RU2366528C2 - Multilobular tooling equipment out of powder metal and method of its fabrication - Google Patents

Multilobular tooling equipment out of powder metal and method of its fabrication Download PDF

Info

Publication number
RU2366528C2
RU2366528C2 RU2006138688/02A RU2006138688A RU2366528C2 RU 2366528 C2 RU2366528 C2 RU 2366528C2 RU 2006138688/02 A RU2006138688/02 A RU 2006138688/02A RU 2006138688 A RU2006138688 A RU 2006138688A RU 2366528 C2 RU2366528 C2 RU 2366528C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
multilobular
speed steel
tool
powder
punch
Prior art date
Application number
RU2006138688/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006138688A (en
Inventor
Эдвард КЛЕТЕККА (US)
Эдвард КЛЕТЕККА
Шон КУРТЦ (US)
Шон КУРТЦ
Original Assignee
Экьюмент Интеллектуал Пропертиз, ЛЛК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Экьюмент Интеллектуал Пропертиз, ЛЛК filed Critical Экьюмент Интеллектуал Пропертиз, ЛЛК
Publication of RU2006138688A publication Critical patent/RU2006138688A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366528C2 publication Critical patent/RU2366528C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
    • B21K5/20—Making working faces of dies, either recessed or outstanding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/44—Making machine elements bolts, studs, or the like
    • B21K1/46—Making machine elements bolts, studs, or the like with heads
    • B21K1/463—Making machine elements bolts, studs, or the like with heads with recessed heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P13/00—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass
    • B23P13/04—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass involving slicing of profiled material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: blank is produced out of powder of high-speed steel by means of hot isostatic press forming at pressure 100 atm and temperature 2100 F; further blank is subject to successive treatment for production of wire. To form a finish detail a wire of specified length is cut, face is removed at least at one end of the part, exterior diametre of the part is ground to a specified size and multilobular configuration is formed at one end of the part by extrusion. Produced tool is 100 % theoretically dense.
EFFECT: upgraded strength and impact resistance.
15 cl, 8 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение в общем относится к мультилобулярной инструментальной оснастке (инструментальной оснастке, имеющей множество выступающих частей криволинейной или круглой формы) для пробивки мультилобулярного углубления, например, в головке крепежного средства. Более конкретно настоящее изобретение относится к мультилобулярной инструментальной оснастке и инструментальной заготовке, которая образована из порошкового металла. Настоящее изобретение также относится к способам образования мультилобулярного инструмента из порошкового металла.The present invention generally relates to a multilobular tooling (tooling having a plurality of protruding parts of a curved or round shape) for punching a multilobular recess, for example, in the head of the fastening means. More specifically, the present invention relates to a multilobular tooling and tool blank, which is formed from powder metal. The present invention also relates to methods for forming a multilobular tool from a powder metal.

Мультилобулярные инструментальные средства, часто называемые "пробойниками", используют для пробивки мультилобулярного углубления, например, в головке крепежного средства. На фиг.1 иллюстрируется мультилобулярный пробойник 10. При его использовании головную часть 12 пробойника 10, имеющую мультилобулярный профиль, вгоняют в заготовку, например головку крепежного средства, для образования мультилобулярного углубления.Multilobular tools, often called “punches,” are used to punch a multilobular recess, for example, in the head of a fastener. Figure 1 illustrates a multilobular punch 10. When using it, the head part 12 of the punch 10 having a multilobular profile is driven into a preform, for example the head of a fastening means, to form a multilobular recess.

Как правило, пробойники изготавливают из стандартной инструментальной стали, например инструментальной стали М42. Инструментальная сталь по природе является очень негомогенной и, как правило, содержит крупные часто сегрегированные карбиды. На фиг.2 приведено изображение пробойника, изготовленного из инструментальной стали М42, причем изображение получено с помощью микроскопа при увеличении 400х вдоль поперечного сечения (то есть вдоль линии 2, показанной на фиг.1). На фиг.3 приведено подобное изображение, но выполненное вдоль сечения, сделанного в продольном направлении (то есть вдоль линии 3, показанной на фиг.1). Как показано, карбиды (более светлые области на изображении), многие из которых являются относительно крупными, могут образовываться вдоль любого сечения. Что касается размера, то в пробойнике, изготовленном из стандартной инструментальной стали, размер карбидов часто составляет 10-50 мкм или даже больше.As a rule, punches are made of standard tool steel, for example, M42 tool steel. Tool steel is by nature very inhomogeneous and typically contains large, often segregated carbides. Figure 2 shows an image of a punch made of tool steel M42, and the image was obtained with a microscope at 400x magnification along the cross section (that is, along line 2 shown in figure 1). Figure 3 shows a similar image, but made along a section made in the longitudinal direction (that is, along line 3 shown in figure 1). As shown, carbides (lighter areas in the image), many of which are relatively large, can form along any section. As for the size, in a punch made of standard tool steel, the size of carbides is often 10-50 microns or even more.

