一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、下垫块以及上冲头，所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板以及下垫块围成模腔，还包括用于锁紧所述前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板的可拆式锁模结构。本实用新型用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具模腔为矩形且是可拆卸式组合模具，可拆卸式组合模具使用螺栓螺母锁紧，或U形卡扣件锁紧，或用液压缸压力锁紧，压制完生坯后去除锁紧力，将压制模具拆卸开，可以实现生坯无脱模力脱模，生坯成型完整，无开裂和裂纹，无掉边掉角缺陷，低压力压制可以获得大孔隙率。
【专利说明】—种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及模具，特别涉及一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具。
【背景技术】
[0002]现有传统的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具是阴模一体模具，对粉末进行压制时候压应力越小，生坯的密度越小，孔隙率越高，但是压应力小到一定程度时候，生坯的结合力不强，在阴模一体的模具中脱模时会因为受阴模腔壁摩擦力影响，生坯会开裂溃散，难以成型。使用稍微高的压应力压制纤维粉末混合物，脱模时生坯即使能成型，由于生坯和阴模腔壁摩擦，会造成生坯外侧面纤维颗粒生坯有裂纹，并往生坯中心扩展，严重影响烧结后材料的强度。
实用新型内容
[0003]针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是:提供一种无脱模力的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具。
[0004]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、下垫块以及上冲头，所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板以及下垫块围成模腔，还包括用于锁紧所述前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板的可拆式锁模结构。
[0005]优选的，所述前侧板和后侧板上分别开设有两配合槽，所述左侧板和右侧板连接于所述两配合槽中。
[0006]优选的，所述可拆式锁模结构为螺栓，所述前侧板和后侧板通过与螺栓连接将左侧板和右侧板锁紧。
[0007]优选的，所述可拆式锁模结构为U形卡扣件，所述U形卡扣件扣装于前侧板和后侧板的两侧。
[0008]优选的，所述可拆式锁模结构包括液压缸和导轨，所述前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板上具有与所述导轨连接的滑槽，液压缸分别与前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板连接。
[0009]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0010]1、本实用新型用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具模腔为矩形，用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具是可拆卸式组合模具，可拆卸式组合模具使用螺栓螺母锁紧，或U形卡扣件锁紧，或用液压缸压力锁紧，压制完生坯后去除锁紧力，将用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具拆卸开，可以实现生坯无脱模力脱模，生坯成型完整，无开裂和裂纹，无掉边掉角缺陷，低压力压制可以获得大孔隙率。
【专利附图】
【附图说明】[0011]图1是本实用新型实施例二和三中用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型实施例二和四中用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的结构示意图。
[0013]图3是图2中用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的爆炸图。
[0014]图4是本实用新型实施例二和五中用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的结构示意图。
[0015]图5是图4中用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具的爆炸图。
[0016]图6是实施例四中镶嵌部件安装在纸浆模塑热压整型模具模架上的示意图。
[0017]图7是图6的爆炸图。
[0018]图8是镶嵌部件的半剖图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0020]实施例一:
[0021]一种多孔不锈钢制造方法，包括以下步骤:
[0022]a.将马氏体不锈钢纤维、马氏体不锈钢颗粒或两者的混合物压制生成块状生坯；
