专利名称：一种模板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模板结构，可用于树脂球的造球机。
背景技术：
树脂球的造球机包括树脂切割刀(旋转刀片)和模板，其中喷嘴孔在模板的硬化表面形成。在这种结构中，在硬化表面上旋转和滑动的树脂切割刀切割树脂，同时从喷嘴孔排出树脂，产生微球体。
(1)对于这种造球机的模板，作为现有技术，日本公开特许公报No.5-124035公开了一种结构，其中与通过喷嘴的树脂连通的凹进部分在模具基体金属表面形成，预先形成的环形硬质合金设置在各凹进部分，构成模具表面的硬化部分(硬质合金部分)，环形硬质合金通过钎焊连接固定到模具基体金属(见日本公开特许公报No.5-124035的图9和段落No.0003)。
(2)作为现有技术，日本公开特许公报No.5-124035还公开了一种结构，其中模具表面硬化部分通过热喷涂耐磨的碳化钨基自熔合金到模具基体金属表面形成，并达到预定厚度，基体金属表面设有多个树脂喷嘴(见日本公开特许公报No.5-124035的图8和段落No.0002)。
(3)作为现有技术，日本公开特许公报No.5-124035还公开一种结构，其中包括预定厚度的碳化钛(TiC)烧结板的模具表面硬化部分在基体金属表面形成(见日本公开特许公报No.5-124035的图10和段落No.0004)。
(4)日本公开特许公报No.5-124035还提出了上面(1)到(3)的结构的制造方法，其包括步骤填充粉末合金，其成分适合在模具基体金属表面的凹进部分中形成硬化层；通过热等静压压力装置(HIP)加压烧结粉末合金，形成表面硬化部分。日本公开特许公报No.5-124035介绍，通过这种方式，模板硬化部分通过扩散连接与基体金属形成整体，显示出强大粘接力。强大粘接力可防止模板硬化部分开裂或剥离，即使在超长时间操作的情况下。
1.日本公开特许公报No.5-124035的图9所示结构中，许多基体金属暴露部分形成于模具表面上的硬质合金片之间，因此，模具表面上滑动的树脂切割刀使基体金属暴露部分有选择地磨损。基体金属磨损能够使硬质合金片剥离。此外，由于一个硬质合金片设置一个喷嘴孔(所谓的单孔型硬质合金片)，且这些硬质合金片间隔设置，使模具表面设置喷嘴孔的自由度较低，难以通过增加喷嘴孔的数量提高生产效率。对于单孔型硬质合金片，希望能钎焊多个硬质合金片以形成多个喷嘴孔。因此，增加了硬质合金片与基体金属或硬质合金片与硬质合金片的钎焊暴露部分(所谓的边界部分)的数量。由于钎焊填充金属可通过气蚀和腐蚀逐渐损失，带有许多钎焊部分的结构的钎焊填充金属的损失很容易造成硬质合金片脱落。
2.当模具表面硬化部分通过热喷涂自熔合金形成时，如日本公开特许公报No.5-124035的图8所示，模具表面硬化部分的厚度只能为大约0.5到2毫米。厚度小导致使用寿命缩短。日本公开特许公报No.5-124035还指出寿命大约为1年。并且很难得到均匀喷涂层。
3.在表面硬化部分是由碳化钛烧结板形成的结构中，如日本公开特许公报No.5-124035的图10所示，由于固定大面积的TiC在技术上难以实现，必须采用重复硬化处理等增强硬化表面硬度的方法。重复硬化处理在固定TiC并通过钎焊结合到模板基体金属后进行，并对形成硬化表面的部分进行钻孔形成喷嘴孔。因此，要求很多的工艺步骤。