Наличие сегрегации карбидов ведет к получению твердой, хрупкой или ослабленной (разупрочненной) плоскости, в которой материал имеет тенденцию разрушаться (растрескиваться) или выкрашиваться. Вообще говоря, нежелательно, чтобы пробойник содержал крупные карбиды и сегрегацию карбидов, так как карбиды способствуют возникновению точки уменьшения прочности. Это особенно справедливо, если довольно крупный карбид случайно появляется вдоль выступающей части (криволинейной или круглой формы) мультилобулярного пробойника. В таком случае карбид может вызывать преждевременное скалывание (выкрашивание) выступающей части во время использования, как показано на фиг.4. На фиг.4 приведено изображение пробойника, изготовленного из инструментальной стали М42, причем изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) при увеличении, составляющем 35х, после того, как пробойник был использован в ряде циклов пробивки для получения мультилобулярных углублений. Не только это представляет возможную проблему, когда крупный карбид образуется на выступающей части пробойника, но эта проблема усиливается для более крупного пробойника.The presence of carbide segregation leads to a hard, brittle, or weakened (weakened) plane, in which the material tends to collapse (crack) or crumble. Generally speaking, it is undesirable for the punch to contain large carbides and segregation of carbides, since carbides contribute to the emergence of a point of decrease in strength. This is especially true if a fairly large carbide accidentally appears along the protruding part (curved or round) of the multilobular punch. In this case, the carbide may cause premature chipping (spalling) of the protruding portion during use, as shown in FIG. 4. Figure 4 shows an image of a punch made of M42 tool steel, the image being obtained using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 35x, after the punch was used in a number of punching cycles to obtain multilobular recesses. Not only does this present a possible problem when coarse carbide is formed on the protruding part of the punch, but this problem is exacerbated for a larger punch.

В патенте США №6537487 описан способ формования детали из порошкового металла при использовании способа инжекционного формования металла (МIМ). Такой способ является относительно сложным и использует связующее. Связующее должно быть удалено во время спекания или до спекания. Конечная деталь, полученная таким способом, как правило, имеет плотность, составляющую 95-98%, уменьшенную прочность и ограниченную ударную вязкость.US Pat. No. 6,537,487 describes a method for forming a powder metal part using the metal injection molding method (MIM). This method is relatively complex and uses a binder. The binder must be removed during sintering or prior to sintering. The final part obtained in this way, as a rule, has a density of 95-98%, reduced strength and limited impact strength.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION

Объектом варианта осуществления настоящего изобретения является получение мультилобулярного инструмента или инструментальной заготовки, которые изготовлены из порошкового металла, обеспечивая в соответствии с этим то, что инструмент является очень гомогенным и содержит только мелкие карбиды.An object of an embodiment of the present invention is to provide a multilobular tool or tool blank that is made of powder metal, ensuring, accordingly, that the tool is very homogeneous and contains only small carbides.

Еще одним объектом варианта осуществления настоящего изобретения является обеспечение относительно простого способа получения мультилобулярного инструмента из порошкового металла, причем способ не требует каких-либо этапов удаления связующего до или в течение спекания.Another object of a variant implementation of the present invention is the provision of a relatively simple method for producing a multilobular tool from powder metal, and the method does not require any steps of removing the binder before or during sintering.

Коротко, в соответствии по меньшей мере с одним из вышеуказанных объектов, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает получение инструмента из порошкового металла, например из модифицированной (молибденом) порошковой быстрорежущей стали (HSS) T15, и имеющего концевую часть мультилобулярного профиля, для пробивки мультилобулярных углублений в заготовках, например в головках крепежных средств.Briefly, in accordance with at least one of the above objects, an embodiment of the present invention provides a tool made of powder metal, for example, modified (molybdenum) powder high-speed steel (HSS) T15, and having an end portion of a multilobular profile, for punching multilobular recesses into blanks, for example in the heads of fasteners.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ получения инструмента из порошкового металла, причем инструмент имеет концевую часть мультилобулярного профиля. Способ предусматривает отрезание прутка заданной длины, изготовленного из порошкового металла, например модифицированной быстрорежущей стали Т15 (модифицированной молибденом); снятие фаски 47°/45° на обоих концах; шлифование внешнего диаметра до заданного размера; нанесение масла и экструдирование (формование выдавливанием) мультилобулярной конфигурации на одном конце среза в экструзионной головке, которая закреплена в прессе для пробивки отверстий; снятие напряжений (отпуск) детали в печи для термообработки; чеканку товарного знака (при необходимости) на детали; шлифование внешнего диаметра до заданного размера; подрезку торца до заданной длины; шевингование угла передней части; термообработку до заданной твердости; шлифование угла передней части до достижения требуемой шероховатости и длины; шлифование уступа внешнего диаметра до заданного размера и длины и полирование угла передней части до требуемой шероховатости.Another embodiment of the present invention provides a method for producing a powder metal tool, the tool having an end portion of a multilobular profile. The method involves cutting a bar of a given length made of powder metal, for example, modified T15 high-speed steel (modified with molybdenum); chamfering 47 ° / 45 ° at both ends; grinding the outer diameter to a predetermined size; oil application and extrusion (extrusion molding) of a multilobular configuration at one end of a slice in an extrusion head, which is fixed in a press for punching holes; stress relieving (tempering) of a part in a furnace for heat treatment; embossing of a trademark (if necessary) for details; grinding the outer diameter to a predetermined size; trimming the end to a given length; sheving the front corner; heat treatment to a given hardness; grinding the angle of the front part to achieve the desired roughness and length; grinding the ledge of the outer diameter to a predetermined size and length and polishing the angle of the front to the desired roughness.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Организация и особенности структуры и функционирования настоящего изобретения вместе с его дополнительными объектами и преимуществами могут стать наиболее очевидными из следующего описания, сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых подобными ссылочными номерами указаны подобные элементы, где:The organization and features of the structure and functioning of the present invention, together with its additional objects and advantages, may become most apparent from the following description made with reference to the accompanying drawings, in which like reference numbers indicate like elements, where:

фиг.1 - изометрическое изображение мультилобулярного пробойника;figure 1 is an isometric image of a multilobular punch;

