專利名稱：模具和制造模具的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模具，例如將板材彎曲成所期望的形狀的沖壓模具或將對板材進行拉深并隨后進行切邊的切邊模裝置，和一種制造這種模具的方法通過對板材進行沖壓、拉深和切邊，制造汽車車身沖壓件。
用于對板材進行沖壓、拉深和切邊的模具通常是由鑄鐵或鑄鋼制成，強度很高，所以，能夠承受幾十萬次的壓力循環(huán)。然而，這種模具的制造成本很高。
別的類型的不能用機加工生產(chǎn)的模具由鋅合金的基底材料制成，它們的制造成本低，適合于生產(chǎn)多種不同類型的小生產(chǎn)批量產(chǎn)品，日本公開專利申請Nos5-84591、5-195121、5-208296和5-237656介紹了這種類型的模具。
具體地說，日本公開專利申請Nos5-84591介紹，通過堆焊，包含鎂和鋁并且Vickers硬度為150左右的鋅合金被焊接在一種包含鋁和銅的鋅合金上。
日本公開專利申請Nos5-195121介紹了一種用于制造沖壓模具的鋅合金，所述鋅合金包括9.5～30wt％的鋁、6.0～20wt％的銅、0.01～0.2wt％的鎂、其它成分為鋅。
日本公開專利申請Nos5-237656介紹了一種修復鋁模具的方法，除了在要修復的區(qū)域之外，僅僅在模具周邊區(qū)域鍍Ni-P，用填充金屬填充要被修復的區(qū)域，因而獲得具有所期望強度的周邊區(qū)域。
日本公開專利申請Nos5-208296介紹了使用鋅合金作為模具的基底材料，所述模具用于注塑塑料，使用包含Si或類似材料的鋁合金作為填充金屬修復模具。
使用鋅合金作為基底材料的模具重量輕，容易鑄造并具有良好的維修性能，雖然鋅合金具有良好的維修性能，但是它們軟，如果剪切刃口或類似部位被安置在鋅合金上，需要將不同的金屬添加到鋅合金的特定的區(qū)域。
具體地說，如果通過堆焊，將包括鎂和鋁的鋅合金或包括Si或類似材料的鋁合金焊接在包含鋁和銅的鋅合金上，如日本公開專利申請Nos5-84591和5-208296所介紹的那樣，焊接區(qū)域的硬度不足以被用作剪切刃口。日本公開專利申請Nos5-237656所介紹的方法也不能獲得足夠的硬度水平。
因而，鋅合金模具很少用于制造用于注塑塑料的模具。
日本公開專利申請Nos5-195121介紹了一種沖壓模具，該模具具有硬度高的剪切刃口和抗磨損的彎曲部件。然而剪切刃口和彎曲部件的問題沒有被解決。
根據(jù)別的提議，不能通過堆焊而形成硬度高的剪切刃口，但是可以對剪切刃口鍍一層硬鉻或通過蒸發(fā)、濺射或類似方法來形成剪切刃口。然而對于這些提議，很難形成具有所要求厚度的剪切刃口并使它耐用。此外，所提議的工藝不經(jīng)濟實用。
此外，如日本專利Nos2838657所述，通過在模具的邊緣上確定一個斜面，在斜面上堆焊硬度高的填充金屬，用磨床磨削填充金屬而形成剪切刃口。然而，眾所周知，在本領域中，僅僅銅基或鋅基材料可以被直接焊接在鋅合金上，但是銅基或鋅基材料的硬度不足以充當剪切刃口材料。
鋅合金和鎳合金相互焊接的可焊性極差，鎳合金不能被焊接在鋅合金上以形成高硬度的堆焊區(qū)域。作為本發(fā)明發(fā)明人的研究結果，發(fā)現(xiàn)銅合金可以被焊接在鋅合金和鎳合金上，本發(fā)明的要點在于，在基底材料上焊一層銅合金的底層，在銅合金的底層上焊一層鎳合金的重疊層。
符合本發(fā)明的模具包括一個上模和一個下模，用于剪切或彎曲工件，至少上模和下模中的一個具有剪切刃口或彎曲部件。上模和下模由鋁基/銅基合金的基底材料制成，該剪切刃口或彎曲部件具有一個機加工的堆焊區(qū)域，所述區(qū)域包含一個底層和一個重疊層，將銅基材料的填充金屬焊接到鋅合金上形成上述底層，將具有足夠的硬度的鎳基材料的填充金屬焊接到由銅基材料組成的底層上而形成上述重疊層。
