭孔模坯件；以及将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出；其中，第一类型材料的熔点低于第二类型材料的熔点。
Description
技术领域
本公开属于精密构件加工技术领域，尤其涉及一种闭孔精密构件制造方法。
背景技术
现有技术中，闭孔结构零件加工方法如图1和图2所示，根据图纸尺寸要求，通过在管壁开凿通孔结构，然后对管壁开口进行焊接密封处理(图2中标记1)，最终形成闭孔结构。
虽然传统工艺解决了生产技术问题，但是这种加工方式存在一定的缺陷：第一、生产效率低下，不能快速的形成批量生产；第二、焊接过程中易形成焊疤，需要增加工序进行处理；第三、焊接过程中经过高温受热会使零件产生变形，造成尺寸精度不可控制；第四、批量焊接生产中会产生焊接不到位，存在不可靠密封，由此构件复合体易于受腐蚀影响；第五、耐用性和保障性得不到有效保障。
中国的相关专利技术有：古玺、张琦、韩宾等人发明的《一种闭孔泡沫金属的制备方法》(专利号：CN108342604A),张学斌发明的《中空陶瓷球闭孔泡沫金属件及其制备方法》(专利号：CN1843664A)，何思渊、王辉、王权等人发明的《一种制备具有梯度孔结构闭孔泡沫铝及铝合金制品的方法》(专利号：200710025129)，李金龙、齐飞、许杰等人发明的《一种超轻质闭孔陶瓷的制备方法》(专利号：CN104016703A),南京理工大学、江苏和腾热工装备科技有限公司发明的《氧化锆纤维增强的氧化锆闭孔泡沫陶瓷及其制备方法》(专利号：CN107353027A)。
然而，以上几种专利方法都不能很好的控制闭孔结构的位置和精度，对于闭孔结构精度要求高的产品不能批量生产；而且上述专利方法对于基体材质的要求比较严格，不能广泛适用于其它材质。
发明内容
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种新的闭孔精密构件制造方法，通过以下技术方案实现。
一种闭孔构件制造方法，包括：将第一类型材料固定到闭孔构件模具的第一位置；将第二类型材料注入到闭孔构件模具中，使得第二类型材料包裹第一位置的第一类型材料，形成闭孔模坯件；以及将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出；其中，第一类型材料的熔点低于第二类型材料的熔点。
根据本公开的至少一个实施方式，第一类型材料至少具有一个端面与第二类型材料的至少一个端面平齐。
根据本公开的至少一个实施方式，第一类型材料至少具有第一端面和第二端面，第二类型材料至少具有第一端面和第二端面；第一类型材料的第一端面与第二类型材料的第一端面平齐；第一类型材料的第二端面与第二类型材料的第二端面平齐。
根据本公开的至少一个实施方式，将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出，具体的：对闭孔模坯件进行加热，加热的温度使得第一类型材料熔化为液体或气体，第二类型材料不熔化。
根据本公开的至少一个实施方式，第一位置为闭孔构件模具的用于形成孔的位置。
根据本公开的至少一个实施方式，第一类型材料为熔蚀材料；第一类型材料优选为树脂基材料；第二类型材料为金属陶瓷粉体或者不锈钢粉体。
根据本公开的至少一个实施方式，加热包括第一阶段加热和第二阶段加热，第一阶段加热的加热温度低于第二阶段加热的加热温度。
根据本公开的至少一个实施方式，闭孔构件模具的第一位置包括用于形成闭孔构件管槽的位置和用于形成闭孔构件通孔的位置。
根据本公开的至少一个实施方式，将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出，还包括：先进行第一阶段加热即脱脂阶段加热，温度为380℃-500℃，再进行第二阶段加热即烧结阶段加热，温度为1300-1500℃。
根据本公开的至少一个实施方式，脱脂阶段加热的速度为3-5℃/min，烧结阶段加热的速度为4-8℃/min。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括冷却阶段，将第一类型材料从第二类型材料中导出后，对闭孔模坯件进行冷却阶段。
根据本公开的至少一个实施方式，加热在脱脂烧结一体炉中进行。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是现有技术中闭孔构件制造壁孔开口的结构示意图。
图2是现有技术中闭孔构件制造壁孔修补的结构示意图。其中有：焊疤1。
图3是本公开的闭孔精密构件制造方法的一个实施方式制造的闭孔构件的结构示意图。其中有：上模胚1；熔蚀材料2；下模胚3。
图4是本公开的闭孔精密构件制造方法的一个实施方式制造的闭孔构件的结构示意图。
图5是本公开的闭孔精密构件制造方法的一个实施方式中脱脂烧结温度和时间关系线性图。其中有：t0-t1为脱脂加热阶段；t1-t2为烧结加热阶段。
图6是本公开的闭孔精密构件制造方法的一个实施方式中气密性测试压力和时间关系线性图。其中有：P1代表测试设定压力；t1-t2代表保压时间。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