фиг.2 - изображение пробойника, изготовленного из инструментальной стали М42, причем изображение получено с помощью микроскопа при увеличении 400х вдоль поперечного сечения (то есть вдоль линии 2, показанной на фиг.1);figure 2 is an image of a punch made of tool steel M42, and the image was obtained using a microscope at a magnification of 400x along the cross section (that is, along line 2 shown in figure 1);

фиг.3 - изображение, подобное изображению, полученному на фиг.2, но которое было сделано вдоль продольного сечения пробойника (то есть вдоль линии 3, показанной на фиг.1);figure 3 is an image similar to the image obtained in figure 2, but which was taken along the longitudinal section of the punch (that is, along the line 3 shown in figure 1);

фиг.4 - изображение пробойника, изготовленного из инструментальной стали М42, причем изображение было получено с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) при увеличении 35х после того, как пробойник использовали в ряде циклов для пробивки мультилобулярных углублений в заготовках;figure 4 - image of a punch made of tool steel M42, and the image was obtained using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 35x after the punch was used in a number of cycles for punching multilobular recesses in the workpieces;

фиг.5 - изображение пробойника, изготовленного из модифицированной порошковой быстрорежущей стали Т15 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, причем изображение получено с помощью микроскопа при увеличении 400х вдоль поперечного сечения (то есть вдоль линии 2, показанной на фиг.1);5 is an image of a punch made of modified T15 high-speed powder steel in accordance with an embodiment of the present invention, the image being obtained with a microscope at 400x magnification along a cross section (that is, along line 2 shown in FIG. 1);

фиг.6 - изображение, подобное изображению, полученному на фиг.5, но которое было сделано вдоль продольного сечения пробойника (то есть вдоль линии 3, показанной на фиг.1);6 is an image similar to the image obtained in figure 5, but which was taken along the longitudinal section of the punch (that is, along line 3 shown in figure 1);

фиг.7 - изображение пробойника, изготовленного из модифицированной порошковой быстрорежущей стали Т15, причем изображение получено с помощью электронного сканирующего микроскопа при увеличении 50х после того, как пробойник использовали в ряде циклов пробивки мультилобулярных углублений в заготовках; и7 is an image of a punch made of modified powder T15 high-speed steel, the image being obtained using an electron scanning microscope at a magnification of 50x after the punch was used in a number of punching cycles of multilobular recesses in the blanks; and

фиг.8 - блок-схема способа, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения, получения мультилобулярного инструмента, например пробойника.Fig. 8 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention for producing a multilobular instrument, such as a punch.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

Хотя настоящее изобретение может быть реализовано в виде других вариантов осуществления, чем иллюстрируется на приведенных чертежах, в этой заявке подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения с пониманием того, что в настоящем описании необходимо рассматривать упрощение принципов изобретения и что оно, как предполагается, не ограничивает настоящее изобретение тем, что здесь проиллюстрировано и описано.Although the present invention can be implemented in other embodiments than is illustrated in the drawings, this application describes in detail embodiments of the present invention with the understanding that the present description should consider a simplification of the principles of the invention and that it is not intended to limit the present the invention by what is illustrated and described herein.

Как описано выше, фиг.2-4 относятся к пробойнику, изготовленному из инструментальной стали М42. На фиг.5-7 приведены другие виды, аналогичные видам, приведенным на фиг.2-4, но относящиеся к мультилобулярному инструменту, в частности пробойнику, изготовленному из модифицированной (молибденом) порошковой быстрорежущей стали Т15 в соответствии с настоящим изобретением. Как результат изготовления из порошкового металла пробойник является намного более гомогенным и содержит только карбиды (более светлые области на фотографиях, приведенных на фиг.5 и фиг.6), которые относительно малы по сравнению с карбидами, которые, как правило, содержатся в пробойнике, изготовленном из инструментальной стали. Как результат большей гомогенности и содержания только относительно небольших карбидов, пробойник является очень прочным и не склонным к скалыванию (выкрашиванию) или другому разрушению во время использования (то есть будучи используемым, например, для пробивки углублений в головках крепежных средств).As described above, FIGS. 2-4 relate to a punch made of tool steel M42. Figure 5-7 shows other views similar to those shown in figure 2-4, but related to a multilobular instrument, in particular a punch made of modified (molybdenum) powder T15 high-speed steel in accordance with the present invention. As a result of the manufacture of powder metal, the punch is much more homogeneous and contains only carbides (the lighter areas in the photographs shown in FIGS. 5 and 6), which are relatively small compared to carbides, which are usually contained in the punch, made of tool steel. As a result of greater homogeneity and the content of only relatively small carbides, the punch is very durable and not prone to chipping (chipping) or other destruction during use (that is, being used, for example, to punch recesses in the heads of fasteners).

