专利名称：模具和制造模具的方法
技术领域：
本发明涉及一种模具，例如将板材弯曲成所期望的形状的冲压模具或将对板材进行拉深并随后进行切边的切边模装置，和一种制造这种模具的方法通过对板材进行冲压、拉深和切边，制造汽车车身冲压件。
用于对板材进行冲压、拉深和切边的模具通常是由铸铁或铸钢制成，强度很高，所以，能够承受几十万次的压力循环。然而，这种模具的制造成本很高。
别的类型的不能用机加工生产的模具由锌合金的基底材料制成，它们的制造成本低，适合于生产多种不同类型的小生产批量产品，日本公开专利申请Nos5-84591、5-195121、5-208296和5-237656介绍了这种类型的模具。
具体地说，日本公开专利申请Nos5-84591介绍，通过堆焊，包含镁和铝并且Vickers硬度为150左右的锌合金被焊接在一种包含铝和铜的锌合金上。
日本公开专利申请Nos5-195121介绍了一种用于制造冲压模具的锌合金，所述锌合金包括9.5～30wt％的铝、6.0～20wt％的铜、0.01～0.2wt％的镁、其它成分为锌。
日本公开专利申请Nos5-237656介绍了一种修复铝模具的方法，除了在要修复的区域之外，仅仅在模具周边区域镀Ni-P，用填充金属填充要被修复的区域，因而获得具有所期望强度的周边区域。
日本公开专利申请Nos5-208296介绍了使用锌合金作为模具的基底材料，所述模具用于注塑塑料，使用包含Si或类似材料的铝合金作为填充金属修复模具。
使用锌合金作为基底材料的模具重量轻，容易铸造并具有良好的维修性能，虽然锌合金具有良好的维修性能，但是它们软，如果剪切刃口或类似部位被安置在锌合金上，需要将不同的金属添加到锌合金的特定的区域。
具体地说，如果通过堆焊，将包括镁和铝的锌合金或包括Si或类似材料的铝合金焊接在包含铝和铜的锌合金上，如日本公开专利申请Nos5-84591和5-208296所介绍的那样，焊接区域的硬度不足以被用作剪切刃口。日本公开专利申请Nos5-237656所介绍的方法也不能获得足够的硬度水平。
因而，锌合金模具很少用于制造用于注塑塑料的模具。
日本公开专利申请Nos5-195121介绍了一种冲压模具，该模具具有硬度高的剪切刃口和抗磨损的弯曲部件。然而剪切刃口和弯曲部件的问题没有被解决。
根据别的提议，不能通过堆焊而形成硬度高的剪切刃口，但是可以对剪切刃口镀一层硬铬或通过蒸发、溅射或类似方法来形成剪切刃口。然而对于这些提议，很难形成具有所要求厚度的剪切刃口并使它耐用。此外，所提议的工艺不经济实用。
此外，如日本专利Nos2838657所述，通过在模具的边缘上确定一个斜面，在斜面上堆焊硬度高的填充金属，用磨床磨削填充金属而形成剪切刃口。然而，众所周知，在本领域中，仅仅铜基或锌基材料可以被直接焊接在锌合金上，但是铜基或锌基材料的硬度不足以充当剪切刃口材料。
锌合金和镍合金相互焊接的可焊性极差，镍合金不能被焊接在锌合金上以形成高硬度的堆焊区域。作为本发明发明人的研究结果，发现铜合金可以被焊接在锌合金和镍合金上，本发明的要点在于，在基底材料上焊一层铜合金的底层，在铜合金的底层上焊一层镍合金的重叠层。
符合本发明的模具包括一个上模和一个下模，用于剪切或弯曲工件，至少上模和下模中的一个具有剪切刃口或弯曲部件。上模和下模由铝基/铜基合金的基底材料制成，该剪切刃口或弯曲部件具有一个机加工的堆焊区域，所述区域包含一个底层和一个重叠层，将铜基材料的填充金属焊接到锌合金上形成上述底层，将具有足够的硬度的镍基材料的填充金属焊接到由铜基材料组成的底层上而形成上述重叠层。
当被焊接在底层上时，如果重叠层与基底材料接触，产生溅射，导致焊接缺陷。当形成重叠层时，必须在没有露出基底材料的底层上进行焊接。
至少上模和下模中的一个可能具有一个斜面，在所述斜面上安置剪切刃口或弯曲部件。斜面具有一个垂直方向上的尺寸和一个水平方向的尺寸，所述垂直方向的尺寸基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度，所述水平方向的尺寸基本上对应于焊缝的两个焊道的宽度，所述斜面包括一个在横切外区域内的平面区域，所述平面区域的的宽度基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度。利用这种结构，阻止底层脱落，避免由于基底材料和重叠层之间的接触而产生的溅射和气孔。
