本发明涉及治具技术领域，尤其涉及一种钛合金粉末注射成型表壳烧结的烧结段防止烧结变形的伴烧防变形烧结治具及其材料。
背景技术：
在现有的钛合金粉末注射成型领域，为了保证钛合金表壳保形性的可靠性，多采用埋砂、仿型烧结治具，或者增加表壳成型坯体的支撑柱以期减少坯体烧结过程变形量。但限于现有市面钛合金粉体的特性，以上方式均不能很好的解决钛合金表壳烧结变形的问题。粉末注射成型是一项新型近净成型技术,被用于生产较小尺寸及形状复杂的制品。相比较传统的加工技术，虽然粉末注射成型工艺经济技术优势明显，但是该技术面临的技术问题也十分突出。结合该工艺的特点，本文论述了包括混料、注射成型、脱脂、烧结4道工序中涉及的工艺参数对制品质量的影响。粉末注射成型工艺在金属材料方面得到了很好的应用。
有鉴于此，确有必要开发一种新型的用于防止钛合金注射成型表壳变形的伴烧防变形烧结治具及其治具材料。
技术实现要素：
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种伴烧防变形烧结治具及其材料，可以防止钛合金粉末注射成型表壳烧结变形，极大地降低烧结变形造成产品不良率，提高产能，降低制造成本。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种伴烧防变形烧结治具，包括基体，所述基体包括基台以及与待烧结工件表面相互接触的装配结构，该伴烧防变形烧结治具的材料收缩率与待烧结工件表面的材料收缩率相同或相近，该伴烧防变形烧结治具的材料烧结温度比待烧结工件表面的材料烧结温度高。
作为本发明的优选改进之一，所述的装配结构为多个凸点或者多个凹槽；所述的多个凸点均为半球体凸点，相邻凸点呈等间距排列；所述的多个凹槽均为梯形凹槽，相邻凹槽呈等间距排列。
作为本发明的优选改进之一，该伴烧防变形烧结治具为注射成型而得；该伴烧防变形烧结治具一次性成型而成。
作为本发明的优选改进之一，所述的基台的截面为长方形；所述的待烧结工件表面为工件的表面为长方形截面，长方形截面的四角设有四个扇形区域，在长方形截面一侧沿长度方向的两个扇形区域之间设有方形部，在长方形截面另一侧沿长度方向的另两个扇形区域之间设有弧形部；待烧结工件为钛合金表壳。
一种前述的伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体50-60％、水溶性聚酯10-20％、聚丙烯10-20％、脂肪酸酰胺磷酸酯8-10％、偶联剂3-5％、稳定剂0.3-0.5％、抗氧剂0.2-0.5％；所述的粉体为金属粉、非金属粉、金属氧化物粉中的至少一种。
作为本发明的优选改进之一，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体55％、水溶性聚酯20％、聚丙烯12％、脂肪酸酰胺磷酸酯8％、偶联剂4％、稳定剂0.5％、抗氧剂0.5％。
作为本发明的优选改进之一，所述的粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉10-20份、不锈钢粉6-10份、氧化铝陶瓷粉28-38份。
作为本发明的优选改进之一，所述的水溶性聚酯为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇200经缩聚而成的聚酯。
作为本发明的优选改进之一，所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、聚丙烯接枝丙烯酸、双十六烷基硼酸异丙酯中的任一种；稳定剂为硬脂酸、月硅酸钙、硬脂酸钠中的任一种；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂BHT、抗氧剂168中的任一种。
作为本发明的优选改进之一，所述的粉体采用超细研磨机或砂磨机研磨磨细，控制所得粉料的平均粒径小于3微米。
与现有技术相比，本发明的伴烧烧结治具可以通过调节烧结治具的坯体喂料的放大率来匹配钛合金等稀有金属的注射成型表壳等工件的生产，治具与钛合金粉末注射成型表壳等工件用的喂料具有相同缩率，但烧结温度要高于钛合金表壳等工件的烧结温度，进而达到烧结同步收缩，极大的降低烧结变形造成产品不良率，也提高稀有金属的利用率，降低制造成本；而且本发明的伴烧烧结治具为一次性烧结治具，经由注射成型获得，可以达到防止钛合金工件的烧结变形的目的；该伴烧烧结治具可以适用于注射成型喂料制备技术针对稀有金属及贵重金属、有特殊防变形需求的零件产品，实现了高效防变形伴烧烧结治具的技术创新。
本发明的伴烧烧结治具的材料通过水溶性聚酯与聚丙烯为主粘结剂与微米级粉体进行分散混合，粉体经过研磨细化提高了活化程度，水溶性聚酯与粉体混合可增加粉体与粘结料的流动性，从而可提高注射料的脱脂速率，脂肪酸酰胺磷酸酯分散在聚丙烯、水溶性聚酯和粉体中可提高喂料的流动性能，可以降低烧结负荷，降低耗损开裂以及降低脱模滑动摩擦，聚丙烯有优异的抗弯曲疲劳性、成型性好但收缩率大，聚丙烯与水溶性聚酯通过脂肪酸酰胺磷酸酯、偶联剂的化学连接与研磨粉体建立强界面作用力，彼此复配协同作用，使聚丙烯、粉体、水溶性聚酯稳定分散，提高了注射材料的整体密度，显著降低了脱模压力，烧结后致密性好，避免了注射试样出现变形、起泡或开裂等缺陷，脱脂的工艺速率快，同时材料的收缩率和烧结温度得以与钛合金表壳相配合进行达到烧结同步收缩，降低不良率。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为钛合金表壳的侧视示意图；
图2为钛合金表壳的俯视示意图；
图3为伴烧烧结治具的侧视示意图；
图4为伴烧烧结治具的俯视示意图；
图5为另一伴烧烧结治具的侧视示意图；
图6为另一伴烧烧结治具的俯视示意图；
图7为钛合金表壳与伴烧烧结治具烧结装配剖面图；