當被焊接在底層上時，如果重疊層與基底材料接觸，產(chǎn)生濺射，導致焊接缺陷。當形成重疊層時，必須在沒有露出基底材料的底層上進行焊接。
至少上模和下模中的一個可能具有一個斜面，在所述斜面上安置剪切刃口或彎曲部件。斜面具有一個垂直方向上的尺寸和一個水平方向的尺寸，所述垂直方向的尺寸基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度，所述水平方向的尺寸基本上對應于焊縫的兩個焊道的寬度，所述斜面包括一個在橫切外區(qū)域內(nèi)的平面區(qū)域，所述平面區(qū)域的的寬度基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度。利用這種結構，阻止底層脫落，避免由于基底材料和重疊層之間的接觸而產(chǎn)生的濺射和氣孔。
為了有效地阻止氣孔的出現(xiàn)，斜面可以具有一個倒角表面和一個由此延伸的延伸部分，底層完全覆蓋所述斜面并由銅基材料組成。由鎳基材料組成的重疊層被安置在底層上，并不與基底材料接觸。在焊接重疊層時所產(chǎn)生的氣體通過形成在延伸部分上的底層被排放。
銅基材料可以是純銅，硅青銅或類似材料，為了良好的可焊性，最好使用硅青銅。
硅青銅最好包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是銅。
Si(硅)是一種用于還原的元素，也是一種用于增加硬度的元素。如果硅的數(shù)量低于1.0wt％，將出現(xiàn)還原不充分現(xiàn)象，有可能出現(xiàn)氣孔。如果硅的數(shù)量大于8.0wt％，硅青銅將不再是一種一相結構，多相將出現(xiàn)沉淀，結構將變脆。
Mn(錳)是一種用于還原和脫硫的元素。如果錳的含量低于0.3wt％，將不會出現(xiàn)還原和脫硫效果。如果錳的含量大于4.0wt％，將不會出現(xiàn)更好的還原和脫硫效果。
Pb(鉛)是一種增加機加工性的元素。如果鉛的含量低于0.03wt％，將不會具有附加的效果，如果鉛的含量高于4.5wt％，容易出現(xiàn)焊接裂縫。
Al(鋁)是一種著色劑，如果鋁的含量增加，硅青銅的顏色從銅紅變?yōu)榻鹕?。鋁也是一種用于增加硬度的元素。如果鋁的含量低于0.03wt％，將不會具有附加的效果，如果鋁的含量高于11wt％，硬度和拉伸將降低。
Ni(鎳)是一種有效地增加硬度的元素。如果鎳的含量低于0.03wt％，將不會具有附加的效果，如果鎳的含量高于7.0wt％，則超過極限，硬度會降低。
Fe(鐵)是一種用于減少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果鐵的含量低于0.03wt％，將不會具有附加的效果，如果鐵的含量高于6.0wt％，將超過極限，不會獲得附加效果。
所述重疊層的鎳基材料最好包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si,0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是鎳。
B(硼)是一種用于減少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果硼的含量低于1.0wt％，將不會具有附加的效果，如果硼的含量高于6.0wt％，將超過極限，趨向于產(chǎn)生裂紋。
Cr(鉻)是一種增加硬度和高溫下的抗酸性的元素。如果鉻的含量低于5.0wt％，將不會具有附加的效果，如果鉻的含量高于20.0wt％，將超過極限，降低機加工性。
