CN113084161B - 一种粉末冶金闸片通用烧结模具及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末冶金摩擦材料领域，提供一种粉末冶金闸片通用烧结模具及使用方法，包括盖板、阴模、槽框和底板；盖板、槽框和底板平行使用；槽框上有若干内孔，内孔轮廓与阴模外轮廓吻合，阴模沿轮廓面嵌入槽框中；槽框与阴模组合后夹在盖板和底板之间；上述构件可作为一个整体单独使用，也可多套使用；阴模内腔形状可根据需要烧结的摩擦块外形进行变化，阴模厚度决定烧结后摩擦块的厚度。本发明技术方案通用性强，制作维修方便，安装与拆卸非常简单；适用性广，适合进行大批量的智能化、工业化生产作业。

Description

一种粉末冶金闸片通用烧结模具及使用方法

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金闸片通用烧结模具及使用方法，属于粉末冶金摩擦材料领域。

背景技术

粉末冶金摩擦材料，是以金属及其合金为基体，添加摩擦组元和润滑组元，用粉末冶金方法制成的复合材料。粉末冶金摩擦材料具有足够的强度，合适而稳定的摩擦系数，良好的热传导性能，工作平稳可靠，耐磨及污染少等优点，是现代刹车材料家族中应用较广泛的材料之一。

粉末冶金闸片摩擦块的制备一般经过冷压成型压制和热压烧结两个重要工序。粉末冶金闸片摩擦材料由于组成成分中含有石墨等非金属物作为润滑组元，因此烧结致密化较为困难，通常采用高温加压烧结成型工艺。高温烧结所用的设备包括钟罩炉、连续热压烧结炉、感应烧结炉等。这些设备的特点是在产品烧结过程中对产品施加一定的压力，保证产品的致密程度。

对于高速列车用粉末冶金闸片，在加压烧结过程中，除了要保证摩擦材料的致密性，使其具备一定的性能外，还要保证基体与摩擦材料的紧密结合。摩擦材料在高温高压下如果没有烧结模具的保护，很容易发生受热不匀、变形甚至开裂的风险，无法保证产品质量。

同时由于高速列车用粉末冶金闸片属于易耗品，但又需有良好的的外观、尺寸及物理力学性能要求，故粉末冶金闸片用的烧结模具应当满足上述使用要求。同时闸片种类繁多，每种闸片一般都有多个摩擦块组成，摩擦块外观尺寸也不尽相同。随着闸片摩擦块生产由手工生产向半自动生产、自动生产以及智能生产方向转化，一种粉末冶金闸片通用性很高的烧结模具就显得非常必要，在能够提供稳定质量的产品同时，还能适应多尺寸多品种生产的需求，可以显著降低成本，提高质量。

发明内容

本发明专利提供一种粉末冶金闸片通用烧结模具及使用方法，用于满足上述需求。

本发明所采用的技术方案是：

本发明一种粉末冶金闸片通用烧结模具，包括盖板、阴模、槽框和底板；盖板、槽框和底板平行使用；槽框上有若干内孔，内孔轮廓与阴模外轮廓吻合，阴模沿轮廓面嵌入槽框中；槽框与阴模组合后夹在盖板和底板之间；上述构件可作为一个整体单独使用，也可多套使用；阴模内腔形状可根据需要烧结的摩擦块外形进行变化，阴模厚度决定烧结后摩擦块的厚度。

优选的，槽框内孔轮廓和阴模外轮廓具有相同的锥度，阴模整体嵌入槽框内部，阴模厚度不小于槽框厚度，以保证盖板和底板共同挤压阴模时，挤压面与阴模先接触，保证用阴模厚度决定烧结摩擦块的厚度。

优选的，阴模内腔有多种形状和尺寸，可根据需要烧结的摩擦块外形及厚度进行选择使用，同一槽框上嵌入的阴模厚度相同。

优选的，盖板可以为平板，也可以根据摩擦块外露形状开槽、开孔，且开槽开孔深度小于盖板厚度。

优选的，阴模外轮廓为有5°～20°倾斜角度的锥面。

优选的，阴模材质为石墨。

一种粉末冶金闸片通用烧结模具的使用方法，包括如下步骤：

a、确定粉末冶金闸片通用烧结模具的组合方式，主要包括两种方式：

1)需要使用盖板的组合：每一个单元包括盖板、槽框与阴模的组合体和底板组成，一套模具可由多个该单元构成；

2)不需要使用盖板的组合：每一个单元包括槽框与阴模的组合体、底板组成，一套模具可由多个该单元构成；

根据摩擦块形状特征和尺寸要求选择上述两种方式的一种；

b、通用烧结模具槽框阴模的组合：

首先，根据烧结摩擦块的形状及尺寸选择对应的阴模，再将多个阴模沿着槽框内孔的锥度安装，使得同一槽框内的所有阴模同侧平面共面；最后按照上述过程组装好所有需要的槽框阴模组合体；