图8为钛合金表壳与伴烧烧结治具烧结装配剖面图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本实施例提供的伴烧防变形烧结治具，包括基体1，基体包括基台11以及与待烧结工件4表面相互接触的装配结构12，其中待烧结工件可以为钛合金表壳，基台11优选的截面为长方形，装配结构12为多个凸点2或者多个凹槽3，当为多个凸点均为半球体凸点时，相邻凸点呈等间距排列，当为多个凹槽均为梯形凹槽时，相邻凹槽呈等间距排列。其中凸点或者凹槽结构可以起到排气支撑及降低摩擦的作用。该伴烧防变形烧结治具的材料收缩率与待烧结工件表面的材料收缩率相同或相近，该伴烧防变形烧结治具的材料烧结温度比待烧结工件表面的材料烧结温度高。伴烧烧结治具可以通过调节烧结治具的坯体喂料的放大率来匹配钛合金等稀有金属的注射成型表壳等工件的生产，治具与钛合金粉末注射成型表壳等工件用的喂料具有相同缩率，但烧结温度要高于钛合金表壳等工件的烧结温度，进而达到烧结同步收缩。该伴烧防变形烧结治具为注射成型而，也是一次性成型而成的。待烧结工件4如钛合金表壳的表面为工件的表面为长方形截面，长方形截面的四角设有四个扇形区域5，在长方形截面一侧沿长度方向的两个扇形区域之间设有方形部6，在长方形截面另一侧沿长度方向的另两个扇形区域之间设有弧形部7。伴烧烧结治具为一次性烧结治具，经由注射成型获得，可以达到防止钛合金工件的烧结变形的目的，极大的降低烧结变形造成产品不良率，也提高稀有金属的利用率，降低制造成本，该伴烧烧结治具可以适用于注射成型喂料制备技术针对稀有金属及贵重金属、有特殊防变形需求的零件产品，实现了高效防变形伴烧烧结治具的技术创新。同时烧结治具的原材料来源广泛，烧结治具还可以是烧结温度高于钛合金的金属、非金属、金属氧化物等具体比如316L不锈钢粉、硅粉、氧化铝陶瓷粉等与POM、PP、PE等材料适当比例混合获得喂料，再根据实际需要成型得到适合的烧结治具。
本实施例的一种伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体55％、水溶性聚酯20％、聚丙烯12％、脂肪酸酰胺磷酸酯8％、偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷4％、稳定剂硬脂酸0.5％、抗氧剂10100.5％。其中粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉10份、不锈钢粉10份、氧化铝陶瓷粉28份；粉体采用超细研磨机或砂磨机研磨磨细，控制所得粉料的平均粒径小于3微米；水溶性聚酯为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚乙二醇200经缩聚而成的聚酯。伴烧防变形烧结治具的制备方法可以为常规烧结治具注射成型的方法，工艺过程：混料--注射---脱脂--烧结，通常将粉体和水溶性聚酯、聚丙烯、脂肪酸酰胺磷酸酯、偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷、稳定剂硬脂酸、抗氧剂1010装于双行星混料机中，混合后注射成型。伴烧防变形烧结治具材料经注射成型所得烧结治具的烧结温度高于待烧结工件如钛合金表壳的烧结温度，且伴烧防变形烧结治具材料经注射成型所得烧结治具的材料收缩率与待烧结工件如钛合金表壳的材料收缩率相同或相近。
实施例2：与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的一种伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体50％、水溶性聚酯14.5％、聚丙烯20％、脂肪酸酰胺磷酸酯10％、偶联剂聚丙烯接枝丙烯酸5％、稳定剂月硅酸钙0.3％、抗氧剂BHT 0.2％。其中粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉20份、不锈钢粉6份、氧化铝陶瓷粉38份。
实施例3：与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的一种伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体60％、水溶性聚酯10％、聚丙烯16.3％、脂肪酸酰胺磷酸酯10％、偶联剂双十六烷基硼酸异丙酯3％、稳定剂硬脂酸钠0.3％、抗氧剂1680.4％。其中粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉12份、不锈钢粉8份、氧化铝陶瓷粉35份。
实施例4：与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的一种伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体57.4％、水溶性聚酯20％、聚丙烯10％、脂肪酸酰胺磷酸酯9％、偶联剂三乙氧基硅烷3％、稳定剂硬脂酸钠0.4％、抗氧剂BHT 0.2％。其中粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉18份、不锈钢粉9份、氧化铝陶瓷粉30份。
实施例5：与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的一种伴烧防变形烧结治具的材料，由包括如下重量百分数的组分制成：粉体53％、水溶性聚酯17％、聚丙烯15％、脂肪酸酰胺磷酸酯10％、偶联剂聚丙烯接枝丙烯酸4.2％、稳定剂月硅酸钙0.4％、抗氧剂10100.4％。其中粉体包括如下重量份数的组分制成：硅粉16份、不锈钢粉7份、氧化铝陶瓷粉36份。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。