为了有效地阻止气孔的出现，斜面可以具有一个倒角表面和一个由此延伸的延伸部分，底层完全覆盖所述斜面并由铜基材料组成。由镍基材料组成的重叠层被安置在底层上，并不与基底材料接触。在焊接重叠层时所产生的气体通过形成在延伸部分上的底层被排放。
铜基材料可以是纯铜，硅青铜或类似材料，为了良好的可焊性，最好使用硅青铜。
硅青铜最好包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是铜。
Si(硅)是一种用于还原的元素，也是一种用于增加硬度的元素。如果硅的数量低于1.0wt％，将出现还原不充分现象，有可能出现气孔。如果硅的数量大于8.0wt％，硅青铜将不再是一种一相结构，多相将出现沉淀，结构将变脆。
Mn(锰)是一种用于还原和脱硫的元素。如果锰的含量低于0.3wt％，将不会出现还原和脱硫效果。如果锰的含量大于4.0wt％，将不会出现更好的还原和脱硫效果。
Pb(铅)是一种增加机加工性的元素。如果铅的含量低于0.03wt％，将不会具有附加的效果，如果铅的含量高于4.5wt％，容易出现焊接裂缝。
Al(铝)是一种着色剂，如果铝的含量增加，硅青铜的颜色从铜红变为金色。铝也是一种用于增加硬度的元素。如果铝的含量低于0.03wt％，将不会具有附加的效果，如果铝的含量高于11wt％，硬度和拉伸将降低。
Ni(镍)是一种有效地增加硬度的元素。如果镍的含量低于0.03wt％，将不会具有附加的效果，如果镍的含量高于7.0wt％，则超过极限，硬度会降低。
Fe(铁)是一种用于减少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果铁的含量低于0.03wt％，将不会具有附加的效果，如果铁的含量高于6.0wt％，将超过极限，不会获得附加效果。
所述重叠层的镍基材料最好包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si,0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是镍。
B(硼)是一种用于减少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果硼的含量低于1.0wt％，将不会具有附加的效果，如果硼的含量高于6.0wt％，将超过极限，趋向于产生裂纹。
Cr(铬)是一种增加硬度和高温下的抗酸性的元素。如果铬的含量低于5.0wt％，将不会具有附加的效果，如果铬的含量高于20.0wt％，将超过极限，降低机加工性。
Si(硅)是一种用于还原和改善流动性的元素。如果硅的含量低于1.0wt％，将不会具有附加的效果，如果硅的含量高于7.0wt％，将超过极限，不会获得附加效果，趋向于产生裂纹。
Fe(铁)是一种用于减少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果铁的含量低于0.03wt％，将不会具有附加的效果，如果铁的含量高于4.0wt％，将超过极限，不会获得附加效果。
Cu(铜)是一种有效地增加韧性的元素。如果铜的含量低于0.5wt％，将不会具有附加的效果，如果铜的含量高于6.0wt％，将超过极限，韧性将降低，趋向于产生裂纹。
为了在斜面上焊接一层，模具沿着斜面的部分被预热，随后清除斜面上的氧化膜。然后在斜面上焊接底层。至少模具沿着底层的部分被预热，将底层上的氧化膜清除，然后，在底层上焊接重叠层。在通过堆焊形成铜基材料层和镊基材料层之前，通过预热全部基底材料或一部分基底材料，剪切刃口的可焊性被增加，所述一部分是指在该处通过堆焊而形成所述层。
