CN112590130A - 一种复合结构热流道喷嘴及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种复合结构热流道喷嘴及其制造方法，涉及热流道喷嘴的技术领域。包括如下工序，将硬质合金尖、钎料和零件主体进行装配；使用钎焊的方式通过钎料将硬质合金尖与零件主体进行焊接；将焊接后的硬质合金尖、钎料和零件主体的表面进行打磨抛光；对焊接和抛光后的硬质合金尖、钎料和零件主体进行探伤检测。利用不同材质的复合结构使得热流道喷嘴的头部耐磨性得到提高，从而提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及热流道喷嘴的技术领域，具体而言，涉及一种复合结构热流道喷嘴及其制造方法。
背景技术
热流道是在注塑模具中使用的，将融化的塑料粒子注入到模具的型腔中的加热组件系统。热流道模具是将传统式模具或三板式模具的浇道与流道经过加热，于每一成形时即不需要取出流道和浇道的一种崭新构造。热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和附件等几部分组成。这张图里面就是热流道的前端。主要包含了温控部件和热喷嘴，其余为连接件。
热流道注塑的工艺流程是通过加热后把腔体内的工程塑料原料，PE,PP,玻纤之类的原料加热至流体状态，通过前端的热流道喷嘴进入到注塑模具中成型，其中热流道喷嘴材料的使用要求第一是耐磨、第二是导热性好。铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金成本太高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，其能够提高热流道喷嘴的使用寿命。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种复合结构热流道喷嘴，其特征在于，包括硬质合金尖和零件主体，硬质合金尖和零件主体焊接。
本申请实施例提供一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，包括下述工序：
将钎料、硬质合金尖和零件主体进行装配；
使用钎焊使钎料融化以将硬质合金尖与零件主体进行焊接。
在本发明的一些实施例中，还包括：
将焊接后的硬质合金尖、钎料和零件主体的表面进行打磨抛光；
对焊接和抛光后的硬质合金尖、钎料和零件主体进行探伤检测。
在本发明的一些实施例中，硬质合金尖的材质是由碳化钨和金属钴组成的硬质合金，其中钴质量比为6％～12％。
在本发明的一些实施例中，其特征在于，钎料选用银基钎料，银基钎料的含银量质量比25％～46％。
在本发明的一些实施例中，银基钎料为BAg25CuZn或Bag45CuZn，当银基钎料为BAg25CuZn时，BAg25CuZn银的质量比为24％～26％，铜的质量比为40％～42％，锌的质量比为33％～35％；当银基钎料为Bag45CuZn时，Bag45CuZn中银的质量比为44％～46％，铜的质量比为29％～31％，锌的质量比为23％～27％。
在本发明的一些实施例中，钎焊采用高频感应钎焊、直接加热式电阻钎焊或火焰钎焊。
在本发明的一些实施例中，高频感应钎焊时的工作温度为800℃～950℃，保温时长为5s-30s。
在本发明的一些实施例中，零件主体的材质为铍铜。
在本发明的一些实施例中，探伤检测的方法包括为X射线探伤检测或/和超声波探伤检测。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
一种复合结构热流道喷嘴，包括硬质合金尖和零件主体，硬质合金尖和零件主体焊接。
在现有技术中，采用统一材料，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金成本太高。本专利就是要在控制好成本的基础上，采用钎焊工艺复合制造热流道喷嘴。利用不同材质的复合结构使得热流道喷嘴的头部耐磨性得到提高，从而提高使用寿命。
一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，包括下述工序：
将硬质合金尖、钎料和零件主体进行装配；
使用钎焊通过钎料将硬质合金尖与零件主体进行焊接。