[0023]b.将生坯在真空下进行烧结、淬火以及回火制得多孔不锈钢。
[0024]所述马氏体不锈钢纤维为经过退火软化后的不锈钢丝剪切加工而成。所述退火温度在830°C?900°C、真空度0.13Pa?1.3Pa下保温2h后，炉冷。
[0025]所述马氏体不锈钢纤维直径为30 μ m?200 μ m,长度为2mm?6mm ;所述马氏体不锈钢颗粒粒径为50 μ m?500 μ m。
[0026]对马氏体不锈钢纤维、马氏体不锈钢颗粒或两者的混合物施加50MPa?300MPa的压应力进行压制，烧结过程利用加压气冷真空烧结炉，工作真空度为5\10_午&，在8001:以前采用10°C /min的升温速率升温，升温到800°C时，保温0.5h,然后再以5°C /min的升温速率升温到1280°C?1320°C，并保温0.5h至lh，随后炉冷；
[0027]淬火过程使用真空淬火炉，温度为1040°C?1060°C，真空度0.13Pa?1.3Pa，充分保温后N2冷却，具体的保温时间为根据工件的大小而确定，工件大的需保温时间长，工件小的只需短时间保温即可；
[0028]回火过程使用真空回火炉，温度为300°C?370°C，真空度:0.13Pa?1.3Pa，充分保温后回火，具体的保温时间为根据工件的大小而确定，工件大的需保温时间长，工件小的只需短时间保温即可。
[0029]若选用马氏体不锈钢纤维和马氏体不锈钢颗粒进行压制，需要在压制前进行混合，可以采用V型混合机进行混合，混合时间为2h?3h。
[0030]优选的，马氏体不锈钢纤维直径为160 μ m，马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合比为100wt%:0wt%，施加120MPa的压应力进行压制，获得孔隙率为50%，孔径为150 μ m?200 μ m的多孔不锈钢，可以制备纸浆模塑冷压吸滤模具。
[0031]优先的，马氏体不锈钢颗粒直径为50 μ m，马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合比为:Owt%: 100wt%,施加200MPa的压应力进行压制，获得孔隙率为20%，孔径为9 μ m的多孔不锈钢，可以制备纸浆模塑热压整型模具。
[0032]由马氏体不锈钢丝(绳)剪切为短的不锈钢纤维表面无微裂纹，其和马氏体不锈钢颗粒混合压制后烧结成多孔不锈钢金属，通过真空淬火、回火热处理可以获得很高的强度，选用较粗的马氏体不锈钢纤维和较粗的马氏体不锈钢颗粒制成的多孔不锈钢金属材料制备纸浆模塑冷压吸滤模具，滤水速度快，可以对其施加较大的合模力，湿坯能良好成型，并且含水分少。选用较细的马氏体不锈钢纤维和较细的马氏体不锈钢颗粒制成的多孔不锈钢金属材料制备纸浆模塑热压整型模具，可以对其施加较大的合模力，排除的水分多，干燥速度快，加热能耗低，产品致密度高，产品表面质量好。
[0033]实施例二:
[0034]如图1-5所示，一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，使用其压制实施例一中的块状生坯，包括前侧板1、后侧板2、左侧板3、右侧板4、下垫块5以及上冲头6，所述前侧板1、后侧板2、左侧板3、右侧板4以及下垫块5围成模腔，还包括用于锁紧所述前侧板1、后侧板2、左侧板3以及右侧板4的可拆式锁模结构，下垫块5放置在压机的工作台上，通过工作台支撑，上冲头6通过压机驱动进行工作。
[0035]优选的，在所述前侧板I和后侧板2两侧上分别开设有配合槽7，所述左侧板3和右侧板4分别连接于相对应的两配合槽7中。
[0036]实施例三:
[0037]如图1所示，所述可拆式锁模结构包括液压缸8和固定在压机机架上的导轨9，所述前侧板1、后侧板2、左侧板3以及右侧板4上具有与所述导轨9连接的滑槽10，液压缸8分别与前侧板1、后侧板2、左侧板3、右侧板4以及下垫块5连接。
[0038]本实用新型的工作过程及工作原理:液压缸首先推动下垫块到位，然后推动左侧板以及右侧板到位，接着推动前侧板和后侧板移动，使前侧板和后侧板的配合槽套住左侧板以及右侧板，此时往形成的模腔中添加直径为200 μ m的马氏体不锈钢纤维和直径为500 μ m的马氏体不锈钢颗粒的混合物，马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合比为60wt%:40wt%，然后，冲头施加300MPa压应力进行压制，保压半分钟后液压缸按与上述推动顺序相反的顺序收回，实现自动拆卸模具且生坯无脱模力，可以获得孔隙率为36%，孔径为130 μ m的多孔不锈钢金属，可以用于制备纸浆模塑冷压吸滤模具。
[0039]实施例四:
[0040]如图2-3所示，本实施例与实施例三不同之处在于:前侧板I和后侧板2两侧具有伸出部，所述可拆式锁模结构为螺栓11和螺母17，所述前侧板I和后侧板2的伸出部对应开设有通孔或螺纹孔，螺栓11穿过螺纹孔后拧紧或穿过通孔后与螺母17配合拧紧以将左侧板3和右侧板4锁紧，螺栓11上还垫有垫圈18，压制完成后松开螺栓11和螺母17即可脱模。
[0041]本实用新型的工作过程及工作原理:马氏体不锈钢纤维和马氏体不锈钢颗粒牌号均为410马氏体不锈钢。马氏体不锈钢纤维用410马氏体不锈钢丝(绳)直径为100 μ m, 410马氏体不锈钢丝(绳)在温度830°C?900°C范围，真空度0.13Pa?1.3Pa下保温2h后，炉冷退火。利用剪切设备将退火后的410马氏体不锈钢丝(绳)剪切为短的不锈钢纤维，其直径为100 μ m,长度为2mm?6mm,马氏体不锈钢颗粒直径为100 μ m,马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合比为20wt%:80wt%，使用V型混合机将马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合2h~3h ;
