CN212857758U - 提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，包括上模冲、下模冲和阴模，所述阴模内设有成型模腔，所述上模冲与下模冲可伸入成型模腔内合模，所述成型模腔的内壁具有可减小摩擦力的表面织构。本实用新型通过在成型模腔内壁设置表面织构，降低超细、纳米硬质合金零件生产时的摩擦阻力，降低摩擦系数，从而降低成型压力，减小机床所需功率，提高生产节拍，降低粉末冶金零件密度梯度，提高冶金零件性能。该结构不增加额外实施机构或额外增加运动过程，可有效降低粉末颗粒与模壁摩擦系数，可有效提高生坯密度，提高零件密度，获取均匀化程度高的零件。

Description

提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具

技术领域

本实用新型涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具。

背景技术

现代仿生学、摩擦学表明并非越光滑的表面摩擦系数越低，一定的表面织构可有效降低工件间摩擦系数、减小磨损。粉冶模具阴模模壁表面粗糙度为Ra0.04，经抛光后为镜面表面。阴模模壁的表面织构可降低模壁与粉末之间的摩擦系数，进而降低成型阻力提高生坯均匀化、高致密化，从而提高粉末冶金零件性能。

粉末冶金是用金属粉末原材料，通过混料、成型、烧结典型工艺，获得制件的工艺过程。粉冶法具有净成型、节能省材、生产稳定的特点，大批量生产稳定性高，是一种低成本制作复杂形状高精度零部件的有效手段。超细、纳米WC-Co硬质合金零件具有高强度、高性能、高耐磨性和高红硬性等特点，是采用超细、微纳米混合料，合金粒度在0.1～0.3μm、0.3～ 0.5μm和0.5～0.9μm依次为纳米、超细和亚微硬质合金生产，随信息产业、制造业不断发展，其应用领域不断扩大，需求呈不断上升。但是超细、纳米颗粒，较普通粉冶混合料，其具有以下成型难度：

模压成型时，超细、纳米粉末颗粒与颗粒之间黏结现象通常比较严重，在压制成形过程中，粉末之间以及粉末与模壁之间会产生很大的摩擦阻力，所以超细原料的压坯密度通常较低，而且压坯密度的均匀性也较差；另一方面，超细、纳米混合料，采用聚乙二醇(PEG) 作为成型剂，随颗粒度的降低，压制难度愈大，粉末与粉末、粉末与模壁之间摩擦阻力越大，生坯的密度均匀性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可有效降低粉末颗粒与模壁摩擦系数，可有效提高生坯密度，提高零件密度，获取均匀化程度高的零件的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，包括上模冲、下模冲和阴模，所述阴模内设有成型模腔，所述上模冲与下模冲可伸入成型模腔内合模，所述成型模腔的内壁具有可减小摩擦力的表面织构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述表面织构为凸点织构、凹坑织构、V形槽织构、正弦织构中的一种或多种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述成型模具还包括芯棒，所述芯棒穿过下模冲位于成型模腔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上模冲包括分体设置的上成型部和上安装部，所述上成型部与上安装部固定连接，所述上成型部用于压制成型，所述上安装部用于安装上模冲。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上成型部横截面的投影位于上安装部横截面投影内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上安装部设有与压制机连接的环形卡环。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下模冲包括分体设置的下成型部和下安装部，所述下成型部和下安装部固定连接，所述下成型部用于压制成型，所述下安装部用于安装下模冲。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下成型部横截面的投影位于下安装部横截面投影内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下安装部设有与压制机连接的卡环。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的成型模具，通过在成型模腔内壁设置表面织构，降低超细、纳米硬质合金零件生产时的摩擦阻力，降低摩擦系数，从而降低成型压力，减小机床所需功率，提高生产节拍，降低粉末冶金零件密度梯度，提高冶金零件性能。该结构不增加额外实施机构或额外增加运动过程，可有效降低粉末颗粒与模壁摩擦系数，可有效提高生坯密度，提高零件密度，获取均匀化程度高的零件。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中阴模的结构示意图。

图3是本实用新型中表面织构为沟槽织构、正弦织构和凹坑结构的示意图。

图中各标号表示：

1、上模冲；11、上成型部；12、上安装部；13、环形卡环；2、阴模；3、下模冲；31、下成型部；32、下安装部；33、卡环；4、成型模腔；5、表面织构；6、芯棒；7、零件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，包括上模冲1、下模冲3和阴模2，阴模2内设有成型模腔4，上模冲1与下模冲3可伸入成型模腔4内合模，成型模腔4的内壁具有可减小摩擦力的表面织构5。

成型模腔4的内壁采用非光滑表面，具有一定类型的表面织构5，表面织构5起高度为不小于用于模压成型的压制行程(PV)或整个腔体的高度，即表面织构5布满整个成型模腔 4的内壁。本实施例以长条的凸起5a和凹槽5b结构为例，如图2所示，此处为表示方便，其结构尺寸放大100倍示意。表面织构5尺寸数量级为纳米级别，不影响压制成型的零件7 的基本尺寸。

