CN110000696A - 耐磨治具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及治具制备领域，公开了耐磨治具及其制备方法。方法包括：(1)、将非晶板材通过热压模具进行热压加工，得到成型非晶板材，所述成型非晶板材具有与治具‑I的型腔相配合的形状；(2)、将所述成型非晶板材粘接在治具‑I的型腔部分；其中，所述治具‑I由不耐热压加工温度的材料制成，所述热压模具由耐热压加工温度的材料制成；或者，(A)将非晶板材放置在治具‑II上进行热压成型，使非晶板材成型具有与治具‑II的型腔相配合的形状并覆盖所述型腔部分；(B)使用夹紧块将所述非晶板材与所述型腔部分紧密贴合；其中，所述治具‑II由耐热压成型温度的材料制成。治具可以避免用于产品加工时被损伤。
Description
技术领域
本发明涉及治具制备领域，具体涉及耐磨治具及其制备方法。
背景技术
模治具(简称治具)是用于产品加工时提供产品夹持的工具。当产品被加工，如打磨时，使采用普通材料制成的治具也很容易被损伤，使用寿命大大降低，需要频繁更换治具。如图1所示，产品边缘需要打磨，治具相应部位极易磨损造成治具损坏。
CN105220085A公开了一种高强度非晶合金及其制备方法，主要是Zr基非晶合金，尤其改善断裂强度。提供适合作为模具材料、机械结构材料进行应用。
CN1990892A公开了一种多元成分热阻合金，同时还公开了一种具有多元成分热阻合金层的模具，包括：金属基材和多元成分热阻合金层，披覆于该金属上。可利用等离子熔射技术，将该多元成分合金粉体喷覆在镁合金压铸模具上，以提高镁合金的凝固补充性能，进而改善镁合金压铸成形合格率问题。
CN104308452A公开了一种非晶合金微纳结构压印成型模具的制备方法，包括：1、制备非晶合金片；2、对非晶合金片进行表面处理：将非晶合金片一面打磨抛光，得到一侧表面光滑的非晶合金片；3、制备模板：利用光刻技术或激光干涉刻蚀方法制备模板，在抛光硅片的表面刻蚀加工出所设计的图案，作为金属表面微纳米压印成型模具的微纳结构，以用作非晶合金片热塑性模压或压印的模板；或者使用阳极氧化铝作为非晶合金片热塑性模压或压印的模板；4、热塑性模压成型：将非晶合金片的抛光面与所述模板具有微纳结构的一面相对，对叠接触后放置于模具中，加热至所述非晶合金片的冷液相温区并保温，然后施加一定的压力，保持一段时间；5、卸载：卸去施加的压力，冷却模具，并取下模板和非晶合金片，此时，所述非晶合金片表面与模板贴合，并形成与模板相对应的微纳结构；6、脱模：将步骤5所得非晶合金片和模板放置于KOH或NaOH溶液中，使模板被腐蚀掉，从而实现非晶合金片与模板的分离，得到一种非晶合金微纳结构压印成型模具。
但是如何解决治具在用于产品加工时被损伤的问题，需要提供新的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决治具在用于产品加工时被损伤的问题，提供耐磨治具及其制备方法，该耐磨治具通过热压的方法在型腔的表面粘接或贴合非晶板材，可以具有更好的耐磨性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种耐磨治具的制备方法，包括：
(1)、将非晶板材通过热压模具进行热压加工，得到成型非晶板材，所述成型非晶板材具有与治具-I的型腔相配合的形状；
(2)、将所述成型非晶板材粘接在治具-I的型腔部分；
其中，所述治具-I由不耐热压加工温度的材料制成，所述热压模具由耐热压加工温度的材料制成；
或者，
(A)将非晶板材放置在治具-II上进行热压成型，使非晶板材成型具有与治具-II的型腔相配合的形状并覆盖所述型腔部分；
(B)使用夹紧块将所述非晶板材与所述型腔部分紧密贴合；
其中，所述治具-II由耐热压成型温度的材料制成。
优选地，步骤(1)中，所述热压加工的过程在氮气保护下进行，热压加工压力为0.6-1MPa。
优选地，步骤(1)中，热压加工温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压加工时间为3-5min。
优选地，步骤(1)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
优选地，所述热压模具包括上模和下模；所述热压加工的过程包括：将锆基非晶板材放置在热压模具的下模上，在氮气保护和440-450℃的热压加工温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压加工压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。
优选地，步骤(A)中，所述热压成型的过程在氮气保护下进行，热压成型压力为0.6-1MPa。
优选地，步骤(A)中，热压成型温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压成型时间为3-5min。
优选地，步骤(A)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
优选地，所述热压成型的过程包括：将锆基非晶板材放置在治具-II上，在氮气保护和440-450℃的热压成型温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。
本发明第二方面提供一种本发明的耐磨治具的制备方法制得的耐磨治具，其中，治具的型腔表面粘接或贴合有非晶板材。
通过上述技术方案，本发明提供在治具的型腔表面粘接或贴合上非晶板材，治具可以避免用于产品加工时被损伤。
附图说明
图1是本发明一种实施方式制备的耐磨治具；
图2是本发明一种实施方式通过热压模具成型非晶板材示意图；
图3是本发明一种实施方式热压模具成型的非晶板材的示意图；
图4是本发明一种实施方式，非晶板材粘接装配耐磨治具的示意图；