本公开提供的闭孔构件制造方法，包括：将第一类型材料固定到闭孔构件模具的第一位置；将第二类型材料注入到闭孔构件模具中，使得第二类型材料包裹第一位置的第一类型材料，形成闭孔模坯件；以及将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出；其中，第一类型材料的熔点低于第二类型材料的熔点。
优选的，第一类型材料的熔点远低于第二类型材料的熔点。
如图3所示，第一位置即第一类型材料2所在的位置，一段横向的管槽和两段竖向的通孔。第二类型材料形成上模胚1和下模胚3。
根据本公开的一个实施方式，第一类型材料至少具有一个端面与第二类型材料的至少一个端面平齐。
根据本公开的一个实施方式，第一类型材料至少具有第一端面和第二端面，第二类型材料至少具有第一端面和第二端面；第一类型材料的第一端面与第二类型材料的第一端面平齐；第一类型材料的第二端面与第二类型材料的第二端面平齐。
如图3所示，第一类型材料2的上端面与上模胚1的上端面平齐，第一类型材料2的下端面与下模胚3的上端面平齐，这样配置是为了加热时使得第一类型材料2能够熔化为液体或气体，或挥发，使得第一类型材料2能够从第二类型材料形成的上模胚1和下模胚3中导出。
根据本公开的一个实施方式，将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出，具体的：对闭孔模坯件进行加热，加热的温度使得第一类型材料熔化为液体或气体，第二类型材料不熔化。
根据本公开的一个实施方式，第一位置为闭孔构件模具的用于形成孔的位置。图3中的孔包括一段横向的管槽和两段竖向的通孔。
根据本公开的一个实施方式，第一类型材料为熔蚀材料；第一类型材料优选为树脂基材料；第二类型材料为金属陶瓷粉体或者不锈钢粉体。
根据本公开的一个实施方式，加热包括第一阶段加热和第二阶段加热，第一阶段加热的加热温度低于第二阶段加热的加热温度。
根据本公开的一个实施方式，闭孔构件模具的第一位置包括用于形成闭孔构件管槽的位置和用于形成闭孔构件通孔的位置，如图3所示。
根据本公开的一个实施方式，将闭孔模坯件的第一类型材料从第二类型材料中导出，还包括：先进行第一阶段加热即脱脂阶段加热，温度为380℃-500℃，再进行第二阶段加热即烧结阶段加热，温度为1300-1500℃。
根据本公开的一个实施方式，脱脂阶段加热的速度为3-5℃/min，烧结阶段加热的速度为4-8℃/min。
根据本公开的一个实施方式，还包括冷却阶段，将第一类型材料从第二类型材料中导出后，对闭孔模坯件进行冷却阶段。冷却后形成例如图4示出的闭孔构件。
图5示出了闭孔精密构件制造方法的一个实施方式中脱脂烧结温度和时间关系线性图。其中有：t0-t1为脱脂加热阶段；t1-t2为烧结加热阶段。
图6是示出了闭孔精密构件制造方法的一个实施方式中气密性测试压力和时间关系线性图。其中有：P1代表测试设定压力；t1-t2代表保压时间。
根据本公开的一个实施方式，加热在脱脂烧结一体炉中进行。
下面结合几个实施例对本公开的闭孔精密构件制造方法进行说明。
实施例1
上、下模胚构件均为氧化铝粉体，熔蚀材料为树脂基；首先把模具放在注射机上，再把熔蚀材料固定到模具的管槽和通孔位置上，调整注射机的参数:注射压力82MPa、温度176℃、保压压力22MPa、注射时间6s、总周期55s；将操作注射机进行合模生产，形成氧化铝陶瓷闭孔结构件；把氧化铝陶瓷闭孔结构件放在脱脂烧结一体炉里，以4℃/min加热至480℃保温120min，再以6℃/min加热至1420℃保温150min，随炉冷却至室温，取出零件进行检测，形成最终的氧化铝陶瓷闭孔结构件。
实施例2
上、下模胚构件为氧化锆粉体，熔蚀材料为树脂基；首先把模具放在注射机上，再把熔蚀材料固定到模具管槽和通孔位置上，调整注射机的参数:注射压力85MPa、温度185℃、保压压力24MPa、注射时间8s、总周期60s；将操作注射机进行合模生产，形成氧化锆陶瓷闭孔结构件；把氧化锆陶瓷闭孔结构件放在脱脂烧结一体炉里，以4℃/min加热至460℃保温116min，再以6℃/min加热至1400℃保温136min，随炉冷却至室温，取出零件进行检测，形成最终的氧化锆陶瓷闭孔结构件。
实施例3
上、下模胚构件为316L不锈钢粉体，熔蚀材料为树脂基；首先把模具放在注射机上，再把熔蚀材料固定在模具管槽和通孔位置，调整注射机的参数:注射压力752MPa、温度172℃、保压压力20MPa、注射时间5s、总周期53s；将操作注射机进行合模生产，形成316L不锈钢闭孔结构件；把316L不锈钢闭孔结构件放在脱脂烧结一体炉里，以3.5℃/min加热至400℃保温110min，再以5℃/min加热至1330℃保温130min，随炉冷却至室温，取出零件进行检测，形成最终的316L不锈钢闭孔结构件。
实施例4