另一方面，尽管钎焊大约为10×10毫米正方形的TiC单孔硬质合金片可以有许多的喷嘴孔，但这个方法与上述方法类似，要求大量的工艺步骤。因为要一个一个地钎焊硬质合金片，加工单孔硬质合金片所需成本也增加。在一个硬质合金片设置一个喷嘴并且硬质合金片间隔设置的结构中，类似上述情况(1)，模具表面设置喷嘴孔的自由度降低。
4.日本公开特许公报No.5-124035提出的方法要求形成凹进部分以填充粉末合金到基体金属表面，不能形成大面积的硬化部分。因此，为了形成多个喷嘴，必须在基体金属上形成多个较小的凹进部分。许多基体金属暴露部分在凹进部分之间边界形成，如日本公开特许公报No.5-124035的图3和图6所示，基体金属暴露部分被模具表面上滑动的树脂切割刀选择性磨损，容易造成硬质合金片的脱落。
发明内容
考虑到上面提到的情况，本发明的目的是提供一种模板，具有很高的设置喷嘴孔的自由度，可紧密地设置多个喷嘴孔，模板具有延长的寿命，构成硬化表面的部件难以脱落，并可通过较少的工艺步骤进行生产。
本发明要解决如上所述的问题，解决问题的方式和其效果将在下面给出介绍。
即，本发明提出一种模板，具有硬化表面，所述硬化表面通过多个碳化钨合金板扩散连接到基体金属来形成，所述各碳化钨合金板设有多个喷嘴孔。
根据这种结构，一个碳化钨合金板可设置多个喷嘴孔，因此喷嘴孔的间距可缩小。从而，可紧密地设置大量喷嘴孔，其数量超过相同尺寸的硬质合金片型模板(如日本公开特许公报No.5-124035中图9所示的模板)的喷嘴孔。因此，球体生产率得到提高。与热喷涂自熔合金得到的结构(如日本公开特许公报No.5-124035的图8所示)相比，可以延长硬化表面的寿命，并使需要维修的次数减少。
与硬质合金片型模板(如日本公开特许公报No.5-124035的图9所示的模板)相比，合金板之间边界的连接部分缩小，可防止气穴和腐蚀造成合金板脱落和剥离。此外，由于基体金属的暴露部分减少，难以形成基体金属选择性磨损，因此不大可能发生合金板的脱落和剥离。
由于本发明采用扩散连接，碳化钨合金板和基体金属通过高温和高压下的碳化钨合金板和基体金属的扩散原子互相连接。因此，可提高连接强度。
在日本公开特许公报No.5-124035的图9所示的钎焊中，连接力主要依靠表面熔化产生的物理连接力，连接不是通过扩散连接进行的。
在上面提到的模板中，基体金属最好是SUS钢，各碳化钨合金板的形状中，至少两个相邻边的长度为20毫米或更长。
在这种形状的碳化钨合金板中，由于设置喷嘴的自由度增加，对孔的数量没有限制，可实现在一个板上紧密地设置多个喷嘴孔。因此，球体生产率进一步提高。由于基体金属是SUS钢，即使在水腔(水中切割型造球机)中使用，其寿命也能够延长，并具有优良的耐磨性。
在上面提到的模板中，基体金属最好是SUS钢，各碳化钨合金板各边的长度为200毫米或不足200毫米，厚度为2.5毫米或更多。
根据这种结构，减少了碳化钨合金板的变形，可防止与基体金属的连接失效或合金板产量减少。由于基体金属是SUS钢，即使是用于水腔(水中切割型造球机)的情况下，其寿命能够延长，并具有优良的抗腐蚀性。
在上面提到的模板中，各碳化钨合金板最好包括含有20到90％重量碳化钨的合金。
与其他合金如碳化钛(TiC)和碳化铌(NbC)相比，上面介绍的碳化钨合金板的耐磨性更好。因此，提出了一种模板，其对通过喷嘴孔排出树脂的切割刀有优良耐滑动磨损性能和抗气蚀性能。
在上面提到的模板中，各碳化钨合金板最好从所述基体金属突出1.5毫米或更多。
根据这种结构，由于树脂切割刀与基体金属的暴露部分间隔开1.5毫米或更多，基本上可防止基体金属与刀片接触。因此，可完全避免基体金属的选择性磨损，减少可能发生的合金板脱落和剥离。