Si(硅)是一種用于還原和改善流動性的元素。如果硅的含量低于1.0wt％，將不會具有附加的效果，如果硅的含量高于7.0wt％，將超過極限，不會獲得附加效果，趨向于產(chǎn)生裂紋。
Fe(鐵)是一種用于減少晶粒尺寸和增加硬度的元素。如果鐵的含量低于0.03wt％，將不會具有附加的效果，如果鐵的含量高于4.0wt％，將超過極限，不會獲得附加效果。
Cu(銅)是一種有效地增加韌性的元素。如果銅的含量低于0.5wt％，將不會具有附加的效果，如果銅的含量高于6.0wt％，將超過極限，韌性將降低，趨向于產(chǎn)生裂紋。
為了在斜面上焊接一層，模具沿著斜面的部分被預熱，隨后清除斜面上的氧化膜。然后在斜面上焊接底層。至少模具沿著底層的部分被預熱，將底層上的氧化膜清除，然后，在底層上焊接重疊層。在通過堆焊形成銅基材料層和鑷基材料層之前，通過預熱全部基底材料或一部分基底材料，剪切刃口的可焊性被增加，所述一部分是指在該處通過堆焊而形成所述層。
在將底層焊接在所述斜面之前，所述斜面被預熱到200℃，在將所述重疊層焊接在所述底層之前，所述底層被預熱到250℃，最好使用TIG(鎢極惰性氣體保護)焊接工藝來焊接底層和重疊層，因為與MIG焊接工藝和電弧焊工藝相比，TIG焊接工藝不容易產(chǎn)生氣孔。
可以使用AC TIG焊接工藝焊接底層，AC TIG焊接工藝具有清潔動作用于清除氧化膜，使底層光滑。具體地說，鋁/銅基鋅合金易于產(chǎn)生對焊接缺陷負責的氧化膜。根據(jù)AC TIG焊接工藝，在基底材料的表面上出現(xiàn)氧化物的區(qū)域內(nèi)，一個負極點容易被形成。使用增強的熱量，負極點移去氧化物，負極點移向另一處氧化物，同樣清除另一處氧化物。
AC TIG焊接工藝有效地減少了穿透底層而進入基底材料，阻止了基底材料的鋅合金上升到或接近底層的表面，因此阻止了濺射。
如果使用AC TIG焊接工藝焊接底層，由于鋁/銅基鋅合金具有低的熔點，在焊條被熔化之前，基底材料可能已經(jīng)被熔化，產(chǎn)生孔，因而導致焊接缺陷。
可以使用DC TIG焊接工藝焊接重疊層。DC TIG焊接工藝用于增加可焊性。具體地說，由于底層由銅基材料組成，銅基材料是良好的導熱體，底層不能輕易地達到它的熔點。然而，由于DC TIG焊接工藝具有大電流，允許重疊層深深地滲入底層，底層被熔化用于增加可焊性。
DC TIG和AC TIG焊接工藝都最好使用氦氣或氦氣和氬氣混合氣體作為保護性氣體。由于氦氣比氬氣更有效地積聚熱量，不使熱量擴散，最好使用氦氣或氦氣和氬氣混合氣體用于TIG焊接導熱系數(shù)高的材料。根據(jù)本發(fā)明，最好使用AC TIG焊接工藝焊接底層，使用DC TIG焊接工藝焊接重疊層。
通過結合附圖對本發(fā)明所推薦的實施例所進行的描述，本發(fā)明的上述優(yōu)點和別的優(yōu)點、特性將變得更加清楚。本發(fā)明的附圖僅是用于說明實施例。


圖1(a)和圖1(b)是一個符合本發(fā)明的剪切模的橫截面視圖，顯示了剪切一個工件的工序；圖2是一個制造符合本發(fā)明模具的方法的流程圖；圖3(a)～圖3(d)是放大的局部橫截面視圖，顯示了符合本發(fā)明的剪切模的剪切刃口的形成過程；圖4(a)是一個顯示剪切刃口的金屬結構的照相圖(×1)；圖4(b)是圖4(a)中B部分的放大的照相圖(×100)；圖4(c)是圖4(a)中C部分的放大的照相圖(×100)；圖5(a)～圖5(f)是放大的局部橫截面視圖，顯示了符合本發(fā)明另一個實施例剪切模的剪切刃口的形成過程；圖6(a)～圖6(d)是放大的局部橫截面視圖，顯示了符合本發(fā)明另一個實施例剪切模的剪切刃口的形成過程；圖7是一個局部橫截面視圖，顯示了符合本發(fā)明另一個實施例的斜面。