c、根据步骤a的组合方式，完成一套摩擦块烧结模具的组装：

首先在平台上放置好底板，然后放置槽框与阴模的组合体，再在阴模里放置待烧结的摩擦块，再根据步骤一的选择决定是否使用盖板，完成一个单元的摩擦块烧结模具的组合；最后按照上述过程完成一套模具；放置摩擦块过程需保证摩擦块与阴模内孔有一定间隙，间隙为单边0.2mm-0.5mm；

d、将一套烧结模具根据使用要求，放入连续烧结炉、钟罩炉等气氛保护烧结设备中，按照一定的时间间隔置入第二套烧结模具，进行气氛保护烧结作业；每一套烧结模具经过一定时间的升温后温度达到不同摩擦块需要的成型烧结温度，经该成型温度条件下一定时间后，对烧结模具进行保温加压；在高温高压作用下，烧结模具里的摩擦块按照阴模的内腔烧结定型；每套烧结模具经过2h-4h的缓慢降温后，将其从烧结设备中取出，完成摩擦块从烧结模具的脱模作业，该套烧结模具从头流转继续放置摩擦块进行烧结作业。

优选的，当烧结模具达到预定烧结温度时，施加30吨-60吨的加压压力并开始保压，保压时间为2min-10min。

优选的，成套使用的烧结模具应当放入专用金属容器中，同时烧结模具上下面增加具有一定强度的金属垫板，增大压头对模具的作用面积，使得烧结模具受力更加均匀。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、通用性强，制作维修方便。大批量智能化生产过程中，切换不同产品时，只需将阴模进行切换即可，由于采用圆锥轮廓，阴模与槽框的安装与拆卸非常简单。同时模具寿命将至时，只需将阴模进行更换即可。阴模制作简单，体积较小，制作成本、存储成本都将小于整套生产和存储；

2、适用性广，烧结模具试用于多种烧结设备，适用于多种产品。无论是产品的设计开发初期还是后期稳定生产都能达到很好的稳定性，且兼顾灵活性；

3、由于盖板、槽框和底板等为通用件，可以使用固定的运输、放置、抓取作业单元，适合进行大批量的智能化、工业化生产作业。

附图说明

图1是本发明的一种使用盖板的烧结模具单元示意图；

图2是本发明中通用烧结模具零部件示意图；

图3是本发明的不使用盖板的烧结模具单元示意图，烧结的摩擦块为柱状体；

图4是本发明一种通用烧结模具整体和分体式阴模示意图；

图5是本发明的一种通用烧结模具阴模槽框的组装示意图；

其中，1、盖板，2、阴模，3、槽框，4、底板。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行说明。

本发明一种粉末冶金闸片通用烧结模具，包括盖板1、阴模2、槽框3和底板4；盖板1、槽框3和底板4平行使用；槽框3上有若干内孔，内孔轮廓与阴模2外轮廓吻合，阴模2沿轮廓面嵌入槽框3中；槽框3与阴模2组合后夹在盖板1和底板4之间；上述构件可作为一个整体单独使用，也可多套使用；阴模2内腔形状可根据需要烧结的摩擦块外形进行变化，阴模2厚度决定烧结后摩擦块的厚度。

优选的，槽框3内孔轮廓和阴模2外轮廓具有相同的锥度，阴模2整体嵌入槽框3内部，阴模2厚度不小于槽框3厚度，以保证盖板1和底板4共同挤压阴模2时，挤压面与阴模2先接触，保证用阴模2厚度决定烧结摩擦块的厚度。

