专利名称：硬质合金球的制造方法
技术领域：
本发明与用粉末冶金法制造球状工件的方法有关。
背景技术：
用粉末冶金方法生产球形合金制品，其传统的方法有如下两种 方法一使用液压机或机械压力机钢模成形，粉末在球模中压实成球坯，然后将球坯置于烧结炉中烧结制成球形制品。其球模通常采用双半球钢模。采用这种工艺制备合金球存在以下不足之处(1)成形效率低；(2)采用双半钢球模成形后的球坯，其中间都带有凸起的环带，给随后的精加工造成困难；(3)所形成球坯密度不均匀。这是因为模具模壁对粉末的摩擦阻力所致，粉末料延加压方向运动时，压力不断受到损失，使得球坯中心部分的密度最低。
方法二使用聚乙烯为原料，不锈钢球为模芯，浇注成有30-100腔相连为一体的模具，用冷等静压机一次压制30～100球坯，然后将球坯置于烧结炉中烧结制成球形制品。采用这种制备合金球的不足之处(1)聚乙烯强度低，成形性差；(2)所成形合金球坯不圆度较差(≤5％)，后续精加工成本高；(3)所生产合金球成品尺寸范围小，可生产直径为φ5～φ30mm。由于球模的材料和球膜的结构决定不能生产大尺寸合金球，否则成形差，且难以脱模。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产效率高、合金球圆度好和成形尺寸范围大的粉末合金球的制造方法。
本发明是这样实现的 本发明一种硬质合金球的制造方法，其步骤如下 (1)制备弹性橡胶球模以橡胶为原料，以半球为模芯，分别浇注上、下空心半球模，上半球模有装料口，上、下半球模分别有相配合的凸头和凹槽，铸模经塑化后脱模制成上、下半球膜，制备与上半球模装料口配合的端盖， (2)将上、下半球模组装成球模，从装料口装入混合料并盖上端盖， (3)将装料后的球模分别装入塑料袋用细绳束口，将细绳挂在支架上，使装球模的塑料袋悬吊于支架，将支架放入冷等静压机缸中加压压实后脱模， (4)将脱模后的合金球用车刀修整表面， (5)将表面修整后的合金球置于烧结炉中烧结。
步骤4中所用的车刀为环形车刀，车刀为圆筒形，其一端为环形切削刃，环形切削刃的直径小于合金球的直径。
支架为若干水平环和立杆构成的立式筒形钢支架，水平环之间的空间吊挂有装球模的塑料袋。
步骤2中将组装后的球模置于震动装料机的若干凹槽中，每个凹槽固定一个球膜，打开震动开关，混合料自动进入球模中，待充满后，停止震动。
与传统的粉末冶金制球方法相比，本发明具有如下优点 (1)由于采用橡胶模和冷等静压，压形球坯不圆度小，不圆度≤1.5％。冷等静压不会使两半球模间产生凸起的环带，减少后期精加工量。
(2)由于球模强度高，独立置于塑料袋中悬挂于支架上，互不影响，并减小重力对球模变形的影响。可生产合金球尺寸范围大，最大可生产尺寸由冷等静压机缸体直径决定。
(3)橡胶球模冷等静压成形的合金球坯密度高，而且均匀，制品无裂纹等缺陷，成品率高。
(4)一次压制10-50个弹性橡胶球模，由于球膜由两半球构成，脱模容易，生产效率高。
(5)由于后期精加工用环形车刀，加工效率高，精度高。精整球坯的不圆度≤0.5％。
图1为上半模结构图。
图2为图1的俯视图。
图3为下半模结构图。
图4为图3的俯视图。
图5为球模组装结构图。
图6为支架吊装图。
图7为环形车刀结构图。
具体实施例方式 具体工艺流程为 弹性橡胶球模的制备——手工或机械振动装料——冷等静压压实成形——精整——烧结。现分述如下 (1)弹性橡胶球模的制备 制作橡胶球模钢模，分别为端盖钢模、上半球模钢模和下半球模钢模，钢模大小依据所需制备的成品合金球的大小计算而定。以丁苯橡胶为原料，浇注成形，塑化后脱模即可，球模如图5所示。弹性橡胶球模具由端盖、上半球模和下半球模组成，上、下半球模间用凹、凸橡胶扣咬合固定。