上、下模胚构件为17-4PH不锈钢粉体，熔蚀材料为树脂基；首先把模具放在注射机上，再把熔蚀材料固定到模具管槽和通孔位置上，调整注射机的参数:注射压力76MPa、温度176℃、保压压力21MPa、注射时间6s、总周期54s；将操作注射机进行合模生产，形成17-4PH不锈钢闭孔结构件；把17-4PH不锈钢闭孔结构件放在脱脂烧结一体炉里，以3.5℃/min加热至410℃保温140min，再以5.5℃/min加热至1350℃保温140min，随炉冷却至室温，取出零件进行检测，形成最终的17-4PH不锈钢闭孔结构件。
实施例5
上、下模胚构件为304不锈钢粉体，熔蚀材料为树脂基；首先把模具放在注射机上，再把熔蚀材料固定到模具管槽和通孔位置上，调整注射机的参数:注射压力76MPa、温度178℃、保压压力18MPa、注射时间5s、总周期47s；将操作注射机进行合模生产，形成304不锈钢闭孔结构件；把304不锈钢闭孔结构件放在脱脂烧结一体炉里，以3.4℃/min加热至410℃保温126min，再以5.6℃/min加热至1340℃保温128min，随炉冷却至室温，取出零件进行检测，形成最终的304不锈钢闭孔结构件。
经过气密性测试，上面几个实施例的闭孔结构件均具有良好的气密性。
本公开采用独特的模胚成型工艺结合树脂基熔蚀材料混于金属陶瓷材质中，进行生产模胚，在380-500℃高温处理下使熔蚀材料挥发，形成闭孔结构，而金属陶瓷熔点远远高于此温度，不会对产品本身造成影响，这种成型工艺比较先进，解决了很多闭孔结构加工问题及加工带来后续质量问题：比如修补壁孔尺寸不符合图纸要求或密封不实等缺陷，造成零件不合格率较高，返修返工周期长等问题。本公开在定位熔蚀材料步骤时，可以根据定位区域的形状构建熔蚀料块，该熔蚀料块的尺寸略小于所述定位区域的尺寸。
本公开的闭孔精密构件制造方法操作难度小，生产效率高，且可保证闭孔结构件质量。采用本公开技术方案工艺生产，零件成本显著的降低了，产品的生产效率得到提高，产品闭孔结构的粗糙度和尺寸要求都能满足技术要求，解决了焊接工序产生的问题。
本公开将模胚法和熔蚀材料有机结合制造精密构件，快速形成闭孔结构，能够解决焊接上存在的问题，并很大程度上提高效率，适合大批量生产，保障了产品的质量，降低了人力成本，提高经济效益。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种闭孔构件制造方法，其特征在于，包括：
将第一类型材料固定到闭孔构件模具的第一位置；
将第二类型材料注入到所述闭孔构件模具中，使得所述第二类型材料包裹所述第一位置的第一类型材料，形成闭孔模坯件；以及
将所述闭孔模坯件的所述第一类型材料从所述第二类型材料中导出；
其中，所述第一类型材料的熔点低于所述第二类型材料的熔点。
2.根据权利要求1所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述第一类型材料至少具有一个端面与所述第二类型材料的至少一个端面平齐。
3.根据权利要求2所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述第一类型材料至少具有第一端面和第二端面，所述第二类型材料至少具有第一端面和第二端面；
所述第一类型材料的第一端面与所述第二类型材料的第一端面平齐；
所述第一类型材料的第二端面与所述第二类型材料的第二端面平齐。
4.根据权利要求2或3所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，将所述闭孔模坯件的所述第一类型材料从所述第二类型材料中导出，具体的：对所述闭孔模坯件进行加热，所述加热的温度使得第一类型材料熔化为液体或气体，第二类型材料不熔化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述第一位置为闭孔构件模具的用于形成孔的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述第一类型材料为熔蚀材料；所述第一类型材料优选为树脂基材料；所述第二类型材料为金属陶瓷粉体或者不锈钢粉体。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述加热包括第一阶段加热和第二阶段加热，所述第一阶段加热的加热温度低于所述第二阶段加热的加热温度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，所述闭孔构件模具的所述第一位置包括用于形成闭孔构件管槽的位置和用于形成闭孔构件通孔的位置。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，将所述闭孔模坯件的所述第一类型材料从所述第二类型材料中导出，还包括：先进行第一阶段加热即脱脂阶段加热，温度为380℃-500℃，再进行第二阶段加热即烧结阶段加热，温度为1300-1500℃。
10.根据权利要求9所述的闭孔构件制造方法，其特征在于，脱脂阶段加热的速度为3-5℃/min，烧结阶段加热的速度为4-8℃/mi n。
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