考虑到热流道喷嘴材料，其使用要求第一是耐磨，第二是导热性好。而现有技术中通常使用铍铜、硬质合金或普通模具钢，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金性能优异，但是成本太高。故为了解决上述问题，本设计采用复合结构制造热流道喷嘴，即将热流道喷嘴分为头部和零件主体，其中头部采用硬质合金尖，利用其优异的耐磨性和导热性，使得热流道喷嘴的寿命得到提高，而零件主体由于不需要进行过多摩擦，故可以选用其他适合的材料。为了稳固地对硬质合金尖和零件主体进行连接，首先将硬质合金尖、钎料和零件主体进行装配，并利用定位销对其定位，避免安装偏差造成不必要的损坏。再使用钎焊的方式通过钎料将硬质合金尖和零件主体焊接，采用钎焊的目的在于，钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确，且钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料，加热时钎料熔化，并靠润湿作用和毛细作用填满且保持在接头间隙内，而母材处于固态，依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。由此钎焊对母材的物理化学性能影响小，从而保证了硬质合金与零件主体材料的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中硬质合金尖、钎料和零件主体的装配示意图；
图2为本发明中复合结构热流道喷嘴制造方法的流程图；
图3为本发明中钴质量比对硬质合金尖硬度的影响对比图；
图4为本发明中银质量比对钎料性能影响示意图。
图标：1-硬质合金尖；2-钎料；3-零件主体；4-定位销。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，为本申请实施例提供的一种复合结构热流道喷嘴，包括硬质合金尖1和零件主体3，硬质合金尖1和零件主体3焊接。
在现有技术中，采用统一材料，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金成本太高。本专利就是要在控制好成本的基础上，采用钎焊工艺复合制造热流道喷嘴。利用不同材质的复合结构使得热流道喷嘴的头部耐磨性得到提高，从而提高使用寿命。
实施例2
如图2所示，为本申请实施例提供的一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，包括下述工序：
S1:将硬质合金尖1、钎料2和零件主体3进行装配；
S2:使用钎焊通过钎料2将硬质合金尖1与零件主体3进行焊接；
S3:将焊接后的硬质合金尖1、钎料2和零件主体3的表面进行打磨抛光；
S4:对焊接和抛光后的硬质合金尖1、钎料2和零件主体3进行探伤检测。
在本发明的一些实施例中，考虑到热流道喷嘴材料，其使用要求第一是耐磨，第二是导热性好。而现有技术中通常使用铍铜、硬质合金或普通模具钢，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金性能优异，但是成本太高。故为了解决上述问题，本设计采用复合结构制造热流道喷嘴，即将热流道喷嘴分为头部和零件主体3，其中头部采用硬质合金尖1，利用其优异的耐磨性和导热性，使得热流道喷嘴的寿命得到提高，而零件主体3由于不需要进行过多摩擦，故可以选用其他适合的材料。为了稳固地对硬质合金尖1和零件主体3进行连接，首先将硬质合金尖1、钎料2和零件主体3进行装配，钎料2位于硬质合金尖1与零件主体3之间，并利用定位销4对其定位，避免安装偏差造成不必要的损坏。再使用钎焊的方式通过钎料2将硬质合金尖1和零件主体3焊接，采用钎焊的目的在于，钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确，且钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料2，加热时钎料2熔化，并靠润湿作用和毛细作用填满且保持在接头间隙内，而母材处于固态，依靠液态钎料2和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。由此钎焊对母材的物理化学性能影响小，从而保证了硬质合金与零件主体3材料的稳定性。在对硬质合金尖1和零件主体3进行焊接后，还需对其进行打磨抛光，其主要原因在于，钎焊加工时难以避免有部分焊料在零件表面残留，故需要打磨抛光来进行清理。最后为保证加工后的产品的品质，对其进行探伤检测。
如图3所示，在本发明的一些实施例中，硬质合金尖1的材质是由碳化钨和金属钴组成的硬质合金，其中钴质量比为6％～12％。
在本发明的一些实施例中，在硬质合金尖1的使用中，与注塑材料接触端的尺寸较小，且硬质合金尖1与注塑材料接触的时间相较于其他部件更长，故硬质合金尖1受到的热冲击频率较高，由此硬质合金尖1的材料需要较好的耐磨性，从而保证在长时间使用后，硬质合金尖1的尺寸依旧能满足注塑的需要；并且为了抵抗热疲劳引起的裂纹扩展，其还需要具有较高的韧性，另外较高的导热性，也能够抑制热疲劳裂纹的萌生。针对硬质合金尖1的失效形式和原因，可通过调整合金的成分、粒径等来提高合金的使用性能。首先是钴的质量比，不宜太低，钴质量比的提高可以提高热疲劳抗力，这使得合金弹塑性应变能力增强，更好地协调变形、松弛应力。但是其弊端在于，钴的质量比过大，导致硬质合金的耐磨性降低，萌生的疲劳裂纹数量也将增多，故钴质量比选择在6％～12％且由碳化钨和金属钴组成的硬质合金。
如图4所示，在本发明的一些实施例中，钎料2选用银基钎料2，其中含银量质量比25％～46％。