优选的，阴模2内腔有多种形状和尺寸，可根据需要烧结的摩擦块外形及厚度进行选择使用，同一槽框3上嵌入的阴模2厚度相同。

优选的，盖板1可以为平板，也可以根据摩擦块外露形状开槽、开孔，且开槽开孔深度小于盖板1厚度。

优选的，阴模2外轮廓为有5°～20°倾斜角度的锥面。

优选的，阴模2材质为石墨。

一种粉末冶金闸片通用烧结模具的使用方法，包括如下步骤：

a、确定粉末冶金闸片通用烧结模具的组合方式，主要包括两种方式：

1)需要使用盖板1的组合：每一个单元包括盖板1、槽框3与阴模2的组合体和底板4组成，一套模具可由多个该单元构成；

2)不需要使用盖板1的组合：每一个单元包括槽框3与阴模2的组合体、底板4组成，一套模具可由多个该单元构成；

根据摩擦块形状特征和尺寸要求选择上述两种方式的一种；

b、通用烧结模具槽框阴模的组合：

首先，根据烧结摩擦块的形状及尺寸选择对应的阴模2，再将多个阴模2沿着槽框3内孔的锥度安装，使得同一槽框3内的所有阴模同侧平面共面；最后按照上述过程组装好所有需要的槽框阴模组合体；

c、根据步骤a的组合方式，完成一套摩擦块烧结模具的组装：

首先在平台上放置好底板4，然后放置槽框3与阴模2的组合体，再在阴模2里放置待烧结的摩擦块，再根据步骤一的选择决定是否使用盖板1，完成一个单元的摩擦块烧结模具的组合；最后按照上述过程完成一套模具；放置摩擦块过程需保证摩擦块与阴模2内孔有一定间隙，间隙为单边0.2mm-0.5mm；

d、将一套烧结模具根据使用要求，放入连续烧结炉、钟罩炉等气氛保护烧结设备中，按照一定的时间间隔置入第二套烧结模具，进行气氛保护烧结作业；每一套烧结模具经过一定时间的升温后温度达到不同摩擦块需要的成型烧结温度，经该成型温度条件下一定时间后，对烧结模具进行保温加压；在高温高压作用下，烧结模具里的摩擦块按照阴模2的内腔烧结定型；每套烧结模具经过2h-4h的缓慢降温后，将其从烧结设备中取出，完成摩擦块从烧结模具的脱模作业，该套烧结模具从头流转继续放置摩擦块进行烧结作业。

优选的，当烧结模具达到预定烧结温度时，施加30吨-60吨的加压压力并开始保压，保压时间为2min-10min。

优选的，成套使用的烧结模具应当放入专用金属容器中，同时烧结模具上下面增加具有一定强度的金属垫板，增大压头对模具的作用面积，使得烧结模具受力更加均匀。

图1是本发明的一种使用盖板的烧结模具单元示意图，该单元包括盖板、底板、槽框各一个，阴模7个，其中：盖板1的结构如图2所示，盖板上有7个孔，盖板上孔的位置与槽框的开孔位置相同，该孔为通孔或阶梯孔，其尺寸应能包容摩擦块凸出的部分，保证盖板可以紧贴摩擦块上面施加压力。

阴模2的结构如图2所示，内孔为柱面，外轮廓为有5°-20°倾斜角度的锥面，槽框3的结构如图2所示，底板4的结构如图2所示，其具体结构分别表示在图2中。

图3是本发明的通用烧结模具组装图，其中2是阴模，3是槽框，4是底板，适用于摩擦块为柱状体时，使用底板将嵌入槽框的阴模两面压紧，保证柱状体摩擦块的成型尺寸和性能。

图4是本发明的通用烧结模具不同种阴模示意图，作为替代的实施方式，阴模的横截面还可以为斜六边形、三角形或其他形状，所述阴模也可以为不规则形状，可以为一体加工，也可以为分体式结构。

本发明包括盖板、阴模、槽框和底板，上述构件可作为一个整体单独使用，也可多套使用。阴模2内腔形状可根据需要烧结的摩擦块外形进行变化，阴模2厚度决定烧结后摩擦块的厚度。通过将厚度相同的阴模嵌入槽框3内，然后在槽框两面用盖板1和底板4相夹，保证摩擦块被模具完全包裹。盖板1、槽框3和底板4为通用件，阴模根据烧结的摩擦块不同而进行选择，选择后与槽框3组合，按照一定要求组装成套，将摩擦块放入其中，通过烧结炉在一定的温度条件下，进行保压压制，再完成降温脱模的过程。