在将底层焊接在所述斜面之前，所述斜面被预热到200℃，在将所述重叠层焊接在所述底层之前，所述底层被预热到250℃，最好使用TIG(钨极惰性气体保护)焊接工艺来焊接底层和重叠层，因为与MIG焊接工艺和电弧焊工艺相比，TIG焊接工艺不容易产生气孔。
可以使用AC TIG焊接工艺焊接底层，AC TIG焊接工艺具有清洁动作用于清除氧化膜，使底层光滑。具体地说，铝/铜基锌合金易于产生对焊接缺陷负责的氧化膜。根据AC TIG焊接工艺，在基底材料的表面上出现氧化物的区域内，一个负极点容易被形成。使用增强的热量，负极点移去氧化物，负极点移向另一处氧化物，同样清除另一处氧化物。
AC TIG焊接工艺有效地减少了穿透底层而进入基底材料，阻止了基底材料的锌合金上升到或接近底层的表面，因此阻止了溅射。
如果使用AC TIG焊接工艺焊接底层，由于铝/铜基锌合金具有低的熔点，在焊条被熔化之前，基底材料可能已经被熔化，产生孔，因而导致焊接缺陷。
可以使用DC TIG焊接工艺焊接重叠层。DC TIG焊接工艺用于增加可焊性。具体地说，由于底层由铜基材料组成，铜基材料是良好的导热体，底层不能轻易地达到它的熔点。然而，由于DC TIG焊接工艺具有大电流，允许重叠层深深地渗入底层，底层被熔化用于增加可焊性。
DC TIG和AC TIG焊接工艺都最好使用氦气或氦气和氩气混合气体作为保护性气体。由于氦气比氩气更有效地积聚热量，不使热量扩散，最好使用氦气或氦气和氩气混合气体用于TIG焊接导热系数高的材料。根据本发明，最好使用AC TIG焊接工艺焊接底层，使用DC TIG焊接工艺焊接重叠层。
通过结合附图对本发明所推荐的实施例所进行的描述，本发明的上述优点和别的优点、特性将变得更加清楚。本发明的附图仅是用于说明实施例。
图1(a)和图1(b)是一个符合本发明的剪切模的横截面视图，显示了剪切一个工件的工序；图2是一个制造符合本发明模具的方法的流程图；图3(a)～图3(d)是放大的局部横截面视图，显示了符合本发明的剪切模的剪切刃口的形成过程；图4(a)是一个显示剪切刃口的金属结构的照相图(×1)；图4(b)是图4(a)中B部分的放大的照相图(×100)；图4(c)是图4(a)中C部分的放大的照相图(×100)；图5(a)～图5(f)是放大的局部横截面视图，显示了符合本发明另一个实施例剪切模的剪切刃口的形成过程；图6(a)～图6(d)是放大的局部横截面视图，显示了符合本发明另一个实施例剪切模的剪切刃口的形成过程；图7是一个局部横截面视图，显示了符合本发明另一个实施例的斜面。
如图1(a)和图1(b)所示，剪切模包括一个上模1和一个下模2，上模1的上端连接在一个垂直移动板3上，下模2被固定在底板4上。一个压垫5可垂直运动地支承在上模1上，弹簧6被安置在压垫5和垂直移动板3之间。
压垫5上具有一个确定了下表面的成形凹槽5a，下模2具有一个用于安置工件W的脊面2a。在上模1的下端内边缘上具有一个剪切刃口7，在下模2上端外边缘上具有一个剪切刃口8。
如图1(a)所示，当工件W被安置在下模的脊面2a上之后，垂直移动板3、上模1和压垫5向下模2方向降低，压垫5的下端比上模1的下端向下稍微突出一些。因而，在上模的下端接触工件W之前，压垫5将工件W的周边压靠在下模2的上端的外周边上。上模1连续的向下运动导致剪切刃口7、8切下工件W的边缘，如图1(b)所示。
下文将结合图2和图3(a)～3(d)介绍剪切刃口7、8的形成过程。由于剪切刃口7、8用相同的方式被形成，下文仅介绍下模2上的剪切刃口8。
如图3(a)所示，一个斜面10被形成在下模上端的外周边上。所以，在200℃下，使用一个喷灯对斜面10进行预热，或下模2被整体预热。如果预热温度低于200℃，将会出现焊接缺陷，如果预热温度高于200℃，下模2的基底材料将熔化。因此，预热温度最好在200℃左右。
使用磨床或数控机床刀具沿着斜面10对下模2进行机加工以除去氧化膜。如图3(b)所示，通过TIG焊接工艺，一个底层11被形成在斜面10上。TIG焊接工艺是一种在氦气或氩气保护气体条件下所执行的AC(交流电)TIG焊接工艺，交流电的电流强度为120～150安培。
