一种复杂形状硬质合金的成型方法与流程

1.本发明涉及冶金领域，具体涉及一种复杂形状硬质合金的成型方法。


背景技术：

2.在工业制造业中，硬质合金具有高强度、高硬度、高耐磨性等系列优点，广泛用于各种零件的制备，现有技术中，复杂形状的硬质合金一般采用的是先压制成块状合金，在将其通过铣削的方式制成需要的形状，这样不仅效率低，而且过程较复杂，不易控制产品的尺寸。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复杂形状硬质合金的成型方法，通过对控制粉体材料的装料高度，直接一次性压制成型，免于后期加工并实现连续自动压制。此方式比通过传统的压制再铣削，避免了产品预烧及修型，提升了生产效率同时大大节省了成本，而且可以精确控制压制后的合金尺寸。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：一种复杂形状硬质合金的成型方法，包括以下步骤：通过一上（上冲头）三下（下冲头）两芯杆的方式，将该产品的外形及内孔通过压制一次成型；（1）成型：根据需要制备的合金的合金高度h，h分为上下两部分，h1为上部分高度，h2为下部分高度，h=h1+h2，b
1 表示合金顶部与合金底部相交的宽度，b表示合金顶部宽度，角度a表示合金的角度/2，d表示合金通孔的直径，h3表示合金沉孔的高度，b
合金
表示合金的宽度，b
毛坯
表示毛坯的宽度， d
毛坯
表示毛坯的通孔直径，l表示合金的长度， l表示合金底部腰孔的长度，m分别表示合金底部腰孔的宽度，n表示金底部腰孔的深度，h4为h1尺寸的装料高度，h
5 为h2尺寸的装料高度，k为收缩系数；根据质量相等定理可知：ρ
毛坯
*v
毛坯
=ρ
合金
*v
合金 ；
ꢀꢀꢀꢀ
（一）根据三角函数关系推出b
1 =b+2*h2*tana；（二）合金上部分和下部分的连接处为c处，近似为一段90
°
r弧，r为半径，则c处面积 vc=r
²‑
1/4*πr
²
；（三）k为合金收缩系数，k=d
毛坯 /d
合金
= d
毛坯
/d = b
毛坯
/b
合金
；h4为h1尺寸的装料高度；h
5 为h2尺寸的装料高度；将公式（一）展开为：上部：ρ
毛坯
*{（b*k+b1*k)*h2*k*l*k/2-2*[π*d
²
/4*k
²
*(h
2-h3)*k+π*d
²
/4*k
²
*(h5+h3*k)]+h5*b*k*l*k+2*vc*k
²
*l*k}=ρ
合金*
[（b+b1)*h2*l/2-2*[π*d
²
/4*(h
2-h3)+π*d
²
/4*h3]+2*vc*l （五）下部：ρ
毛坯
*[h4*l*k*b*k-1/4*π*d
²
*k
²
*h4*2-(l-m)*k*m*k*n*k-1/4*m
²
*k
²
*π*n*k]=ρ
合金
*(h1*l*b-1/4*π*d
²
*h1*2-(l-m)*m*n-1/4*m
²
*π*n) 进一步整理得：
上部：h5={{ρ
合金*
[（b+b1)*h2*l/2-2*[π*d
²
/4*(h
2-h3)+π*d
²
/4*h3]+2*vc*l}/ ρ
毛坯-(b*k+b1*k)*h2*k*l*k/2-π*d
²
/2*k
²
*(h
2-h3)*k-π*d
²
/2*k
²
*h3*k-2*vc*k
²
*l*k}/(π*d
²
/2*k
²
+b*k*l*k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（七）下部：h4=[ρ
合金
*(h1*l*b-1/4*π*d
²
*h1*2-(l-m)*m*n-1/4*m
²
*π*n) /ρ
毛坯-h4*l*k*b*k+(l-m)*k*m*k*n*k+1/4*m
²
*k
²
*π*n*k]/(1/2*π*d
²
*k
²
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（八）其中，ρ
毛坯
、ρ
合金
分别为毛坯、合金的密度，k为合金系数；计算得到装料高度：h=h4+h5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（九）；（2）通过自动送料装置将固定重量的粉料均匀的放置于凹模内并刮平；（3）压制动作，确保上冲头进入模体后下压到达h
4-h1*k位置，下冲头1相对模体移动质h
5-h2*k位置；（4）完成退模动作，完成压制过程。
[0005]
优选地，所述的粉料的目数为80-120目，粉末目数直接影响装料高度进而影响压制后的合金尺寸。
[0006]
有益效果：本发明的方法，通过这种压制一次成型的方式，替代原本通过压制方块然后机加工外形内孔的方式，大大提升了工作效率的同时也显著节省了用料，并且实现了连续自动压制，降低了劳动成本。
附图说明
[0007]
图1复杂形状的硬质合金示意图；图2模具装配图。
具体实施方式