烧结模具的损耗一般为阴模的损耗，只需更换阴模2就能保证整套烧结模具的可用性。这种通用烧结模具不仅设计合理，结构简单实用，阴模2沿圆锥面嵌入槽框3中，易于加工制造，安装更换，既显著的保证闸片摩擦块的烧结后的性能，并增加了闸片使用的可靠性，又降低了烧结过程的制造和维护成本。

Claims (6)

1.一种粉末冶金闸片通用烧结模具，其特征在于包括盖板(1)、阴模(2)、槽框(3)和底板(4)；盖板(1)、槽框(3)和底板(4)平行使用；槽框(3)上有若干内孔，内孔轮廓与阴模(2)外轮廓吻合，阴模(2)沿轮廓面嵌入槽框(3)中；槽框(3)与阴模(2)组合后夹在盖板(1)和底板(4)之间；上述烧结模具各可作为一个整体单独使用，也可多套使用；阴模(2)内腔形状可根据需要烧结的摩擦块外形进行变化，阴模(2)厚度决定烧结后摩擦块的厚度；

所述槽框(3)内孔轮廓和阴模(2)外轮廓具有相同的锥度，阴模(2)整体嵌入槽框(3)内部，阴模(2)厚度不小于槽框(3)厚度，以保证盖板(1)和底板(4)共同挤压阴模(2)时，挤压面与阴模(2)先接触，保证用阴模(2)厚度决定烧结摩擦块的厚度；

所述阴模(2)内腔有多种形状和尺寸，可根据需要烧结的摩擦块外形及厚度进行选择使用，同一槽框(3)上嵌入的阴模(2)厚度相同；

所述盖板(1)为平板，或根据摩擦块外露形状开槽、开孔，且开槽开孔深度小于盖板(1)厚度。

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金闸片通用烧结模具，其特征在于：所述阴模(2)外轮廓为有5°～20°倾斜角度的锥面。

3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金闸片通用烧结模具，其特征在于：所述阴模(2)材质为石墨。

4.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片通用烧结模具的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

a、确定粉末冶金闸片通用烧结模具的组合方式，主要包括两种方式：

1)需要使用盖板(1)的组合：每一个单元包括盖板(1)、槽框(3)与阴模(2)的组合体和底板(4)组成，一套模具由多个该单元构成；

2)不需要使用盖板(1)的组合：每一个单元包括槽框(3)与阴模(2)的组合体、底板(4)组成，一套模具由多个该单元构成；

根据摩擦块形状特征和尺寸要求选择上述两种方式的一种；

b、通用烧结模具槽框阴模的组合：

首先，根据烧结摩擦块的形状及尺寸选择对应的阴模(2)，再将多个阴模(2)沿着槽框(3)内孔的锥度安装，使得同一槽框(3)内的所有阴模同侧平面共面；最后按照上述过程组装好所有需要的槽框阴模组合体；

c、根据步骤a的组合方式，完成一套摩擦块烧结模具的组装：

首先在平台上放置好底板(4)，然后放置槽框(3)与阴模(2)的组合体，再在阴模(2)里放置待烧结的摩擦块，再根据步骤a的选择决定是否使用盖板(1)，完成一个单元的摩擦块烧结模具的组合；最后按照上述过程完成一套模具；放置摩擦块过程需保证摩擦块与阴模(2)内孔有间隙，间隙为单边0.2mm-0.5mm；

d、将一套烧结模具根据使用要求，放入连续烧结炉、钟罩炉中，按照一定的时间间隔置入第二套烧结模具，进行气氛保护烧结作业；每一套烧结模具经过一定时间的升温后温度达到不同摩擦块需要的成型烧结温度，经该成型温度条件下一定时间后，对烧结模具进行保温加压；在高温高压作用下，烧结模具里的摩擦块按照阴模(2)的内腔烧结定型；每套烧结模具经过2h-4h的缓慢降温后，将其从烧结设备中取出，完成摩擦块从烧结模具的脱模作业，该套烧结模具从头流转继续放置摩擦块进行烧结作业。

5.如权利要求4所述的一种粉末冶金闸片通用烧结模具的使用方法，其特征在于：当烧结模具达到预定烧结温度时，施加30吨-60吨的加压压力并开始保压，保压时间为2min-10min。

6.如权利要求4所述的一种粉末冶金闸片通用烧结模具的使用方法，其特征在于：所述成套使用的烧结模具应当放入专用金属容器中，同时烧结模具上下面增加具有一定强度的金属垫板，增大压头对模具的作用面积，使得烧结模具受力更加均匀。

Images