在本发明的一些实施例中，选用含银量大于25％的银基钎料2，其目的在于，相较于其他钎料2，含银量大于25％的银基钎料2具有熔点更低，加热更为方便，也更加节约成本，同时铺展性也更为优异，钎缝更加光洁，
如图4所示，在本发明的一些实施例中，银基钎料为BAg25CuZn或Bag45CuZn，当银基钎料为BAg25CuZn时，BAg25CuZn银的质量比为24％～26％，铜的质量比为40％～42％，锌的质量比为33％～35％；当银基钎料为Bag45CuZn时，Bag45CuZn中银的质量比为44％～46％，铜的质量比为29％～31％，锌的质量比为23％～27％。
在本发明的一些实施例中，银基钎焊料普遍用于铜及铜合金，钢，硬质合金等的焊接。银基钎焊料有多个牌号，以Ag和Cu为主成分，在此基础上加Zn，构成AgCuZn三元焊料，再增加Sn构成AgCuZnSn四元焊料，一些牌号增加P，Cd，Pd等元素用于调整钎焊温度和焊料的流动性以及焊缝强度，以达到良好的焊接性能。本设计中所用热流道喷嘴，常用于食品包装及盛放塑料容器的制造，因此在零件制备中避免使用有毒或有害元素Cd和Pd的加入，选用AgCuZn三元银基钎焊料，提高了安全性。在AgCuZn焊料中，Ag质量比越高，焊料成本越高，同时焊接温度越低，焊料的流动性越好，更容易获得无缺陷焊缝。且本设计中涉及的焊接，部分区域属于深孔焊接，焊缝需具有良好的导热性能以满足零件整体对尖端部分温度的控制，所以必须使用流动性好的焊料来获得完整无缺陷的焊缝。另外，本设计中的焊接是对铍铜与硬质合金进行焊接，WC-Co硬质合金在温度高于600℃时会发生脱碳反应，而零件使用温度在300℃，因此需要尽量选择焊接温度较低焊料，以避免焊接温度过高，导致WC-Co材料在600℃以上环境暴露时间过长，发生脱碳而受到损伤。不同Ag质量比的AgCuZn焊料融化温度如图3所示，可见在Ag质量比低于45％时，随Ag质量比增加，焊料熔点降低，在Ag质量比高于45％时，熔点随Ag质量比增加而升高。综合考虑焊接温度，焊料流动性及成本，AgCuZn三元铅焊料的成分选择为Ag质量比为25％—45％。
在本发明的一些实施例中，焊接方式采用高频感应钎焊、直接加热式电阻钎焊或火焰钎焊。
在本发明的一些实施例中，本设计中的焊接，其主要目的在于连接硬质合金尖1和零件主体3，且焊缝需具有良好的导热性能以满足零件整体对尖端部分温度的控制，故且其焊缝便应当尽可能保证无缺陷。其中本设计首选高频感应钎焊，其具有不伤害母材本身的物理性质，保证了母材本身的硬度、刚度和耐磨性，且焊接一致性好，对焊料的利用度高，避免用焊条涂抹造成焊料的浪费，提高焊料的利用率，从而降低成本，生产效率更高。直接加热式电阻钎焊，由于只有工件的钎焊区被加热，故其加热速度快，成型较快，提高了生产速率。火焰钎焊，使用装置简单，实用性广，有较强的适应性。综合比较，虽然直接加热式电阻钎焊和火焰钎焊也能进行焊接，但是其性能和高频感应钎焊相比依然有所欠缺，且高频感应钎焊是目前最为清洁环保的加热焊接方式，故本实施例采用高频感应钎焊。
在本发明的一些实施例中，高频感应钎焊的工作温度为800℃～950℃，保温时长为5s-30s。
在本发明的一些实施例中，为达到高频感应钎焊在加热过程中充分将钎料2进行融化，故其温度应当高于钎料2的融化温度，故高频感应钎焊的工作温度设置为800℃～950℃，保温时长为5s-30s。
本发明的一些实施例中，零件主体3的材质为铍铜。
在本发明的一些实施例中，零件主体3材料的选取主要是根据其导热性能和成本进行选取，其中铍铜除了有较好的导热性，同时还具有较高的强度、弹性、硬度、疲劳强度，提高了产品的使用寿命，且其弹性滞后小、耐腐蚀，可用于某些较于恶劣的环境，提高了零件主体3的实用性。
在本发明的一些实施例中，探伤检测的方式为X射线探伤检测或/和超声波探伤检测。
在本发明的一些实施例中，在对工件加工完毕，还需对工件进行探伤检测，其目的在于检测焊接后内部的状况，用于对非连续加工(如多工序生产)或连续加工(如自动化生产流水线)的原材料、零部件提供实时的质量控制，从而提高产品的质量。其中由于是检测内部状况，故可以采用X射线探伤检测，其有益效果在于不损伤被检物，方便实用，可达到其他检测手段无法达到的独特检测效果，使用面宽，底片长期存档备查，便于分析事故，可以直观的显示缺陷图像等。也可以采用超声波探伤检测，其有益效果在于检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。
综上所述，本申请实施例提供的一种复合结构热流道喷嘴，包括硬质合金尖1和零件主体3，硬质合金尖1和零件主体3焊接。
在现有技术中，采用统一材料，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金成本太高。本专利就是要在控制好成本的基础上，采用钎焊工艺复合制造热流道喷嘴。利用不同材质的复合结构使得热流道喷嘴的头部耐磨性得到提高，从而提高使用寿命。