如圖1(a)和圖1(b)所示，剪切模包括一個上模1和一個下模2，上模1的上端連接在一個垂直移動板3上，下模2被固定在底板4上。一個壓墊5可垂直運動地支承在上模1上，彈簧6被安置在壓墊5和垂直移動板3之間。
壓墊5上具有一個確定了下表面的成形凹槽5a，下模2具有一個用于安置工件W的脊面2a。在上模1的下端內(nèi)邊緣上具有一個剪切刃口7，在下模2上端外邊緣上具有一個剪切刃口8。
如圖1(a)所示，當工件W被安置在下模的脊面2a上之后，垂直移動板3、上模1和壓墊5向下模2方向降低，壓墊5的下端比上模1的下端向下稍微突出一些。因而，在上模的下端接觸工件W之前，壓墊5將工件W的周邊壓靠在下模2的上端的外周邊上。上模1連續(xù)的向下運動導致剪切刃口7、8切下工件W的邊緣，如圖1(b)所示。
下文將結合圖2和圖3(a)～3(d)介紹剪切刃口7、8的形成過程。由于剪切刃口7、8用相同的方式被形成，下文僅介紹下模2上的剪切刃口8。
如圖3(a)所示，一個斜面10被形成在下模上端的外周邊上。所以，在200℃下，使用一個噴燈對斜面10進行預熱，或下模2被整體預熱。如果預熱溫度低于200℃，將會出現(xiàn)焊接缺陷，如果預熱溫度高于200℃，下模2的基底材料將熔化。因此，預熱溫度最好在200℃左右。
使用磨床或數(shù)控機床刀具沿著斜面10對下模2進行機加工以除去氧化膜。如圖3(b)所示，通過TIG焊接工藝，一個底層11被形成在斜面10上。TIG焊接工藝是一種在氦氣或氬氣保護氣體條件下所執(zhí)行的AC(交流電)TIG焊接工藝，交流電的電流強度為120～150安培。
用于底層11的AC TIG焊接工藝具有一個清潔動作，以移走氧化膜，使底層滲入基底材料減少到最小程度，如圖4(a)和4(b)所示。由于底層11滲入基底材料被減少到最小程度，阻止基底材料的鋅合金升起或接近底層的表面。如果鋅合金升起進入底層，當焊接重疊層(將在下文介紹)時，將導致濺射。
一種被用于焊接底層11的填充金屬包含銅合金，在本實施例中，銅合金包含0.84wt％的Mn(錳)、3.7wt％的Si(硅)，其它成分是銅。
然而，銅合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～8.0wt％Si、0.3～4.0wt％Mn、0.03～4.5wt％Pb(鉛)、0.03～11.0wt％Al(鋁)、0.03～7.0wt％Ni(鎳)、0.03～6.0wt％Fe(鐵)，其它成分是銅。
當用于覆蓋斜面10的底層11已經(jīng)被形成之后，底層11、一個圍繞底層11延伸的區(qū)域和整個下模2被加熱到250℃。當使用磨床或數(shù)控機床刀具再次除去氧化膜后，使用TIG焊接工藝，在底層11上形成一層重疊層12，所述重疊層12不與基底材料接觸，如圖3(c)所示。
用于重疊層12的TIG焊接工藝是一種在氦氣或氬氣保護氣體條件下所執(zhí)行的DC(直流)TIG焊接工藝，電流強度為130安培。用于焊接重疊層12的填充金屬包含鎳合金，在本實施例中，鎳合金包含2.3wt％的B(硼)、3.2wt％的Si(硅)，其它成分是鎳。
然而，鎳合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～6.0wt％B、5.0～20.0wt％Cr(鉻)、1.0～7.0wt％Si(硅)、0.5～6.0wt％Cu(銅)、0.03～4.0wt％Fe(鐵)，其它成分是鎳。
由于上述原因，最好使用氦氣保護氣體。DC TIG焊接工藝允許重疊層深深滲入底層，如圖4(a)和4(c)所示，從而，增加了剪切刃口的剝離強度。
