专利名称：具有改善性能的用于冷成形操作的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造用于成形的改善的硬质合金工具或其它加工材料的方法。本发明特别适用于制造金属加工工具和在制造管状套和如两件式饮料罐的类似产品中使用的特定工具。
两件式罐是通过冲压和减薄拉延方法制得的。通常，两件式罐能通过从金属盘上冲压出金属圆板制得。金属“杯”是由圆板制得。形成的杯被罐身成型冲压机推动穿过罐身成型模具，该模具含有多种环，通常已知的是冲压、再冲压和减薄拉延环。罐身成形冲压机和多种环之间的间隙变得越来越小，使得杯壁的厚度被减小而杯子被拉长了。该方法通常被称作减薄拉延操作。这是要求特别高的操作并引起工具的高度磨损而且该操作对尺寸的变化和润滑条件很敏感。因为每年都会制造大量饮料罐，所以每个制造方法中的微小改进都会导致巨大的节约。
用于将材料形成所需形状、形式或成品的工具，如模具、冲压机等，必须有着极硬、极高压缩强度和刚性的特征。这在成形金属或类似材料时尤其必需。商业上用于大量生产的材料加工工具也必须抗重复和持续压力和磨损的磨损、腐蚀和碎裂。这些工具也必须由如下材料制得这些材料能够被设计和加工成在很宽范围的操作条件下保持精密和尺寸稳定性。
已知从多种材料制得冲压机、模具、深冲压工具和类似材料加工工具，包括金属、硬质合金和常规陶瓷。这些已知材料都有着某些不希望的限制。当制造用于成形金属产品，特别是如两件式饮料罐的管形套时，现有技术中材料的问题变得尤其突出。
根据现有技术，一种获得罐制造的更好性能的可能方法是使用陶瓷材料，如在美国专利5,095,730和5,396,788中分别公开的线体加强铝或氮化硅，但是至今常规硬质合金仍然似乎占据着它作为优选材料的地位。
本发明涉及一种超细颗粒硬质合金的新近发展。
很多年以来硬质合金的颗粒尺寸被发展得越来越精细。将硬质合金颗粒尺寸发展成超细尺寸范围导致了磨损加工的许多积极改善。
磨损(或颗粒损失量)可以按照稍微大于烧结颗粒尺寸一半的数量级减小(没有其它磨损加工)，因为颗粒量同立方体直径相关。
粘合断裂是另一种危险的磨损，其中强焊接的工具加工材料的界面的分离能引起基础碳化物内部的张拉分裂。超细硬金属由于它们更高的断裂强度能比较粗的硬金属更好地抵抗这种断裂的发生。
粘合剂相的侵蚀/腐蚀是拉丝中磨损机制的一部分。即使粘合剂的含量在超细硬质合金中增加了，但是较小的WC颗粒尺寸导致了较薄的粘合剂膜，通常被称作粘合剂自由行程。因此软的粘合剂相抗磨损颗粒的选择腐蚀性能下降。有理由认为较薄的粘合剂也导致了更好的氧化/腐蚀性能，因为在WC界面的粘合剂的性能不同于纯金属。
从以上可以得出在将较精细次微米硬金属发展成纳米范围的主要好处在于提高硬度，最大化抗磨损性和强度同时最大可能地维持所有有用的其它特性。
因此硬质合金的改善的抗腐蚀性可以通过如下方式获得将碳化钨颗粒尺寸减小至超细并保持粘合剂含量使得硬度增加。
因此，本发明的一个目的在于通过使用比现有技术工具的性能更好的超细颗粒硬质合金提供一种用于冷成形和冲压操作、特别是用于制造两件式铝或钢饮料罐的工具。在减薄拉延操作中得到特别的改进。导致所需更好性能的颗粒尺寸和Co粘合剂含量的结合表示为6重量％Co和硬度约为2050HV的超细WC，即硬度比通常使用的6重量％Co粘合剂一般硬度为1775HV的规格更高。
本发明的工具和硬质合金的实施例在附
图1和附图2中分别被显示。附图1显示了一个减薄拉延模，其中A是硬质合金模具和B是钢套。附图2显示了在10000放大倍数下Murakami蚀刻的本发明硬质合金的微结构。该结构含有WC和Co粘合剂。
因此本发明涉及一种有着超细WC颗粒尺寸和高硬度并具有改善的抗磨损性的硬质合金在冷成形和冲压操作中、特别是铝和钢饮料罐制造的减薄拉延加工中的应用。然而本发明也可广泛应用于制造各种其它成形的产品，特别是管形套，如干电池套和气溶胶罐。