用于底层11的AC TIG焊接工艺具有一个清洁动作，以移走氧化膜，使底层渗入基底材料减少到最小程度，如图4(a)和4(b)所示。由于底层11渗入基底材料被减少到最小程度，阻止基底材料的锌合金升起或接近底层的表面。如果锌合金升起进入底层，当焊接重叠层(将在下文介绍)时，将导致溅射。
一种被用于焊接底层11的填充金属包含铜合金，在本实施例中，铜合金包含0.84wt％的Mn(锰)、3.7wt％的Si(硅)，其它成分是铜。
然而，铜合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～8.0wt％Si、0.3～4.0wt％Mn、0.03～4.5wt％Pb(铅)、0.03～11.0wt％Al(铝)、0.03～7.0wt％Ni(镍)、0.03～6.0wt％Fe(铁)，其它成分是铜。
当用于覆盖斜面10的底层11已经被形成之后，底层11、一个围绕底层11延伸的区域和整个下模2被加热到250℃。当使用磨床或数控机床刀具再次除去氧化膜后，使用TIG焊接工艺，在底层11上形成一层重叠层12，所述重叠层12不与基底材料接触，如图3(c)所示。
用于重叠层12的TIG焊接工艺是一种在氦气或氩气保护气体条件下所执行的DC(直流)TIG焊接工艺，电流强度为130安培。用于焊接重叠层12的填充金属包含镍合金，在本实施例中，镍合金包含2.3wt％的B(硼)、3.2wt％的Si(硅)，其它成分是镍。
然而，镍合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～6.0wt％B、5.0～20.0wt％Cr(铬)、1.0～7.0wt％Si(硅)、0.5～6.0wt％Cu(铜)、0.03～4.0wt％Fe(铁)，其它成分是镍。
由于上述原因，最好使用氦气保护气体。DC TIG焊接工艺允许重叠层深深渗入底层，如图4(a)和4(c)所示，从而，增加了剪切刃口的剥离强度。
因此，如图3(d)所示，使用磨床或数控机床刀具，将底层11和重叠层12加工成剪切刃口8。由此形成的剪切刃口能够剪切上万个工件。
下文将结合图5(a)～5(f)介绍符合本发明另一个实施例的剪切刃口8的形成工序。如图5(a)所示，形成在下模2的上端外边缘上的斜面20具有垂直尺寸t1和一个水平尺寸t2，所述尺寸t1基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度p，所述尺寸t2基本上对应于焊缝的两个焊道的宽度。斜面20包括一个在横切外边缘内的平面区域20a，平面区域20a的宽度对应于焊缝的一个焊道的宽度。
垂直尺寸t1基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度，因为如果垂直尺寸t1太小，当被焊接时，底层将脱离斜面，如果垂直尺寸t1太大，用于形成底层的焊接次数将增加，使随后的机加工复杂。垂直尺寸t1可能并不准确地对应于焊缝的一个焊道的宽度p，但是与一个焊道宽度p相差±10％。
所述水平尺寸t2基本上对应于焊缝的两个焊道的宽度，以便形成一个气体排放通道，用于排放在焊接重叠层时所产生的气体，避免重叠层和基底材料之间接触。如果水平尺寸t2太小，气体排放通道的开口不够大。如果水平尺寸t2太大，用于形成重叠层的焊接次数将增加。水平尺寸t2可能并不准确地对应于焊缝的两个焊道的宽度，但是与两个焊道宽度相差±10％。
平面区域20a的宽度基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度，以便在焊接第一底层时形成一个屏障，这将在下文中介绍。平面区域20a的宽度可能并不准确地对应于焊缝的一个焊道的宽度，但是与一个焊道p的宽度相差±10％。
在200℃下，使用一个喷灯对斜面20进行预热，或下模2被整体预热。如果预热温度低于200℃，将会出现焊接缺陷，如果预热温度高于200℃，下模2的基底材料将熔化。因此，预热温度最好在200℃左右。