图5是本发明另一种实施方式非晶板材在治具上成型并以夹紧块装配的示意图；
图6是本发明另一种实施方式进行非晶板材在治具上成型的示意图；
图7是本发明另一种实施方式在治具上成型的非晶板材的示意图；
图8是治具用于产品打磨的示意图。
附图标记说明
1、非晶板材 2、治具主体 3、上模-I
4、下模 5、加紧块 6、上模-II
7、打磨产品
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种耐磨治具的制备方法，包括：
(1)、将非晶板材通过热压模具进行热压加工，得到成型非晶板材，所述成型非晶板材具有与治具-I的型腔相配合的形状；
(2)、将所述成型非晶板材粘接在治具-I的型腔部分；
其中，所述治具-I由不耐热压加工温度的材料制成，所述热压模具由耐热压加工温度的材料制成；
或者，
(A)将非晶板材放置在治具-II上进行热压成型，使非晶板材成型具有与治具-II的型腔相配合的形状并覆盖所述型腔部分；
(B)使用夹紧块将所述非晶板材与所述型腔部分紧密贴合；
其中，所述治具-II由耐热压成型温度的材料制成。
治具协助产品加工如图8所示，产品边缘将被进行打磨，而治具有可能被打磨工具所损伤。本发明对于两种不同的材料的治具，一种为不耐热压加工温度的材料制成，例如树脂材料，如酚醛树脂；另一种为耐热压加工温度的材料制成，例如钢材，如45#钢，提供了两种不同的制备耐磨治具的方法。
本发明的一种实施方式，如上步骤(1)和(2)所述，所述治具-I的材料为不耐热压加工温度的材料，需要通过所述热压模具先将非晶板材另外成型具有与所述治具-I的型腔能够装配的形状。可以使用的成型方法可以是热压加工，如图2、3所示。优选地，所述热压模具包括上模和下模。
所述非晶板材在热力学上属于亚稳态材料，需要特别控制进行所述热压加工的条件。优选地，步骤(1)中，所述热压加工的过程在氮气保护下进行，热压加工压力为0.6-1MPa。
优选地，步骤(1)中，热压加工温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压加工时间为3-5min。
优选地，步骤(1)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
具体地，本发明的一种优选实施方式，所述热压加工的过程包括：将锆基非晶板材放置在热压模具的下模上，在氮气保护和440-450℃的热压加工温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压加工压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。所述过程可以得到未晶化的成型非晶板材，且板材具有必要的刚性和韧性，不会出现易碎现象。
本发明中，可以如图4所示，在所述成型非晶板材的内凹面铺设粘胶，例如可以是双面胶如3M的结构粘接胶带，最后实现所述成型非晶板材与所述治具-I的型腔部分的装配，提供具有非晶板材界面的耐磨治具。
本发明的另一种实施方式，如上步骤(A)和(B)所述，所述治具-II的材料为耐热压加工温度的材料，可以将非晶板材直接在所述治具-II上进行所述热压成型。如图6、7所示。可以以治具-II为下模，仍使用上述热压模具的上模。控制所述热压成型的条件，以使非晶板材成型具有与所述治具-II的型腔相装配的形状。优选地，步骤(A)中，所述热压成型的过程在氮气保护下进行，热压成型压力为0.6-1MPa。
优选地，步骤(A)中，热压成型温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压成型时间为3-5min。
优选地，步骤(A)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
具体地，本发明的另一种优选实施方式，所述热压成型的过程包括：将锆基非晶板材放置在治具-II上，在氮气保护和440-450℃的热压成型温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。所述过程可以得到未晶化的成型非晶板材，且板材具有必要的刚性和韧性，不会出现易碎现象。
本发明中，可以如图5所示，使用所述加紧块，固定在所述治具-II上，加紧块的斜面与所述非晶板材紧密接触，使所述非晶板材与所述治具-II更紧密结合，提供具有非晶板材界面的耐磨治具。
本发明中提供的方法制备得到的耐磨治具所具有的非晶板材界面可以提供更好的耐磨性，克服现有技术治具易被损伤的缺陷。
本发明第二方面提供一种本发明的耐磨治具的制备方法制得的耐磨治具，其中，治具的型腔表面粘接或贴合有非晶板材。
本发明中，所述锆基非晶板材可以没有特别限定，只要能适用于本发明的制备方法中，为制备的耐磨治具提供耐磨界面，减少治具损伤即可。优选地，所述锆基非晶板材的组成可以为Zr2Cu2Al2Ni或Zr2Cu2Al2Ni2Ti或Zr60AlCuNi。所述锆基非晶板材为已知物质，可以商购获得，如比亚迪公司ZFB(Zr60AlCuNi)型号的锆基板材。过冷液相区温度为430-480℃。所述锆基非晶板材的厚度优选为0.6-1mm。
本发明中，所述锆基非晶板材的过冷液相区温度可以通过DSC测定。可以通过XRD检测制得的成型非晶板材是否出现晶化。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，锆基非晶板材为比亚迪公司研制的ZFB型号非晶，厚度为0.8mm。
实施例1
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为440℃，热压加工时间5min，热压加工压力为0.8MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材未晶化。
将得到的成型非晶板材按照图4所示，通过3M结构粘接胶带与治具粘接装配得到耐磨治具。
非晶板材可以提供治具具有耐磨性。