(2)装料 将上、下半球模合拢扣紧，从端盖处倒入粉料，不断振动摇匀，装满后盖上端盖，套上密封袋密封。或将球模置于震动装料机的凹槽中固定(一个凹槽固定一个橡胶球模，可同时对多个橡胶球模装料)，打开震动开关，混合料自动进入球模中，待充满后，停止震动，盖上端盖后套上密封袋密封，装料时间约1～3分钟。将密封袋用细绳悬挂在钢支架上。
(3)冷等静压压实成形 将悬挂弹性橡胶球模的钢支架置于冷等静压机中进行加压压实，加压压力为60-70MPa。可一次压制10-50个弹性橡胶球模，视冷等静压机型号而定。压实后卸压取出弹性橡胶球模，将压实的球坯从上、下半球模间取出，即得到压制好的球坯。
(4)精整 将压制好的球坯，用环形车刀清理掉表面局部凹凸或粘料，使球坯表面光洁。环形车刀形貌如图7所示，车刀切削刃直径大小视球坯直径而定，比球坯直径略小。
(5)烧结 将球坯置于氢气烧结炉或真空烧结炉中进行烧结。其工艺参数为1350～1500℃×1.5-3hr(视不同成份不同大小的球坯制品而定)。
采用本实施例的方法制备了三批合金球，三批合金球的合金成份、制品尺寸要求如表1所示。首先根据制品直径计算和制备三批合适尺寸的弹性橡胶球模，用手工或振动装料机将混合料装入橡胶球模中，密封好后置于冷等静压机中压实，压实脱模后用环形车刀精整，在进行烧结获得制品。压实时冷等静压压力和烧结参数如表2所示。压实脱模和精整后分别任选50个球坯，测其单重、直径和不圆度，其结果列入表3。
表1实施例合金球的成份、制品尺寸要求 表2实施例橡胶球模内径、冷等静压压力和烧结参数
表3实施例压实球坯、精整球坯状态参数和成品球用途
权利要求
1.一种硬质合金球的制造方法，其步骤如下
(1)制备弹性橡胶球模以橡胶为原料，以半球为模芯，分别浇注上、下空心半球模，上半球模有装料口，上、下半球模分别有相配合的凸头和凹槽，铸模经塑化后脱模制成上、下半球膜，制备与上半球模装料口配合的端盖，
(2)将上、下半球模组装成球模，从装料口装入混合料并盖上端盖，
(3)将装料后的球模分别装入塑料袋用细绳束口，将细绳挂在支架上，使装球模的塑料袋悬吊于支架，将支架放入冷等静压机缸中加压压实后脱模，
(4)将脱模后的合金球用车刀修整表面，
(5)将表面修整后的合金球置于烧结炉中烧结。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所用的车刀为环形车刀，车刀为圆筒形，其一端为环形切削刃，环形切削刃的直径小于合金球的直径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于支架为若干水平环和立杆构成的立式筒形钢支架，水平环之间的空间吊挂有装球模的塑料袋。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中将组装后的球模置于震动装料机的若干凹槽中，每个凹槽固定一个球膜，打开震动开关，混合料自动进入球模中，待充满后，停止震动。
全文摘要
本发明为一种硬质合金球的制造方法，解决传统制造方法生产效率低，产品质量差，不能制造合格的大直径产品的问题。其步骤如下(1)制备弹性橡胶球模以橡胶为原料，以半球为模芯，分别浇注上、下空心半球模，上半球模有装料口，上、下半球模分别有相配合的凸头和凹槽，经塑化后脱模制成上、下半球膜，制备与上半球装料口配合的端盖，(2)将上、下半球模组装成球模，从装料口装入混合料并盖上端盖，(3)将装料后的球模分别装入塑料袋用细绳束口，并将细绳挂在支架上，使装球模的塑料袋悬吊于支架，将支架放入冷等静压机缸中加压压实后脱模，(4)将脱模后的合金球用车刀修整表面，(5)将表面修整后的合金球置于烧结炉中烧结。
文档编号B22F3/10GK101817080SQ201010139960
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者史恋涛, 王向东, 张晓艳, 苏华, 邹政 申请人:四川科力特硬质合金股份有限公司