使用磨床或数控机床刀具沿着斜面20对下模2进行机加工以除去氧化膜。如图5(b)所示，一个第一底层21a被形成在平面区域20a上，一个沟槽20b被形成在斜面20上，使用第一底层21a作为一种屏障。
随后如图5(c)所示，一个第二底层21b被焊接在沟槽20b内。在本实施例中，第一和第二底层被焊接。然而根据沟槽的体积，可以焊接第三和第四底层。
使用一种AC TIG焊接工艺，在氦气或氩气保护气体条件下焊接第一和第二底层21a、21b，交流电的电流强度为120～150安培。一种被用于焊接底层21a、21b的填充金属包含铜合金，铜合金包含0.84wt％的Mn(锰)、3.7wt％的Si(硅)，其它成分是铜。
用于焊接第一和第二底层的AC TIG焊接工艺具有一个清洁动作，以移走氧化膜，使底层渗入基底材料减少到最小程度，如图4(a)和4(b)所示。由于底层渗入基底材料被降低到最小程度，阻止基底材料的锌合金升起或接近底层的表面。如果锌合金升起进入底层，当焊接重叠层(将在下文介绍)时，将导致溅射。
也可以使用氩气保护气，由于氦气比氩气更有效地积聚热，而不使热扩散。当采用TIG焊接导热系数高的材料时，例如锌合金时，最好使用氦气或氦气和氩气的混合气体。
铜合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～8.0wt％Si、0.3～4.0wt％Mn、0.03～4.5wt％Pb(铅)、0.03～11.0wt％Al(铝)、0.03～7.0wt％Ni(镍)、0.03～6.0wt％Fe(铁)，其它成分是铜。
用于覆盖斜面20的底层21a、21b已经被形成之后，使用磨床或数控机床刀具将底层21a、21b的厚度(参考图5(d)所示的底层21)调整到大约2mm。然而，可以不调整底层的厚度。
底层21、一个围绕底层21延伸的区域和整个下模2被加热到250℃。当使用磨床或数控机床刀具再次除去氧化膜后，使用TIG焊接工艺，在底层21上形成一层重叠层22，所述重叠层22不与基底材料接触，如图5(e)所示。
重叠层22被形成在底层21上，它有一个高于沟槽20b的暴露的上表面。当被焊接时，由于重叠层22的热量，底层21几乎处于熔化状态。当焊接重叠层时产生气体。所产生的气体通过处于熔化状态的底层21，并从底层21的暴露的上表面被排放。
用于重叠层22的TIG焊接工艺是一种在氦气或氩气保护气体条件下所执行的DC(直流)TIG焊接工艺，直流电流强度为130安培。用于焊接重叠层22的填充金属包含镍合金，在本实施例中，镍合金包含2.3wt％的B(硼)、3.2wt％的Si(硅)，其它成分是镍。
然而，镍合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～6.0wt％B、5.0～20.0wt％Cr(铬)、1.0～7.0wt％Si(硅)、0.5～6.0wt％Cu(铜)、0.03～4.0wt％Fe(铁)，其它成分是镍。
由于上述原因，最好使用氦气保护气体。DC TIG焊接工艺允许重叠层深深渗入底层，如图4(a)和4(c)所示，从而，增加了剪切刃口的剥离强度。
当形成重叠层22之后，使用磨床将其加工成剪切刃口8，如图5(f)所示。由此形成的剪切刃口的硬度在尖端处为41.1(HRC)，在中央部位为37.6(HRC)，底层和重叠层之间的边界硬度为18.9(HRC)，基底材料和底层之间的边界硬度为80.9(HRC)。当使用锤进行撞击测试时，在剪切刃口8上没有出现裂缝。
下文将结合图6(a)～6(d)介绍符合本发明另一个实施例的剪切刃口8的形成工序。
如图6(a)所示，形成在下模2的上端外边缘上的斜面30包括一个倒角表面30a和一个沿着下模的上表面延伸的延伸部分30b。例如倒角表面30a的长度为5mm，延伸部分30b的长度为8mm深度为0.5mm。倒角表面30a可以是一个平面或一个圆表面。
当形成斜面30后，对下模2进行预热并清除氧化膜。随后如图6(b)所示，在与上述实施例相同的条件下，使用TIG焊接工艺在斜面30上形成底层31。