На фиг.5 приведено изображение пробойника, которое получено с помощью микроскопа при увеличении, составляющем 400х, вдоль поперечного сечения (то есть вдоль линии 2, показанной на фиг.1). Фиг.6 подобна фиг.5, но в этом случае изображение получено вдоль продольного сечения (то есть вдоль линии 3, показанной на фиг.1). Как показано на фиг.5 и фиг.6, карбиды (более светлые области на изображениях) являются относительно небольшими по сравнению с карбидами, представленными в пробойнике из инструментальной стали, как показано на фиг.2 и фиг.3. В частности, если карбиды, представленные в пробойнике, полученном из инструментальной стали, могут быть размером 40 микрон или более, то при условии, что пробойник изготовлен из порошкового металла, например модифицированной порошковой быстрорежущей стали Т15, размер карбидов может быть небольшим, например 1-4 микрон.Figure 5 shows the image of the punch, which was obtained using a microscope at a magnification of 400x, along the cross section (that is, along line 2 shown in figure 1). Fig.6 is similar to Fig.5, but in this case, the image is obtained along a longitudinal section (that is, along the line 3 shown in Fig.1). As shown in FIGS. 5 and 6, carbides (lighter areas in the images) are relatively small compared to carbides shown in tool steel punch, as shown in FIG. 2 and FIG. 3. In particular, if the carbides present in a punch made of tool steel can be 40 microns or more in size, then provided that the punch is made of powder metal, for example modified T15 high-speed powder steel, the size of the carbides can be small, for example 1- 4 microns.

На фиг.7 приведено изображение пробойника, которое получено с помощью электронного сканирующего микроскопа при увеличении 50х после того, как пробойник был использован в ряде циклов пробивки мультилобулярных углублений в заготовке. Из сравнения фиг.7 и фиг.4 очевидно, что пробойник из порошкового металла (фиг.7) имеет только допустимый износ без скалывания (выкрашивания), тогда как пробойник из инструментальной стали (фиг.4) имеет определенное выкрашивание у выступа.Figure 7 shows the image of the punch, which was obtained using an electronic scanning microscope at a magnification of 50x after the punch was used in a number of punching cycles of multilobular recesses in the workpiece. From a comparison of FIG. 7 and FIG. 4, it is obvious that the powder metal punch (FIG. 7) has only acceptable wear without chipping (chipping), while tool steel punch (FIG. 4) has a certain chipping at the protrusion.

Поскольку крупные карбиды способствуют возникновению точки уменьшения прочности, а выступы мультилобулярного инструмента, например пробойника, испытывают большое механическое напряжение во время удара, то важно обеспечивать или гарантировать, что крупные карбиды отсутствуют у выступа мультилобулярного инструмента. Как правило, мультилобулярные инструменты, например пробойники, получают из инструментальной стали, которая является очень негомогенной. Изготовление мультилобулярного инструмента не из инструментальной стали, а из порошкового металла, например модифицированной порошковой быстрорежущей стали Т15, обеспечивает получение намного более гомогенной зернистой структуры. В таком случае меньше вероятности или даже нет вероятности того, что крупные карбиды будут существовать в области выступов или на одном из выступов. Как результат, пробойник является более твердым и имеет повышенную прочность и ударную вязкость и будет иметь более продолжительный срок полезной службы (эксплуатационной долговечности).Since large carbides contribute to the emergence of a point of reduction in strength, and the protrusions of a multilobular instrument, such as a punch, experience great mechanical stress during impact, it is important to ensure or guarantee that large carbides are absent at the protrusion of the multilobular instrument. As a rule, multilobular instruments, such as punches, are obtained from tool steel, which is very inhomogeneous. The manufacture of a multilobular tool not from tool steel, but from powder metal, for example, modified T15 high-speed powder steel, provides a much more homogeneous granular structure. In this case, there is less probability or even no probability that large carbides will exist in the region of the protrusions or on one of the protrusions. As a result, the punch is harder and has increased strength and toughness and will have a longer useful life (service life).

На фиг.8 иллюстрируется способ получения мультилобулярного инструмента из порошкового металла, например пробойника, показанного на фиг.5-7, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано, способ предусматривает: отрезание прутка заданной длины из прутковой заготовки, изготовленной из порошкового металла, например модифицированной быстрорежущей стали Т15 (модифицированной молибденом); снятие фаски 47°/45° на обоих концах; шлифование внешнего диаметра до заданного размера; нанесение масла и экструдирование (формование выдавливанием) мультилобулярной конфигурации на одном конце среза в экструзионной головке, которая закреплена в прессе для пробивки отверстий; снятие напряжений (отпуск) детали в печи для термообработки; чеканку товарного знака (при необходимости) на детали; шлифование внешнего диаметра до заданного размера; подрезку торца до заданной длины; шевингование угла передней части; термообработку до заданной твердости; шлифование угла передней части до достижения требуемой шероховатости и длины; шлифование уступа внешнего диаметра до заданного размера и длины и полирование угла передней части до требуемой шероховатости. Этот способ является относительно простым и не требует каких-либо этапов удаления связующего в противоположность способу инжекционного формования металла, в котором предусматривается обязательное удаление связующего во время спекания или до спекания. Конечная деталь, полученная, таким образом, способом инжекционного формования, как правило, является плотной только на 95-98%. В противоположность этому конечная деталь, полученная вышеописанным способом, является теоретически плотной на 100% и имеет повышенные прочность, ударную вязкость и ресурс стойкости инструмента.FIG. 8 illustrates a method for producing a multilobular powder metal tool, such as the punch shown in FIGS. 5-7, according to an embodiment of the present invention. As shown, the method provides for: cutting a bar of a given length from a bar stock made of powder metal, for example, modified T15 high-speed steel (modified by molybdenum); chamfering 47 ° / 45 ° at both ends; grinding the outer diameter to a predetermined size; oil application and extrusion (extrusion molding) of a multilobular configuration at one end of a slice in an extrusion head, which is fixed in a press for punching holes; stress relieving (tempering) of a part in a furnace for heat treatment; embossing of a trademark (if necessary) for details; grinding the outer diameter to a predetermined size; trimming the end to a given length; sheving the front corner; heat treatment to a given hardness; grinding the angle of the front part to achieve the desired roughness and length; grinding the ledge of the outer diameter to a predetermined size and length and polishing the angle of the front to the desired roughness. This method is relatively simple and does not require any steps of removing the binder, as opposed to the method of injection molding of metal, which provides for the mandatory removal of the binder during sintering or before sintering. The final part, thus obtained by the injection molding method, is typically only 95-98% dense. In contrast, the final part obtained by the above method is theoretically 100% dense and has increased strength, toughness and tool life.