实施例2
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为450℃，热压加工时间3min，热压加工压力为1.0MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材未晶化。
将得到的成型非晶板材按照图4所示，通过3M结构粘接胶带与治具粘接装配得到耐磨治具。
非晶板材可以提供治具具有耐磨性。
实施例3
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为445℃，热压加工时间4min，热压加工压力为0.6MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材未晶化。
将得到的成型非晶板材按照图4所示，通过3M结构粘接胶带与治具粘接装配得到耐磨治具。
非晶板材可以提供治具具有耐磨性。
实施例4
治具为45#钢制得。
按照图5、6、7所示，将锆基非晶板材放置在治具上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压成型。氮气保护治具和上模，热压成型温度为450℃，热压成型时间5min，热压成型压力为0.8MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材未晶化。
按照图5所示，通过加紧块更紧密结合治具和非晶板材得到耐磨治具。
非晶板材可以提供治具具有耐磨性。
实施例5
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为430℃，热压加工时间5min，热压加工压力为0.8MPa；然后冷却，得到成型非晶板材但成型不到位。XRD检测成型非晶板材未晶化。
将得到的成型非晶板材按照图4所示，通过3M结构粘接胶带与治具粘接装配得到耐磨治具。但成型非晶板材与治具装配不好，不能装配好得到耐磨治具。
实施例6
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为460℃，热压加工时间3min，热压加工压力为0.8MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材未晶化。但成型非晶板材出现易碎现象，不能装配得到耐磨治具。
实施例7
治具为酚醛树脂制得。
按照图1、2、3所示，使用45#钢的热压模具，将锆基非晶板材放置在下模上，然后以上模对锆基非晶板材进行热压加工。氮气保护热压模具，热压加工温度为470℃，热压加工时间3min，热压加工压力为0.8MPa；然后冷却得到成型到位的成型非晶板材，与治具型腔有相配合的形状。XRD检测成型非晶板材晶化，发生脆裂，不能装配得到耐磨治具。
通过实施例1-4的结果可以看出，当本发明提供的方法采用优选的技术方案时，可以提供合适地制备出耐磨治具，克服治具被损伤的缺陷。实施例5-7加工条件不是最优化，不能很好地实现获得耐磨治具。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐磨治具的制备方法，包括：
(1)、将非晶板材通过热压模具进行热压加工，得到成型非晶板材，所述成型非晶板材具有与治具-I的型腔相配合的形状；
(2)、将所述成型非晶板材粘接在治具-I的型腔部分；
其中，所述治具-I由不耐热压加工温度的材料制成，所述热压模具由耐热压加工温度的材料制成；
或者，
(A)将非晶板材放置在治具-II上进行热压成型，使非晶板材成型具有与治具-II的型腔相配合的形状并覆盖所述型腔部分；
(B)使用夹紧块将所述非晶板材与所述型腔部分紧密贴合；
其中，所述治具-II由耐热压成型温度的材料制成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述热压加工的过程在氮气保护下进行，热压加工压力为0.6-1MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，热压加工温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压加工时间为3-5min。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述热压模具包括上模和下模；所述热压加工的过程包括：将锆基非晶板材放置在热压模具的下模上，在氮气保护和440-450℃的热压加工温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压加工压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(A)中，所述热压成型的过程在氮气保护下进行，热压成型压力为0.6-1MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(A)中，热压成型温度在所述非晶板材的过冷液相区温度范围内，且热压成型时间为3-5min。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤(A)中，所述非晶板材为锆基非晶板材，所述过冷液相区温度为430-480℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述热压成型的过程包括：将锆基非晶板材放置在治具-II上，在氮气保护和440-450℃的热压成型温度下，将热压模具的上模压合在锆基非晶板材上施加0.6-1MPa的热压压力3-5min，然后冷却得到成型非晶板材。
10.一种权利要求1-9中任意一项所述的耐磨治具的制备方法制得的耐磨治具，其特征在于，治具的型腔表面粘接或贴合有非晶板材。
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