[0042]使用螺栓螺母锁紧模具，在压机上通过上冲头对马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合物施加70MPa压应力进行压制，保压半分钟，压制成方形截面生坯后将螺栓螺母松开，将前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板拆开，即实现生坯无脱模力脱模；
[0043]将生坯放入加压气冷真空凯旋烧结炉中烧结，工作真空度为低于5父101^，8001:以前采用10°C/min的升温速率升温，升温到800°C时候保温0.5h，然后再以5°C/min的升温速率升温到1280°C~1320°C，并保温0.5h至lh，保温后随炉冷却，获得多孔不锈钢块体；将真空烧结后的多孔不锈钢块体放入真空气淬炉中进行淬火热处理，淬火温度范围1040°C~1060°C，真空度0.13Pa~1.3Pa，充分保温后N2冷却；将淬火后的多孔不锈钢块体放入真空回火炉中进行回火热处理，温度范围300°C~370°C，真空度0.13Pa~1.3Pa，并充分保温；通过以上步骤可以获得孔隙率为28%、孔径为20 μ m、抗拉强度470MPa的多孔不锈钢块体，达到制备纸浆模塑热压整型模具的要求。通过线切割、点火花、磨削、打磨、抛光、打孔等工艺将回火后的多孔不锈钢块体制备成如图6-8所示的纸浆模塑热压整型模具的镶嵌部件13，为保证能承受纸浆模塑成型机压力以及快速透水透气需要，一般取厚度5_~15mm为宜；将镶嵌部件13安装在纸浆模塑热压整型模具模架14上，镶嵌部件13上开有沉头孔15，用内六角沉头螺栓16穿过沉头孔15连接在纸浆模塑热压整型模具模架14上，纸浆模塑热压整型模具模架14和纸浆模塑成型机机架连接。
[0044]实施例五:
[0045]如图4-5所示，本实施例与实施例三不同之处在于:所述可拆式锁模结构为两U形卡扣件12，所述U形卡扣 件12分别扣装于前侧板I和后侧板2两侧的伸出部上，以将左侧板3和右侧板4锁紧，压制完成后松开U形卡扣件12即可脱模。
[0046]本实用新型的工作过程及工作原理:马氏体不锈钢纤维和马氏体不锈钢颗粒牌号均为420马氏体不锈钢，马氏体不锈钢纤维直径为30 μ m，马氏体不锈钢颗粒直径为50 μ m,马氏体不锈钢纤维与马氏体不锈钢颗粒混合比为50wt%:50wt%，压制过程中采用U形卡扣件锁紧，施加压应力为50MPa，成型后移开U形卡扣件，拆开模具，实现无脱模力脱模；可以获得孔隙率为42%，孔径为13 μ m的多孔不锈钢块体，用以制备纸浆模塑热压整型模具。
[0047]实施例六:
[0048]一种上述的多孔不锈钢制造方法制得的多孔不锈钢，多孔不锈钢的孔隙率为20% ~50%,孔径为 9 μ m ~200 μ m。
[0049]实施例七:
[0050]一种纸浆模塑模具，使用实施例六所述的多孔不锈钢制成，其通过线切割、点火花、磨削、打磨、抛光将回火后的多孔不锈钢块体制备成纸浆模塑冷压吸滤模具或纸浆模塑热压整型模具的镶嵌部件。
[0051]将镶嵌部件安装在纸浆模塑冷压吸滤模具模架或纸浆模塑热压整型模具模架上。
[0052]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，其特征在于:包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、下垫块以及上冲头，所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板以及下垫块围成模腔，还包括用于锁紧所述前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板的可拆式锁模结构。
2.根据权利要求1所述的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，其特征在于:所述前侧板和后侧板上分别开设有两配合槽，所述左侧板和右侧板连接于所述两配合槽中。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，其特征在于:所述可拆式锁模结构为螺栓，所述前侧板和后侧板通过与螺栓连接将左侧板和右侧板锁紧。
4.根据权利要求1或2所述的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，其特征在于:所述可拆式锁模结构为U形卡扣件，所述U形卡扣件扣装于前侧板和后侧板的两侧。
5.根据权利要求1或2所述的用于制备粉末冶金多孔金属材料生坯的压制模具，其特征在于:所述可拆式锁模结构包括液压缸和导轨，所述前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板上具有与所述导轨连接的滑槽，液压缸分别与前侧板、后侧板、左侧板以及右侧板连接。
【文档编号】B22F3/03GK203711840SQ201420065310
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】周照耀, 杨德志, 谭炽东 申请人:华南理工大学