Для производства прутковой заготовки из порошковой стали перед выполнением этапов получения инструмента, описанных выше, может быть использован следующий производственный процесс:For the production of bar stock from powder steel, before performing the steps for obtaining the tool described above, the following production process can be used:

1. Расплавленный металл соответствующей композиции тонко измельчают в инертной атмосфере.1. The molten metal of the corresponding composition is finely ground in an inert atmosphere.

2. Результирующий порошковый металл герметизируют в большой стальной "банке", которая представляет собой стальную трубу длиной 5-6 футов (1,5-1,8 м) и диаметром 10-12 дюймов (0,254-0,3 м).2. The resulting powder metal is sealed in a large steel "can", which is a steel pipe 5-6 feet long (1.5-1.8 m) and 10-12 inches in diameter (0.254-0.3 m).

3. Загерметизированную банку размещают в прессе для горячего изостатического прессования, который прикладывает давление 100 атмосфер при температуре 2100°F (1148,9°С).3. A sealed can is placed in a hot isostatic press, which applies a pressure of 100 atmospheres at a temperature of 2100 ° F (1148.9 ° C).

4. После горячего изостатического прессования стальная банка может быть "открыта" и из нее может быть извлечена теперь твердая и 100% плотная болванка порошкового металла.4. After hot isostatic pressing, the steel can can be “opened” and a solid and 100% dense powder metal ingot can now be removed from it.

5. Болванка порошкового металла после этого может быть обработана подобно стандартной болванке, полученной литьем.5. The powder metal ingot can then be machined like a standard ingot obtained by casting.

Хотя проиллюстрированы и описаны варианты осуществления настоящего изобретения, предполагается, что квалифицированные специалисты в этой области техники без отклонения от сущности и объема этого описания могут разработать различные модификации настоящего изобретения.Although illustrated and described embodiments of the present invention, it is assumed that qualified specialists in this field of technology without deviating from the essence and scope of this description can develop various modifications of the present invention.

Claims (15)

1. Инструмент из порошковой стали для пробивки мультилобулярных углублений, имеющий корпус и концевую часть с мультилобулярным профилем, отличающийся тем, что он выполнен из порошковой быстрорежущей стали и является теоретически плотным на 100%.1. A tool made of powder steel for punching multilobular depressions, having a body and an end part with a multilobular profile, characterized in that it is made of powder high-speed steel and is 100% theoretically dense. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из порошковой быстрорежущей стали Т15.2. The tool according to claim 1, characterized in that it is made of powder T15 high-speed steel. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что быстрорежущая сталь содержит молибден.3. The tool according to claim 1, characterized in that the high speed steel contains molybdenum. 4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он имеет конфигурацию для пробивки углублений в головках крепежных средств.4. The tool according to claim 1, characterized in that it has a configuration for punching recesses in the heads of the fastening means. 5. Способ получения инструмента по любому из пп.1-4, включающий получение прутка из порошковой быстрорежущей стали путем горячего изостатического прессования при давлении 100 атм и температуре 2100°F с получением болванки и ее последующей обработки, отрезание прутка заданной длины, определяющей деталь, снятие фаски по меньшей мере на одном конце детали, шлифование внешнего диаметра детали до заданного размера, экструдирование мультилобулярной конфигурации на одном конце детали, шлифование внешнего диаметра детали до заданного размера и обработка детали до заданной длины.5. A method of producing a tool according to any one of claims 1 to 4, including obtaining a bar of powder high-speed steel by hot isostatic pressing at a pressure of 100 atm and a temperature of 2100 ° F to obtain a blank and its subsequent processing, cutting the bar of a given length defining the part, chamfering at least at one end of the part, grinding the outer diameter of the part to a predetermined size, extruding a multilobular configuration at one end of the part, grinding the outer diameter of the part to a predetermined size and ar Botko items to a predetermined length. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после экструдирования осуществляют снятие напряжений в печи для термообработки.6. The method according to claim 5, characterized in that after extrusion, stress relief is carried out in the furnace for heat treatment. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют чеканку товарного знака на полученной детали.7. The method according to claim 5, characterized in that it further embosses the trademark on the received part. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что обработку детали до заданной длины осуществляют путем подрезки.8. The method according to claim 5, characterized in that the processing of the part to a given length is carried out by cutting. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после подрезки осуществляют шевингование угла передней части на детали.9. The method according to claim 8, characterized in that after trimming, shewing the front corner on the part is performed. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что после шевингования осуществляют термообработку детали до заданной твердости.10. The method according to claim 9, characterized in that after shewing, the part is heat treated to a predetermined hardness. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют полирование угла передней части до требуемой шероховатости.11. The method according to claim 9, characterized in that it further polishes the angle of the front to the desired roughness. 12. Способ по п.5, отличающийся тем, что пруток изготавливают из быстрорежущей стали Т15.12. The method according to claim 5, characterized in that the bar is made of high-speed steel T15. 13. Способ по п.5, отличающийся тем, что пруток изготавливают из быстрорежущей стали, содержащей молибден.13. The method according to claim 5, characterized in that the bar is made of high speed steel containing molybdenum. 14. Способ по п.5, отличающийся тем, что на обоих концах детали осуществляют снятие фаски 47°/45°.14. The method according to claim 5, characterized in that at both ends of the part are chamfering 47 ° / 45 °. 15. Способ по п.5, отличающийся тем, что перед экструдированием на деталь наносят масло, а экструдирование осуществляют в экструзионной головке, которая закреплена в прессе для пробивки отверстий. 15. The method according to claim 5, characterized in that prior to extrusion, oil is applied to the part, and the extrusion is carried out in an extrusion head, which is fixed in a press for punching holes.
RU2006138688/02A 2004-04-13 2005-03-03 Multilobular tooling equipment out of powder metal and method of its fabrication RU2366528C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56172804P 2004-04-13 2004-04-13
US60/561,728 2004-04-13
US11/052,438 2005-02-07
US11/052,438 US20050227772A1 (en) 2004-04-13 2005-02-07 Powdered metal multi-lobular tooling and method of fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006138688A RU2006138688A (en) 2008-05-27
RU2366528C2 true RU2366528C2 (en) 2009-09-10