当覆盖倒角表面30a和延伸部分30b的底层31被形成之后，使用磨床或数控机床刀具将底层31的厚度调整为2mm。将底层31和围绕底层31延伸的区域加热到250℃，再次使用磨床清除氧化膜后，如图6(c)所示，在与上述实施例相同的条件下，使用DC TIG焊接工艺在底层31上形成一层重叠层32。
底层31延伸到延伸部分30b的上方，但是重叠层32并没有延伸到延伸部分30b的上方。从而，仅仅底层31被安置在延伸部分30b上，当被焊接时，由于重叠层32的热量，底层31几乎处于熔化状态。当焊接重叠层32时产生气体。所产生的气体通过处于熔化状态的底层31，并从延伸部分30b上方的底层31被排放。
因此，如图6(d)所示，使用磨床或数控机床刀具，将底层31和重叠层32加工成剪切刃口8。由此形成的剪切刃口能够剪切几万个工件。
图7显示了符合本发明另一个实施例的斜面30的横截面视图。在图7中，斜面30包括一个倒角表面30a、一个沿下模上表面延伸的延伸部分30b和一个沿下模垂直表面延伸的延伸部分30c。由于延伸部分30b、30c位于倒角表面30a的相反侧，合成的剪切刃口的剥离强度被进一步增强。
上文已经介绍了剪切模，本发明的原理也适用于冲压模。在上述的每一个实施例中，剪切刃口由通过堆焊而形成的两层焊接层组成。模具上与剪切刃口不同的部分可以由铜合金的底层和镍合金的重叠层通过堆焊而构成。
根据本发明，如上所述，由于模具基底材料是锌合金，与铸铁模具、铝模具、钢模具相比，模具具有更好的机加工性、电排放机加工性和磨削性，模具制造周期缩短，具有良好的修复性和维修性。
当基底材料是锌合金时，为了形成提出问题的剪切刃口或弯曲部件，一个高硬度的镍合金层不能通过堆焊被直接焊接在基底材料上，但是一个铜合金的底层被焊接在基底材料上，镍合金的重叠层被焊接在底层上。因而，剪切刃口或弯曲部件具有高的硬度。
用于通过堆焊而焊接剪切刃口的斜面可以具有一个垂直方向尺寸和一个水平方向尺寸，所述垂直方向尺寸基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度，所述水平方向尺寸基本上对应于焊缝的两个焊道的宽度，所述斜面包括一个横切外区域内的平面区域，所述平面区域的的宽度基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度。对于具有上述形状的斜面，即使基底材料由锌合金组成，铜合金组成的底层和镍基材料组成的重叠层通过堆焊而形成，当进行焊接时，底层并不跌落，当焊接重叠层时所产生的气体通过底层被排放。因而，焊接缺陷例如气孔被避免。通过堆焊，一种优异的剥离强度的剪切刃口可以被形成。
用于通过堆焊而焊接剪切刃口的斜面可以具有一个倒角表面和一个由此延伸的延伸部分。对于具有上述形状的斜面，即使基底材料由锌合金组成，铜合金组成的底层和镍基材料组成的重叠层通过堆焊而形成，当进行焊接时，底层并不跌落，当焊接重叠层时所产生的气体通过底层被排放。因而，焊接缺陷例如气孔被避免。通过堆焊，一种优异的剥离强度的剪切刃口可以被形成。
在铜基材料和镍基材料组成的层被形成之前，通过对整体或局部区域上的基底材料进行预热，剪切刃口的可焊性被增加，所述整体或部分区域就是通过堆焊形成焊层的区域。
如果使用AC TIG焊接工艺形成由铜基材料组成的底层，使用DC TIG焊接工艺形成由镍基材料组成的重叠层，作为剪切刃口，具有良好的剥离强度的硬化部位可以被有效地形成。
虽然已经推荐和介绍了本发明的一些实施例，应该指出的是，在不脱离本发明权利要求的实质精神范围内，可以进行各种修改和变型。
权利要求
1.一种模具，它包含用于剪切或弯曲工件的一个上模和一个下模，至少所述上模和下模中的一个具有剪切刃口或弯曲部件，所述上模和下模由铝基/铜基锌合金的基底材料制成，所述剪切刃口或弯曲部件具有一个机加工的堆焊区域，所述堆焊区域包括铜基材料的填充金属组成的底层和镍基材料的填充金属组成的重叠层。
2.一种根据权利要求1所述模具，其特征在于至少所述上模和下模中的一个具有一个斜面，在所述斜面上安置剪切刃口和弯曲元件，所述斜面的垂直方向尺寸基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度，所述斜面的水平方向尺寸基本上对应于焊缝的两个焊道的宽度，所述斜面包括一个在横切外区域内的平面区域，所述平面区域的的宽度基本上对应于焊缝的一个焊道的宽度。