为了解决众所周知的确定和测量硬质合金中碳化钨的颗粒尺寸和该情况下特征定义“超细硬质合金”的困难，硬度/粘合剂含量的关系被用于特征定义本发明的硬质合金。众所周知硬质合金的硬度取决于粘合剂含量和碳化钨的颗粒尺寸。当颗粒尺寸或粘合剂含量降低时硬度增加。
本发明因此涉及一种硬质合金的冷成形工具，该硬质合金有着5-10重量％、优选5.5-8重量％和最优选5.5-7重量％之间的Co含量，具有＜1重量％的颗粒增长抑制剂V和/或Cr，并且HV30硬度和Co重量％含量有着如下关系HV30＞2150-52*重量％Co，优选地HV30＞2200-52*重量％Co，更优选地HV30＞2250-52*重量％Co，并且最优选地硬度HV30＞1900。
在一个实施方式中该硬质合金有着5-8重量％的Co粘合剂，＜1重量％的颗粒增长抑制剂V和/或Cr并且硬度＞1850，并被用作制造铝或钢饮料罐中的减薄拉延模。
在另一个实施方式中该硬质合金有着5-8重量％的Co粘合剂，＜1重量％的颗粒增长抑制剂V和/或Cr并且HV硬度＞1950。
在另一个实施方式中该硬质合金有着6-7重量％的Co粘合剂，＜1重量％的颗粒增长抑制剂V和/或Cr并且HV硬度为1950-2200。
该硬质合金是通过如碾磨、挤压和烧结的常规粉末冶金技术制得的。
本发明也涉及将本发明的硬质合金特别地用于其它冷成形和冲压操作，如丝和特别是轮胎帘线的拉伸操作。
实施例1用于50cl钢罐生产的减薄拉延模配有硬质合金环A和BA.WC-6重量％Co，次微米颗粒尺寸，Cr3C2作为颗粒增长抑制剂并且HV30硬度为1775，现有技术。
B.由WC、6重量％Co及作为颗粒增长抑制剂的＜1重量％的碳化V和Cr组成的超细硬质合金，HV30硬度为2050，本发明。
这些工具被作为50cl钢罐生产中第三环测试并得到下列结果。性能因素同在100000个罐被生产出之后在环直径上观察到的磨损程度相关。本发明环平均只有现有技术74％的磨损量。
表1总结了样品A&B的24个被测试的环的平均结果。
表权利要求
1.用于深冲压和减薄拉延工具的超细硬质合金，所述工具用于制造铝或钢饮料罐，其特征在于含有WC、＜1重量％颗粒增长抑制剂V和/或Cr和5-10重量％Co、优选地5.5-8重量％Co，并且维氏硬度HV30＞2150-52*重量％Co。
2.根据权利要求1的硬质合金，其特征在于维氏硬度HV30＞2200-52*重量％Co。
3.根据权利要求1的硬质合金，其特征在于维氏硬度HV30＞2250-52*重量％Co。
4.根据前述权利要求任一项的硬质合金，其特征在于HV30＞1900。
5.权利要求1-4任一项的硬质合金在用于制造铝或钢饮料罐的深冲压和减薄拉延操作中的应用。
6.权利要求1-4任一项的硬质合金在用于制造铝或钢饮料罐的减薄拉延操作中的应用。
7.深冲压和减薄拉延工具，其特征在于含有超细硬质合金，该硬质合金含有WC、＜1重量％颗粒增长抑制剂V和/或Cr和5-10重量％Co、优选地5.5-8重量％Co，并且维氏硬度HV30＞2150-52*重量％Co。
8.权利要求7的工具，其特征在于维氏硬度HV30＞2200-52*重量％Co。
9.权利要求7的工具，其特征在于维氏硬度HV30＞2250-52*重量％Co。
10.权利要求7的工具，其特征在于维氏硬度HV30＞1900。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造铝或钢饮料罐的深冲压操作、特别是作为减薄拉延模的硬质合金工具。该硬质合金含有超细颗粒尺寸的WC和5－10重量％的Co，并且包含颗粒增长抑制剂(V和/或Cr)而且HV30和钴含量之间有确定的关系。
文档编号B21D37/01GK1869268SQ20061009182
公开日2006年11月29日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年5月27日
发明者哈坎·恩斯特龙, 路易斯·米尼亚罗·艾·布鲁格拉, 瓦斯科·艾·萨拉斯, 埃曼努埃尔·波蒂 申请人:山特维克知识产权股份有限公司