Family

ID=35061265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006138688/02A RU2366528C2 (en) 2004-04-13 2005-03-03 Multilobular tooling equipment out of powder metal and method of its fabrication

Country Status (11)

Country Link
US (2) US20050227772A1 (en)
EP (1) EP1735117A4 (en)
JP (1) JP2007532320A (en)
KR (2) KR100824175B1 (en)
AR (1) AR048680A1 (en)
AU (1) AU2005235543A1 (en)
BR (1) BRPI0509839A (en)
CA (1) CA2558010A1 (en)
RU (1) RU2366528C2 (en)
TW (1) TWI321502B (en)
WO (1) WO2005102559A2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8968495B2 (en) * 2007-03-23 2015-03-03 Dayton Progress Corporation Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels
US9132567B2 (en) * 2007-03-23 2015-09-15 Dayton Progress Corporation Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools
US8656562B2 (en) * 2008-02-15 2014-02-25 Universal Trim Supply Co., Ltd. Structure of assembling a plastic locking device with a surface material
US20110131790A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Po-Hsun Chien Electromotive hair cutter
US8529178B2 (en) 2010-02-19 2013-09-10 Nucor Corporation Weldless building structures
US9004835B2 (en) 2010-02-19 2015-04-14 Nucor Corporation Weldless building structures
US10022845B2 (en) 2014-01-16 2018-07-17 Milwaukee Electric Tool Corporation Tool bit
CA2964008C (en) 2016-05-02 2023-10-24 Nucor Corporation Double threaded standoff fastener
TWI565542B (en) * 2016-07-21 2017-01-11 jia-rong Lin Tube device
WO2019109098A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Wear resistant tool bit
CN107952965B (en) * 2017-12-08 2020-09-29 有研工程技术研究院有限公司 Preparation method of plum blossom inner hexagonal punch needle and needle head
USD921468S1 (en) 2018-08-10 2021-06-08 Milwaukee Electric Tool Corporation Driver bit