图1是显示模制的碳化钨合金板的透视图；图2是显示钎焊碳化钨合金板到基体金属的透视图；图3是显示碳化钨合金板连接到基体金属的状态的透视图；和图4是显示形成的喷嘴孔的透视图。
具体实施例方式
参考图1到图4介绍作为本发明的希望实施例的模板的制造工艺。
如图1所示，碳化钨合金板模制成适当尺寸(如200毫米×200毫米)，碳化钨合金板1a经线-放电切割得到的形状能够放置到模板上，并磨削成预定的厚度。
该实施例中的碳化钨合金板1a由含有20到90％重量的碳化钨的合金形成。与其他合金如碳化钛(TiC)和碳化铌(NbC)相比，该合金的耐磨性能优良。因此，提供了一种模板，其对从喷嘴孔排出树脂的切割刀的抗滑动磨损性能和抗气蚀性能优良。碳化钨-钴系合金、碳化钨-镍系合金、碳化钨-镍-铬系合金等可用作碳化钨合金。
图1中的1b是经磨削后的碳化钨合金板。在这个实施例中，模制的碳化钨合金板1b一边的最大长度W为90毫米，厚度为3.5毫米。生产多个这样的碳化钨合金板1b。如图2的下部所示，在基体金属2b上设置了具有预定深度的环形凹进部分r。基体金属2b最好是SUS钢，因其即使在模板用于水腔(水中切割型造球机)的情况下都具有优良的耐腐蚀性。
如图2所示，多个碳化钨合金板1b沿环状设置在基体金属2b的凹进部分，相邻的碳化钨合金板之间基本没有间隙。钎焊填充金属2a设置在凹进部分r的底部和碳化钨合金板1b之间。所得到的模板放置到真空炉，加热到预定温度，并保持预定的时间，然后进行冷却。因此，所得到的模板中，通过钎焊填充金属，碳化钨合金板1b扩散连接并结合到基体金属2b。碳化钨合金板1b的上表面形成硬化表面h，树脂切割刀在表面上滑动(见图3)。“碳化钨板之间基本不形成间隙”并不意味着碳化钨板之间不存在少量的钎焊填充金属层，而是与基体金属的连接不存在。至于钎焊填充金属2a，可使用传统的钎焊填充金属，主要包括如金、银、镍、或铜。
在这个实施例中，通过钎焊填充金属2a进行的扩散连接作为连接碳化钨合金板1b到基体金属2b的连接方式。但是，通过设置中间层用已知的HIP方法进行扩散连接也是可行的。用作钎焊填充金属2a的传统的钎焊填充金属可用作中间层。
此外，位于预定位置的预定数量喷嘴孔通过放电切割相对模板的一个碳化钨合金板形成。由于碳化钨合金板1b的至少一个边为20毫米或更多(90毫米)，如上面所示，相对一个碳化钨合金板1b可形成多个喷嘴孔4a，设置喷嘴孔4a的自由度提高，能紧密地设置喷嘴孔4a，如图4所示。
树脂入口侧的喷嘴孔(未显示)在基体金属2b的相对碳化钨合金板连接表面的侧面形成。对碳化钨合金板1b的表面(硬化表面h)进行精磨以完成模板。
在这样形成的模板中，可通过在一个碳化钨合金板1b设置多个喷嘴孔4a来减少喷嘴孔4a的间距，与相同尺寸的单孔硬质合金片型模板(硬质合金片之间有钎焊部分，即钎焊充填金属层)相比，可紧密地设置更多的喷嘴孔4a。这样可提高球体生产率。与热喷涂自熔合金的结构相比(见日本公开特许公报No.5-0124035的图8)，硬化表面h的寿命延长，可减少需要进行的维修次数。
与单孔硬质合金片型模板相比，可减少连接基体金属的数量。即，通过相对一个碳化钨合金板1b形成多个喷嘴孔4a，可减少碳化钨合金板的数量。这意味着工艺步骤数量也减少。由于碳化钨合金板1b的数量减少，在相邻的碳化钨合金板1b的边界形成的钎焊部分(钎焊充填金属)相比单孔硬质合金片型模板有明显减少。因此防止了造球机操作时钎焊部分(钎焊充填金属)气蚀造成碳化钨合金板1b脱落和剥离。