3.一种根据权利要求1所述模具，其特征在于至少所述上模和下模中的一个具有一个斜面，在所述斜面上安置剪切刃口和弯曲元件，所述斜面具有一个倒角表面和一个由此延伸的延伸部分，所述底层完全覆盖整个斜面并由一种铜基材料组成，所述重叠层安置在所述底层上，并不与基底材料接触，所述重叠层由一种镍基材料组成。
4.一种根据权利要求1～3之一所述模具，其特征在于所述铜基材料是硅青铜。
5.一种根据权利要求4所述模具，其特征在于所述硅青铜包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是铜。
6.一种根据权利要求4所述模具，其特征在于所述镍基材料包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si(硅)，0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是镍。
7.一种制造模具的方法，包括如下步骤在由铝基/铜基锌合金的基底材料制成的模具的边缘上形成一个斜面；通过堆焊，在所述整个斜面上焊接由铜基填充金属组成的底层；在所述底层上，焊接由镍基填充金属组成的重叠层，所述重叠层不与所述基底材料接触。
8.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于所述斜面具有一个倒角表面和一个由此延伸的延伸部分，底层被焊接在所述倒角表面和所述延伸部分上，所述延伸部分沿所述模具上表面延伸，随后，在所述底层上焊接重叠层，所述重叠层不与所述基底材料接触，同时所产生的气体通过所述底层在所述延伸部分上被排放。
9.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于还包括如下步骤沿所述斜面至少预热所述模具的一部分；在斜面上焊接底层之前，清除斜面上的氧化膜；沿所述底层至少预热所述模具的一部分；在所述底层上焊接重叠层之前，清除底层上的氧化膜。
10.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于使用AC TIG焊接工艺焊接底层，使用DC TIG焊接工艺焊接重叠层。
11.一种根据权利要求10所述方法，其特征在于所述AC TIG焊接工艺和DC TIG焊接工艺都利用氦气或氦气和氩气的混合气体作为保护性气体。
12.一种根据权利要求7～11之一所述方法，其特征在于在将底层焊接在所述斜面之前，所述斜面被预热到200℃，在将所述重叠层焊接在所述底层之前，所述底层被预热到250℃,
13.一种根据权利要求7～11之一所述方法，其特征在于所述铜基填充金属包括硅青铜。
14.一种根据权利要求13所述方法，其特征在于所述硅青铜包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是铜。
15.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于所述镍基材料包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si(硅)，0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是镍。
全文摘要
通过堆焊在一个由铝基/铜基锌合金的基底材料制成的模具上形成剪切刃口。所述剪切刃口具有一个底层和一个重叠层。底层由可以被焊接在锌合金和镍合金上的铜合金组成,重叠层由镍合金组成。剪切刃口具有高的机加工性、高的耐用性和高的硬度。
文档编号B21D37/20GK1313153SQ0111723
公开日2001年9月19日 申请日期2001年2月22日 优先权日2000年2月22日
发明者臼井敏之, 内田彻 申请人:本田技研工业株式会社