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2699693A (en) * 1953-05-11 1955-01-18 American Screw Co Matrix and method of making same
DE1502949A1 (en) * 1957-10-22 1969-06-12 Lasalle Steel Co Process to improve the stability in the machining of workpieces with constant cross-section
US3388986A (en) * 1965-06-04 1968-06-18 William B.F. Mackay High speed tool steel
US3584667A (en) * 1966-09-19 1971-06-15 Textron Inc Coupling arrangement and tools for same
US3626643A (en) * 1969-12-15 1971-12-14 Albert F Kirchgessner Tool grinding attachment
US3972083A (en) * 1971-10-31 1976-08-03 P.L. Robertson Manufacturing Co. Ltd. Punch for making recessed screw
US3859081A (en) * 1973-12-17 1975-01-07 Moore Production Specialities High speed steel compositions and articles
US3897184A (en) * 1974-03-07 1975-07-29 Amsted Ind Inc Apparatus for making bars from powered metal
US4025337A (en) * 1974-03-07 1977-05-24 Amsted Industries Incorporated Continuous method of and apparatus for making bars from powdered metal
US4151621A (en) * 1974-09-12 1979-05-01 Phillips Screw Company Tools for punching fastener heads
US4063940A (en) * 1975-05-19 1977-12-20 Richard James Dain Making of articles from metallic powder
FR2321069A1 (en) * 1975-08-14 1977-03-11 Cefilac HIGH PERFORMANCE COUPLING
DE2817833A1 (en) * 1977-04-25 1978-10-26 Barber Colman Co CHIPPING CUTTING TOOL
US4255493A (en) * 1979-02-12 1981-03-10 The J. B. Foote Foundry Co. Powdered metal part
US4276087A (en) * 1979-05-03 1981-06-30 Crucible Inc. Powder-metallurgy vanadium-containing tungsten-type high-speed steel
US4440572A (en) * 1982-06-18 1984-04-03 Scm Corporation Metal modified dispersion strengthened copper
SE452124B (en) * 1984-06-19 1987-11-16 Kloster Speedsteel Ab SUBJECT TO COMPLETE STATE TOOL MATERIAL AND WELL MANUFACTURED
SE446277B (en) * 1985-01-16 1986-08-25 Kloster Speedsteel Ab VANAD-containing TOOLS MANUFACTURED FROM METAL POWDER AND SET ON ITS MANUFACTURING
JPS62120401A (en) * 1985-11-20 1987-06-01 Hitachi Metals Ltd Production of sintered tool steel member
US4880460A (en) * 1986-02-25 1989-11-14 Crucible Materials Corporation Powder metallurgy high speed tool steel article and method of manufacture
US4839139A (en) * 1986-02-25 1989-06-13 Crucible Materials Corporation Powder metallurgy high speed tool steel article and method of manufacture
JPS6314805A (en) * 1986-07-04 1988-01-22 Toyota Motor Corp Production of pulse gear
US4762043A (en) * 1987-03-23 1988-08-09 Jacob L. Reich Long wearing punch
US4818201A (en) * 1987-11-19 1989-04-04 Martin Sprocket & Gear, Inc. Method of manufacturing bushings with powdered metals
JPH0635603B2 (en) * 1988-03-07 1994-05-11 義信 小林 Drilling tools such as drills and end mills, and manufacturing methods
JPH0623531Y2 (en) * 1988-08-17 1994-06-22 トヨタ自動車株式会社 Mold for chamfering sintered parts
US5348694A (en) * 1988-12-20 1994-09-20 Superior Graphite Co. Method for electroconsolidation of a preformed particulate workpiece
DE59104523D1 (en) * 1990-03-14 1995-03-23 Asea Brown Boveri Sintering process with a shape from a compliant ceramic body.
GB2250941B (en) * 1990-12-20 1994-02-02 Rolls Royce Plc Improvements in or relating to diffusion bonding
US5290507A (en) * 1991-02-19 1994-03-01 Runkle Joseph C Method for making tool steel with high thermal fatigue resistance
JP2785513B2 (en) * 1991-04-26 1998-08-13 トヨタ自動車株式会社 Hole punch type
US5403373A (en) * 1991-05-31 1995-04-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered component and method of manufacturing such a component
DE4124472A1 (en) * 1991-07-24 1993-01-28 Wuerth Adolf Gmbh & Co Kg SCREW
JPH0539503A (en) * 1991-08-02 1993-02-19 Hitachi Metals Ltd Production of punch for marking
JPH05195011A (en) * 1991-08-17 1993-08-03 Werkzeugbau Alvier Ag Modular device for press-molding workpiece having profile of spiral shape
US5207132A (en) * 1991-10-16 1993-05-04 Textron Inc. Elliptical lobed drive system
US5154881A (en) * 1992-02-14 1992-10-13 Hoeganaes Corporation Method of making a sintered metal component
US5291811A (en) * 1992-05-14 1994-03-08 Textron Inc. Back-side taper wedging drive system
US5396788A (en) * 1992-09-04 1995-03-14 Golden Technologies Company, Inc. Can tooling components
JPH0737805B2 (en) * 1992-11-17 1995-04-26 有限会社新城製作所 Recessed screw and its driver bit
DE4243608C2 (en) * 1992-12-22 2000-10-19 Werner Hermann Wera Werke Tool
US5303761A (en) * 1993-03-05 1994-04-19 Puget Corporation Die casting using casting salt cores
JP3025601B2 (en) * 1993-04-28 2000-03-27 旭硝子株式会社 Forging die and method of manufacturing the same
US5561829A (en) * 1993-07-22 1996-10-01 Aluminum Company Of America Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders
US5445787A (en) * 1993-11-02 1995-08-29 Friedman; Ira Method of extruding refractory metals and alloys and an extruded product made thereby
JPH07233434A (en) * 1994-02-24 1995-09-05 Toshiba Corp Corrosion resistant material and its production
EP0701875B1 (en) * 1994-09-15 2000-06-07 Basf Aktiengesellschaft Process for preparing metallic articles by injection moulding
US6290439B1 (en) * 1994-12-30 2001-09-18 Black & Decker, Inc. Method and apparatus for forming parts from a continuous stock material and associated forge
US5754937A (en) * 1996-05-15 1998-05-19 Stackpole Limited Hi-density forming process
JP3790579B2 (en) * 1996-07-01 2006-06-28 本田技研工業株式会社 Molding method of powder
US5845547A (en) * 1996-09-09 1998-12-08 The Sollami Company Tool having a tungsten carbide insert
SE510763C2 (en) * 1996-12-20 1999-06-21 Sandvik Ab Topic for a drill or a metal cutter for machining
US5865238A (en) * 1997-04-01 1999-02-02 Alyn Corporation Process for die casting of metal matrix composite materials from a self-supporting billet
US5830287A (en) * 1997-04-09 1998-11-03 Crucible Materials Corporation Wear resistant, powder metallurgy cold work tool steel articles having high impact toughness and a method for producing the same
US6197431B1 (en) * 1997-06-20 2001-03-06 Siemens Westinghouse Power Corporation Composite material machining tools
US6223634B1 (en) * 1997-10-03 2001-05-01 Phillips Screw Company Recessed head fastener and driver systems
US5957645A (en) * 1997-10-31 1999-09-28 Phillips Screw Company Spiral drive system for threaded fasteners
US5972132A (en) * 1998-02-11 1999-10-26 Zenith Sintered Products, Inc. Progressive densification of powder metallurgy circular surfaces
US5939011A (en) * 1998-04-06 1999-08-17 Ford Global Technologies, Inc. Method for producing a mandrel for use in hot isostatic pressed powder metallurgy rapid tool making
US6044555A (en) * 1998-05-04 2000-04-04 Keystone Powered Metal Company Method for producing fully dense powdered metal helical gear
JP2000017307A (en) * 1998-06-29 2000-01-18 Toyota Motor Corp Production of sintered member
US6155092A (en) * 1998-10-09 2000-12-05 Wyman-Gordon Company Apparatus and method for forming a double ended upset pipe
US6482354B1 (en) * 1999-01-29 2002-11-19 Crs Holdings, Inc. High-hardness powder metallurgy tool steel and article made therefrom
SE516268C2 (en) * 1999-06-03 2001-12-10 Seco Tools Ab Method and apparatus with radially movable jaws for extrusion of rotating tools
US6179894B1 (en) * 1999-11-29 2001-01-30 Delphi Technologies, Inc. Method of improving compressibility of a powder and articles formed thereby
US6352014B1 (en) * 1999-12-15 2002-03-05 International Business Machines Corporation Method for making punches using multi-layer ceramic technology
DE10009721A1 (en) * 2000-03-01 2001-09-06 Komet Stahlhalter Werkzeuge Machine reamer with axially protending head designs head as variable cutter plate with extension having three equi-spaced wedge faces forming truncated pyramid and matched by plate seat bevel faces.
DE50110735D1 (en) * 2000-03-06 2006-09-28 Holland Letz Felo Werkzeug SCREWDRIVER INSERTS
US6443674B1 (en) * 2000-05-19 2002-09-03 Ics Cutting Tools, Inc. Self-centering twist drill having a modified flat bottom section and a helical crown point tip
US6537487B1 (en) * 2000-06-05 2003-03-25 Michael L. Kuhns Method of manufacturing form tools for forming threaded fasteners
US6224798B1 (en) * 2000-07-31 2001-05-01 Delphi Technologies, Inc. Method for fabricating powdered metal cores
US6485540B1 (en) * 2000-08-09 2002-11-26 Keystone Investment Corporation Method for producing powder metal materials
DE60107177T2 (en) * 2000-09-07 2005-11-03 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya Coated cutting tool
DE10046562C2 (en) * 2000-09-19 2002-11-14 Eska Saechsische Schraubenwerk Process for producing a hexagon socket head screw and outer hexagon socket head screw produced therewith
AT4737U1 (en) * 2001-01-15 2001-11-26 Plansee Ag POWDER METALLURGICAL METHOD FOR PRODUCING HIGH-DENSITY MOLDED PARTS
US6685412B2 (en) * 2001-10-19 2004-02-03 Cross Medical Products, Inc. Multi-lobe torque driving recess and tool in particular for an orthopedic implant screw
JP2003138302A (en) * 2001-10-31 2003-05-14 Ngk Spark Plug Co Ltd Sintered member, and cutting tool
DE10229325B4 (en) * 2002-06-29 2005-06-09 Arno Friedrichs Extrusion tool for producing a cylindrical body consisting of plastic mass
WO2004108329A1 (en) * 2003-06-04 2004-12-16 Seco Tools Ab Method and device for manufacturing a blank for a tool
US7685907B2 (en) * 2004-08-13 2010-03-30 Vip Tooling, Inc. Method for manufacturing extrusion die tools
US7225710B2 (en) * 2005-05-27 2007-06-05 Synthes Gmbh Combination driver and combination fastener