日本公开特许公报No.5-124035公开的粉末合金的加压烧结方法中，因为充填粉末合金的凹进部分不能太大，需要在基体金属形成一定数量的凹进部分，以保证大量的喷嘴孔。作为对比，在本发明实施例中，一个形成连续环状的大凹进部分r，其中可设置多个碳化钨合金板1b，基本上没有间隙(与基体金属连接的部分)，所以板可以马上进行钎焊。因此减少了工艺步骤数量。因为不存在暴露的基体金属2b，在造球机工作时滑动的树脂切割刀不会造成基体金属选择性磨损。因此，不会发生碳化钨合金板1b脱落和剥离。可应用钎焊来连接相邻的碳化钨合金板，即不存在压力连接部分。
尽管各碳化钨合金板1b的尺寸和形状可有很大变化，碳化钨合金板的形状最好是其两个相邻边的长度分别为20毫米或更长。因此，多个喷嘴孔4a可容易地在一个碳化钨合金板1b上形成，设置喷嘴孔4a的自由度提高，使得能够更紧密地设置大量喷嘴孔4a。应当指出，最大边长最好是200毫米或不到200毫米(换句话，各边长度最好为200毫米或小于200毫米)。在厚度一般为3毫米的碳化钨合金板中，当边长超过200毫米时，板容易变形。板的变形可造成与基体金属2b的连接失效，或使产量减少。碳化钨合金板1b的厚度最好为2.5毫米或更多，以延长板的寿命。
由于图2显示的基体金属2b的凹进部分r的深度小于碳化钨合金板1b的厚度t，连接到基体金属2b的碳化钨合金板1b从基体金属2b的上表面稍微突出。根据本发明的实施例，凹进部分r的深度比碳化钨合金板1b的3.5毫米厚度小2毫米。因此，碳化钨合金板1b从基体金属2b的上表面突出1.5毫米或更多。因此，由于硬化表面h上滑动的树脂切割刀与基体金属2b的暴露部分间隔开1.5毫米或更多，完全避免了基体金属2b与刀片接触。从而可完全避免基体金属2b的选择性磨损，消除了选择性磨损造成的碳化钨合金板的脱落和剥离。
权利要求
1.一种模板，包括硬化表面，所述硬化表面通过多个碳化钨合金板扩散连接到基体金属形成，所述各碳化钨合金板设有多个喷嘴孔。
2.根据权利要求1所述的模板，其特征在于，所述基体金属包括SUS钢，所述各碳化钨合金板的形状中，至少两个相邻边的长度为20毫米或更长。
3.根据权利要求1所述的模板，其特征在于，所述基体金属包括SUS钢，所述各碳化钨合金板各边的长度为200毫米或小于200毫米，厚度为2.5毫米或更多。
4.根据权利要求1所述的模板，其特征在于，所述各碳化钨合金板包括含有20到90％重量碳化钨的合金。
5.根据权利要求1所述的模板，其特征在于，所述各碳化钨合金板从所述基体金属突出1.5毫米或更多。
全文摘要
一种模板，具有刀片滑动的硬化表面。多个碳化钨合金板1b扩散连接到基体金属2b，在基体金属上形成硬化表面h。各碳化钨合金板1b形成多个喷嘴孔4a。各碳化钨合金板1b具有2.5毫米或更多的厚度，两个相邻边的长度为20毫米或更长。其中，边长可为200毫米或小于200毫米。模板的设置喷嘴孔的自由度很高，可保证紧密地设置多个喷嘴孔，模板的寿命得到延长，构成硬化表面的部件不会出现脱落，可用较少的工艺步骤进行生产。
文档编号B29B9/06GK1676296SQ20051006514
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者立田修, 滋野敦士, 永见信树, 绀野正志, 武田裕之 申请人:株式会社神户制钢所