[0008]
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0009]
预制备合金尺寸为：h:55mm、b
合金
:66mm、h1:13mm、h2:42mm、b:23mm、α:3
°
、l:110mm、d
合金
:13.9mm、d:10mm、h3:10mm、l:35mm、m:10mm、n:7mm。采用粉末目数为：100-120目，总重量：3.12kg。
[0010]
实施例1一种复杂形状硬质合金的成型方法，包括以下步骤：通过一上（上冲头）三下（下冲头）两芯杆的方式，将该产品的外形及内孔通过压制一次成型；成型：根据需要制备的合金的合金高度h，h分为上下两部分，h1为上部分高度，h2为下部分高度，h=h1+h2，b
1 表示合金顶部与合金底部相交的宽度，b表示合金顶部宽度，角度a表示合金的角度/2，d表示合金通孔的直径，h3表示合金沉孔的高度，b
合金
表示合金的宽度，b
毛坯
表示毛坯的宽度， d
毛坯
表示毛坯的通孔直径，l表示合金的长度， l表示合金底部腰孔的长度，m分别表示合金底部腰孔的宽度，n表示金底部腰孔的深度，h4为h1尺寸的装料高度，h
5 为h2尺寸的装料高度，k为收缩系数；
根据质量相等定理可知：ρ
毛坯
*v
毛坯
=ρ
合金
*v
合金 ；
ꢀꢀꢀꢀ
（一）根据三角函数关系推出b
1 =b+2*h2*tana；（二）合金上部分和下部分的连接处为c处，近似为一段90
°
r弧，r为半径，则c处面积 vc=r
²‑
1/4*πr
²
；（三）k为合金收缩系数，k=d
毛坯 /d
合金
= d
毛坯
/d = b
毛坯
/b
合金
；h4为h1尺寸的装料高度；h
5 为h2尺寸的装料高度；将公式（一）展开为：上部：ρ
毛坯
*{（b*k+b1*k)*h2*k*l*k/2-2*[π*d
²
/4*k
²
*(h
2-h3)*k+π*d
²
/4*k
²
*(h5+h3*k)]+h5*b*k*l*k+2*vc*k
²
*l*k}=ρ
合金*
[（b+b1)*h2*l/2-2*[π*d
²
/4*(h
2-h3)+π*d
²
/4*h3]+2*vc*l （五）下部：ρ
毛坯
*[h4*l*k*b*k-1/4*π*d
²
*k
²
*h4*2-(l-m)*k*m*k*n*k-1/4*m
²
*k
²
*π*n*k]=ρ
合金
*(h1*l*b-1/4*π*d
²
*h1*2-(l-m)*m*n-1/4*m
²
*π*n)进一步整理得：上部：h5={{ρ
合金*
[（b+b1)*h2*l/2-2*[π*d
²
/4*(h
2-h3)+π*d
²
/4*h3]+2*vc*l}/ ρ
毛坯-(b*k+b1*k)*h2*k*l*k/2-π*d
²
/2*k
²
*(h
2-h3)*k-π*d
²
/2*k
²
*h3*k-2*vc*k
²
*l*k}/(π*d
²
/2*k
²
+b*k*l*k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（七）下部：h4=[ρ
合金
*(h1*l*b-1/4*π*d
²
*h1*2-(l-m)*m*n-1/4*m
²
*π*n) /ρ
毛坯-h4*l*k*b*k+(l-m)*k*m*k*n*k+1/4*m
²
*k
²
*π*n*k]/(1/2*π*d
²
*k
²
)
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（八）其中，ρ
毛坯
、ρ
合金
分别为毛坯、合金的密度，k为合金系数；计算得到装料高度：h=h4+h5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（九）；（2）通过自动送料装置将固定重量的粉料均匀的放置于凹模内并刮平；（3）压制动作，确保上冲头进入模体后下压到达h
4-h1*k位置，下冲头1相对模体移动质h
5-h2*k位置；（4）完成退模动作，完成压制过程。
[0011]
计算可以得到，k为1.275，h4为37.26mm，h5为122.09mm。
[0012]
制得的合金的实际尺寸为：h：54.8-55.35mm、b:65.9-66.3mm、h1:12.7-13mm、h2:41.95-42.35mm、b:22.8-23.2mm、α:3.3
°
、l:109.8-110.6mm、d:13.7-14mm、d:9.95-10.02mm、h3:9.8-10.2mm、l:35.1-35.4mm、m:10-10.15mm、n:6.8-7.05mm。满足客户使用要求。
[0013]
该一次性压制成型的方式，仅仅需要15分钟/件。
[0014]
对比例1制备需要的合金，现有技术中的加工方式为：压制115 mm x70 mm x55 mm的方块，煅烧后用铣床去铣削。需要投入6.56kg粉料。煅烧时间1天，铣削时间0.5天。比较费时费力。