Also Published As

Publication number Publication date
EP1735117A2 (en) 2006-12-27
KR20070005667A (en) 2007-01-10
US20050227772A1 (en) 2005-10-13
AU2005235543A1 (en) 2005-11-03
WO2005102559A2 (en) 2005-11-03
TWI321502B (en) 2010-03-11
BRPI0509839A (en) 2007-10-23
CA2558010A1 (en) 2005-11-03
US20080236341A1 (en) 2008-10-02
EP1735117A4 (en) 2010-04-07
KR20070118198A (en) 2007-12-13
WO2005102559A3 (en) 2005-12-22
AR048680A1 (en) 2006-05-17
RU2006138688A (en) 2008-05-27
KR100824175B1 (en) 2008-04-21
TW200602138A (en) 2006-01-16
JP2007532320A (en) 2007-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2366528C2 (en) Multilobular tooling equipment out of powder metal and method of its fabrication
RU2324576C2 (en) Nanocristallic metal material with austenic structure possessing high firmness, durability and viscosity, and method of its production
US7147819B2 (en) Method for producing highly porous metallic moulded bodies close to the desired final contours
TWI450974B (en) Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools
JP6112752B2 (en) Method for thermomechanical processing of tool steel and tools made from thermomechanically processed tool steel
TWI619571B (en) Rod shape member and cutting tool
JP7020806B2 (en) Manufacturing method of metal parts
US20120180911A1 (en) Method for producing a hole in plate member
RU2317170C2 (en) Method for making deep cylindrical products of square blanks
JP5896296B2 (en) Manufacturing method of high-strength mold with excellent high-temperature softening resistance
EP1985390B1 (en) Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools
JP2007181844A (en) Metal plate dowel forming method
Scholl et al. Influences of Manufacturing‐Related Microstructural Variations on Fatigue in Carbide‐Rich Tool Steels
JPS61179845A (en) Tool having composite shape
JP5446288B2 (en) Method for removing excess portion of metal cylindrical member
MXPA06009122A (en) Powdered metal multi-lobular tooling and method of fabrication
Adamus The influence of cutting methods on the cut-surface quality of titanium sheets
Liu et al. Green machining for conventional P/M processes
CN1946511B (en) Powdered metal multi-lobular tooling and method of fabrication
Prohászka et al. Effect of cutting tools and cut materials on integrity of mirror surfaces
JP2019005786A (en) Correction method of punch
JP2002224784A (en) High speed tool steel material for cold forging, high speed tool steel hollow product and its manufacturing method
FORGING ASP process for high speed tool steels
JP2003175414A (en) End mill and metal mold machining method using it

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120304