压制时，下模冲3伸入成型模腔4内，然后向成型模腔4内填粉料，之后，上模冲1与下模冲3在成型模腔4内合模将粉末压制成型零件7。最后进行下拉脱模即可。通过成型模腔4内壁的表面织构5，降低超细、纳米硬质合金零件7生产时的摩擦阻力，降低摩擦系数，从而降低成型压力，减小机床所需功率，提高生产节拍，降低粉末冶金零件密度梯度，提高冶金零件性能。该结构不增加额外实施机构或额外增加运动过程，可有效降低粉末颗粒与模壁摩擦系数，可有效提高生坯密度，提高零件密度，获取均匀化程度高的零件。

需要说明的是，除本实施例外，在具体应用实例中，表面织构5为凸点织构、凹坑织构、 V形槽织构、正弦织构中的一种或多种。如图3所示，图3中a部分示出了表面织构5为沟槽织构，b部分示出了表面织构为正弦织构，c部分示出了凹坑结构。其中凹、凸结构可以是不同截面形状，如圆形、方形等。

本实施例中，成型模具还包括芯棒6，芯棒6穿过下模冲3位于成型模腔4内。芯棒6设置的目的为使得成型的零件7中心具有通孔。成型模腔4可以为方形也可以为圆形，本实施例以方形为例。相应的上模冲1和下模冲3合模的部分也为方形。加上芯棒6的设置，成型的零件7为具有中心通孔的方形件。在上料填粉时，芯棒6位于成型模腔4内，芯棒6与芯棒6与成型模腔4的内壁之间围成零件7的填粉区域。

本实施例中，上模冲1包括分体设置的上成型部11和上安装部12，上成型部11与上安装部12固定连接，优选为焊接连接。上成型部11用于压制成型，上安装部12用于安装上模冲1。上成型部11为硬质合金，上安装部12为钢质，上成型部11横截面的投影位于上安装部12横截面投影内，以方形成型模腔4为例，上成型部11为方形，上安装部12可以为方形，方形的上安装部12截面大于方形的上成型部11。上安装部12设有与压制机连接的环形卡环 13。

同理，下模冲3包括分体设置的下成型部31和下安装部32，下成型部31和下安装部32 固定连接，为焊接连接。下成型部31用于压制成型，下安装部32用于安装下模冲3。下成型部31为硬质合金，下安装部32为钢质。下成型部31横截面的投影位于下安装部32横截面投影内。以方形成型模腔4为例，下成型部31为方形，下安装部32为方形，方形的下安装部32截面大于方形的下成型部31。下安装部32设有与压制机连接的卡环33。

需要说明的是，在其他实施例中，上安装部12和下安装部32也可以为圆形。还可以是成型模腔4为圆形，那么上成型部11和下成型部31均为圆形，而上安装部12与下安装部32接可以为圆形也可以为方形。

工作原理：

上模冲1采用环形卡环13与压制机上T型键固定，下模冲3则用卡环33与压制机下T型键固定，阴模2通过压板固定在压制机中部，曲柄压力机常见有阴模或下模冲固定运动方式，本实施例采用下拉脱模。

1)填粉：上模冲1上行离开成型模腔4，下模冲1部分伸入成型模腔4内，芯棒6穿过下模冲1伸入成型模腔4内，且与成型模腔4顶面齐平，开始填粉；

2)压制：填粉结束之后，上模冲1下降，对成型模腔4进行封口，封口深度为1mm左右(即上模冲1插入成型模腔4内的深度)，上模冲1与下模冲3夹住粉末，随后，上模冲1 与阴模2以及芯棒6一起下降，下模冲1始终保持不动，至填粉区域位于成型模腔4的中间位置时，阴模2以及芯棒6停止不动，上模冲1下压，进行压制成型零件7；

3)脱模：上模冲1上升离开成型模腔4，阴模2与芯棒6相对下模冲1下降，下模冲1将零件7顶出。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：包括上模冲(1)、下模冲(3)和阴模(2)，所述阴模(2)内设有成型模腔(4)，所述上模冲(1)与下模冲(3)可伸入成型模腔(4)内合模，所述成型模腔(4)的内壁具有可减小摩擦力的表面织构(5)。

2.根据权利要求1所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述表面织构(5)为凸点织构、凹坑织构、V形槽织构、正弦织构中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述成型模具还包括芯棒(6)，所述芯棒(6)穿过下模冲(3)位于成型模腔(4)内。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述上模冲(1)包括分体设置的上成型部(11)和上安装部(12)，所述上成型部(11)与上安装部(12)固定连接，所述上成型部(11)用于压制成型，所述上安装部(12)用于安装上模冲(1)。

5.根据权利要求4所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述上成型部(11)横截面的投影位于上安装部(12)横截面投影内。

6.根据权利要求4所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述上安装部(12)设有与压制机连接的环形卡环(13)。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述下模冲(3)包括分体设置的下成型部(31)和下安装部(32)，所述下成型部(31)和下安装部(32)固定连接，所述下成型部(31)用于压制成型，所述下安装部(32)用于安装下模冲(3)。

8.根据权利要求7所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述下成型部(31)横截面的投影位于下安装部(32)横截面投影内。

9.根据权利要求7所述的提高模压高性能超细纳米硬质合金零件密度的成型模具，其特征在于：所述下安装部(32)设有与压制机连接的卡环(33)。

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