一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，包括下述工序：
将硬质合金尖1、钎料2和零件主体3进行装配；
使用钎焊通过钎料2将硬质合金尖1与零件主体3进行焊接。
考虑到热流道喷嘴材料，其使用要求第一是耐磨，第二是导热性好。而现有技术中通常使用铍铜、硬质合金或普通模具钢，其中铍铜导热性好，但是不耐磨；普通模具钢导热性差，但是耐磨性好；硬质合金性能优异，但是成本太高。故为了解决上述问题，本设计采用复合结构制造热流道喷嘴，即将热流道喷嘴分为头部和零件主体3，其中头部采用硬质合金尖1，利用其优异的耐磨性和导热性，使得热流道喷嘴的寿命得到提高，而零件主体3由于不需要进行过多摩擦，故可以选用其他适合的材料。为了稳固地对硬质合金尖1和零件主体3进行连接，首先将硬质合金尖1、钎料2和零件主体3进行装配，并利用定位销4对其定位，避免安装偏差造成不必要的损坏。再使用钎焊的方式通过钎料2将硬质合金尖1和零件主体3焊接，采用钎焊的目的在于，钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确，且钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料2，加热时钎料2熔化，并靠润湿作用和毛细作用填满且保持在接头间隙内，而母材处于固态，依靠液态钎料2和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。由此钎焊对母材的物理化学性能影响小，从而保证了硬质合金与零件主体3材料的稳定性。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种复合结构热流道喷嘴，其特征在于，包括硬质合金尖和零件主体，所述硬质合金尖和所述零件主体焊接。
2.一种复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，包括下述工序：
将钎料和根据权利要求1所述的硬质合金尖、零件主体进行装配；
使用钎焊使钎料融化以将硬质合金尖与零件主体进行焊接。
3.根据权利要求2所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，还包括：
将焊接后的硬质合金尖、钎料和零件主体的表面进行打磨抛光；
对焊接和抛光后的硬质合金尖、钎料和零件主体进行探伤检测。
4.根据权利要求2所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，硬质合金尖的材质是由碳化钨和金属钴组成的硬质合金，其中钴质量比为6％～12％。
5.根据权利要求2所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，所述钎料选用银基钎料，所述银基钎料的含银量质量比为24％～46％。
6.根据权利要求5所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，所述银基钎料为BAg25CuZn或Bag45CuZn，当所述银基钎料为BAg25CuZn时，BAg25CuZn银的质量比为24％～26％，铜的质量比为40％～42％，锌的质量比为33％～35％；当所述银基钎料为Bag45CuZn时，Bag45CuZn中银的质量比为44％～46％，铜的质量比为29％～31％，锌的质量比为23％～27％。
7.根据权利要求2-6任一项所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，所述钎焊采用高频感应钎焊、直接加热式电阻钎焊或火焰钎焊。
8.根据权利要求7所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，高频感应钎焊时的工作温度为800℃～950℃，保温时长为5s-30s。
9.根据权利要求7所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，零件主体的材质为铍铜。
10.根据权利要求2所述的复合结构热流道喷嘴的制造方法，其特征在于，探伤检测的方法包括X射线探伤检测或/和超声波探伤检测。
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| CN202011349122.3A CN112590130A (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 一种复合结构热流道喷嘴及其制造方法 |
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- 2020-11-26 CN CN202011349122.3A patent/CN112590130A/zh active Pending
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