TW400260B - Net shaped dies and molds and method for producing the same - Google Patents

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Description

經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 —^___E___ 五'、發明説明(丨) 本發明有闘一種直接由粉末金屬製成模子和模具的製 造《根據本發明,該等模子傜藉將一特定形式且具有預定 模穴形狀之模型放置於一罐體内,且固定於該罐體内適當 位置而製成。然後該模型與該罐體之間的空間填滿一預定 粉末金屬’抽氣及密封。再以熱點均壓法(Η IP)用以壓實 該粉末金屬至全密度。該壓實體沿一適當平面的分離使該 模型可被移出,藉以露出形成於該壓實粉末金屬内之所需 , 楔穴。 目前模子之製造技術涉及該模子材質之鑄造錠,其必 須藉锟軋和/或鍛造以減少尺寸。這些步驟導致該材質顯 著的降伏損失旦由於其粗糙的顯微組織,産生較不理想的 機械特性。在锟軋或鍛造之後,必須在該模子上加工該穴 。這是一非常耗費時間及人工的製程,其導致相當的費用 和額外浪費的物料。 本發明傺一種製造模子和模具之方法以於其後使用在 成形零件的製造,例如藉模鑄、射出成形及其類似方式。 該方法包括以下步驟:提供一具有預定形狀以界定一加工 模子或模具凹穴輪廓的模型;將該模型放置於一罐體内; 在該罐體的區間内填滿一預定粉末金屬以環繞於該模型.; 藉熱及壓力的應用熱點均等壓該罐體及粉末金屬以壓實及 密實環繞於該模型的該粉末金屬;及將該罐體及已密實金 屬沿一平面拆分開來以移出該模型,且藉此在該等密實金 屬段内設置該預定模穴。 於圖式中: -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210'乂297公釐) ' : (#先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部令央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明k·明(2 ) 第一圖傜根據本發明剖過一罐體的中心線之橫剖圖·, 顯示該模型,其中該模型與罐體之間的空間填滿粉末; 第二圔係第一圔之罐體在熱點均壓法後的圖式,其顯 示剖面線; 第三圖傜將第一、二圖的模型移開之模子的圔式·,及 第四圖傺一壓實模子在分離之後之透視圖,其顯示在 本發明的方法所使用的模型及分隔板。 圖號説明: 1.. .填注/抽氣管 2 ...罐體的頂部 4 ...模型 5 ...氧化釔 6 ...粉末 7 ...開口 8 ...底段 9 ...定位點熔接 10 ...罐體 11.. .分隔板 12...模型 13...罐體 一種實施本發明之方法如第一圖所示,渉及藉傳統加 工技術製造一鋼模型4。此模型具有最終模子之預定模穴 的尺寸及形狀。該模型藉定位點鎔接9固定於該罐體8的 底部。一氧化釔5的被覆施加於該模型4的表面。在一分 離作業中,該填注/抽氣管1、該罐體10的頂部2及中心 部被鎔接一起。此總成再鎔接於該罐體之底段8。 該預定模子材質的粉末再經由該填注/抽氣管1上的 開口 7注入該罐體内。該粉末6在此例中偽M4工具鋼且填 滿該模型與罐體内表面之間的空間。空氣經由該填注/抽 氣管1自該罐體抽出,而後將該管鎔接封閉。然後納置該 模型及粉末的該罐體在2175T,15.000PSI之壓力下進行 熱點均壓五小時。此過程壓實該粉末以産生一環繞於該模 -5 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 發明k明(> ) 型的固態壓實體。 為移出該模型,該壓實罐體以帶鋸機切割如第二圔所 顯示。在該等模型兩半部自該壓實體移開後,該預定模穴 即可顯露,見第三圔。 本發明之較佳實施例如第四圖所示。在本實施例中., —分隔板11置於該模型4兩半部之間。例如,該分隔板11 可為1/2英寸厚的磺鋼。該分隔板僳與該模型12—體成型 或以定位點熔接於該模型12。該模型在每侧略大於該分隔 板以配合該分隔板的厚度。裝配在一起之該模型與分隔板 被覆一分模劑如氮化硼而後再定位於該罐體13内侧。定位 點熔接或機械繫結件使用以附著該模型/分隔板於該罐體 内。該罐體再熔接封閉,形成一填注管。在本案中,H13 粉末經由該填注管裝瑱入該罐體再進行該罐體的抽氣及.密 封。在2175°下以15, OOOPSI熱點均壓五小時使該粉末壓 實成一固體。 該模型的移出傜藉切削或滾磨該罐體的邊緣以將該分 隔板的邊緣顯露出來。然後該等模子半部自該模型及分隔 板分離出。該模型總成可再被使用以製造其他的模子及模 具。 以上所述偽為目前較佳方法,然而有多種變化對於熟 悉此技藝人士條顯而易知者。這些包括,但非限制於,改 變該模子的粉末材質。此選擇很明顯地將藉由最終之模子 或模具所需之待性所決定。典型之材質大體上分類為工具 綱、鎳合金、鈷合金及銅合金者可以使用。該壓賁之參數 -6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ----,---.----裝-----r I 訂-----線 (諳先聞讀背面之注意寧項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明(斗) 則以所使用的合金來作選擇。 此用以製造該等模型之技術亦可包括鍛造、鑄造或預 定的^層燒結。此亦可使用先前藉本發明製成之模子所模 製的零件。 目前氧化釔已被應用在模型似作為一釋放被覆,以防 止該粉末在該壓實過程期間與該模型結合。釋放劑或擴散 遮斷體的其他選擇可具有相等的效果。這些包括氧化鋁、 氧化結、二氣化矽、氧化_、氧化鈦、氧化钍.、碳化鈦、 氮化鈦及氮化硼。亦可在該模型上藉對該模型在氧化或氮 化的環境下進行熱處理以産生一釋放層。 然而本發明之特定實施例已予以詳細描述,熟於此技 藝者當可認知到對該等細節的各種修飾及變化可根據本發 明掲露内容的整個説明而得以發展。於此所述之較佳實施 例乃僅用以説明而非作為本發明範靨的限制,本發明範圍 傜以後附之全部申請專利範圍及任何所有其等效物予以決 定。' :....丨.--------^—、訂-----·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A8 B8 C8 D8 申請4利範圍 1 · 一種製造模子和模具之方法包括以下步驟: 提供一具有預定形狀以界定一模穴的模型; 提供一具有一中空内部的罐體; 將該模型放置於該罐體之中空内部内; 將該罐體瑱滿一粉末金屬以環繞該模型; .熱點均壓該罐體以壓實及密實該粉末金屬;及 將該被壓實及密實的粉末金屬拆分開來以容許移開該 模型,藉以提供一模穴。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法包括在該填滿步驟之後, 自該罐體抽出空氣的步驟,以及在該抽氣步驟之後且在 該熱點均壓步驟之前密封該罐體(如藉熔接)的步驟。 3 ·Ν如申請專利範圍第1項的方法包括在該放置步驟之前提 供一圍繞該模型之平板的步驟,該板自該模型向外延伸 至該罐體,藉以在該均壓步驟之後藉該板産生〜分隔線 4.如申請專利範圍第丨項的方法包括將該模型被覆一釋放 劑,以防止該金屬粉末在該熱點均壓步驟期間與該模型 結合。 5 .如申請專利範圍第4項的方法,其中該釋放劑傜從以下 所組成的組群所選出之一:氣化釔、氧化鋁、氧化錯、 二氧化矽、氧化錢、氧化鈦、氧化钍、化鈦、氮化鈦 及氮化硼。 6 ·如申請專利範圍第4項的方法,其中該釋放劑偽藉在氣 化或氮化之環境中熱處理該模型所産生。 7 .如申請專利範圍第丨項的方法,其中該熱點均壓步驟傜 良紙敌尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ---'--^-------J---装-----【--訂-----線 (詩先閔讀寞之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請‘利範圍· 在一約為15 , OOOPS I的壓力及約為2175 °F的溫度實施約 五小時。 8.如申請專利範圍第1項的方法,其中該金屬粉末偽一用 為模子材質之金屬粉末,其傜由工具鋼、鎳合金、鈷合 金及銅合金所組成的組群中所選出之一材質。 9 . 一種製造模子和模具之方法包括以下步驟: 提供一具有預定形狀以界定一模子或模具凹穴其一的 模型; 提供一具有一中空内部的罐體; 將該模型放置於該罐體之中空内部内且將該楔型固定 於該罐體; .在該模型上被覆一層氧化釔; 將該罐體填滿一M4工具綱以填滿該模型與該罐體内表 面之間的空間; 自該罐體抽出空氣;· 藉鎔接密封已被抽氣之該罐體;. 藉在15,000PSI的壓力及2175°F的溫度下熱點均壓該 罐體及其容納之粉末五小時,以壓實且密實該M4工具鋼 粉末;及 將已壓實及密實的粉末金屬拆分開來及移出該模型以 提供一模穴。 10.如申請專利範圍第9項的方法,包括在該放置步驟之前 提供一圍繞該模型之平板的步驟,該板自該模型向外延 伸至該罐體,藉以在該均壓步驟之後藉該板産生一分隔 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) -----ml J--51 —-~裝- 訂 線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A8 B8 C8 D8 申請專利範園· 線。 11. 一種模子或模具包括一模組,該模組係由熱點均壓之 粉末金屬所製成,且具有一模穴,該模穴傜在該熱點.均 壓作業期間形成一預定形狀。 12 .如申請專利範圍第11項之模子或模具,其中該粉末金 屬傜自一由工具鋼、鎳合金、鈷合金及銅合金所組成的 組群所選出之一種金屬。 13 .如.申請專利.範圍第11項之模子或模具,其中該粉末金 屬傷一 M4工具鋼。 ‘ 丨,—-----裝-----r丨訂-----φ線. (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央槺準局員工消費合作社印製 10 - )A4規格(210^^^y
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