因此，如圖3(d)所示，使用磨床或數(shù)控機床刀具，將底層11和重疊層12加工成剪切刃口8。由此形成的剪切刃口能夠剪切上萬個工件。
下文將結合圖5(a)～5(f)介紹符合本發(fā)明另一個實施例的剪切刃口8的形成工序。如圖5(a)所示，形成在下模2的上端外邊緣上的斜面20具有垂直尺寸t1和一個水平尺寸t2，所述尺寸t1基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度p，所述尺寸t2基本上對應于焊縫的兩個焊道的寬度。斜面20包括一個在橫切外邊緣內(nèi)的平面區(qū)域20a，平面區(qū)域20a的寬度對應于焊縫的一個焊道的寬度。
垂直尺寸t1基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度，因為如果垂直尺寸t1太小，當被焊接時，底層將脫離斜面，如果垂直尺寸t1太大，用于形成底層的焊接次數(shù)將增加，使隨后的機加工復雜。垂直尺寸t1可能并不準確地對應于焊縫的一個焊道的寬度p，但是與一個焊道寬度p相差±10％。
所述水平尺寸t2基本上對應于焊縫的兩個焊道的寬度，以便形成一個氣體排放通道，用于排放在焊接重疊層時所產(chǎn)生的氣體，避免重疊層和基底材料之間接觸。如果水平尺寸t2太小，氣體排放通道的開口不夠大。如果水平尺寸t2太大，用于形成重疊層的焊接次數(shù)將增加。水平尺寸t2可能并不準確地對應于焊縫的兩個焊道的寬度，但是與兩個焊道寬度相差±10％。
平面區(qū)域20a的寬度基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度，以便在焊接第一底層時形成一個屏障，這將在下文中介紹。平面區(qū)域20a的寬度可能并不準確地對應于焊縫的一個焊道的寬度，但是與一個焊道p的寬度相差±10％。
在200℃下，使用一個噴燈對斜面20進行預熱，或下模2被整體預熱。如果預熱溫度低于200℃，將會出現(xiàn)焊接缺陷，如果預熱溫度高于200℃，下模2的基底材料將熔化。因此，預熱溫度最好在200℃左右。
使用磨床或數(shù)控機床刀具沿著斜面20對下模2進行機加工以除去氧化膜。如圖5(b)所示，一個第一底層21a被形成在平面區(qū)域20a上，一個溝槽20b被形成在斜面20上，使用第一底層21a作為一種屏障。
隨后如圖5(c)所示，一個第二底層21b被焊接在溝槽20b內(nèi)。在本實施例中，第一和第二底層被焊接。然而根據(jù)溝槽的體積，可以焊接第三和第四底層。
使用一種AC TIG焊接工藝，在氦氣或氬氣保護氣體條件下焊接第一和第二底層21a、21b，交流電的電流強度為120～150安培。一種被用于焊接底層21a、21b的填充金屬包含銅合金，銅合金包含0.84wt％的Mn(錳)、3.7wt％的Si(硅)，其它成分是銅。
用于焊接第一和第二底層的AC TIG焊接工藝具有一個清潔動作，以移走氧化膜，使底層滲入基底材料減少到最小程度，如圖4(a)和4(b)所示。由于底層滲入基底材料被降低到最小程度，阻止基底材料的鋅合金升起或接近底層的表面。如果鋅合金升起進入底層，當焊接重疊層(將在下文介紹)時，將導致濺射。
也可以使用氬氣保護氣，由于氦氣比氬氣更有效地積聚熱，而不使熱擴散。當采用TIG焊接導熱系數(shù)高的材料時，例如鋅合金時，最好使用氦氣或氦氣和氬氣的混合氣體。
銅合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～8.0wt％Si、0.3～4.0wt％Mn、0.03～4.5wt％Pb(鉛)、0.03～11.0wt％Al(鋁)、0.03～7.0wt％Ni(鎳)、0.03～6.0wt％Fe(鐵)，其它成分是銅。
用于覆蓋斜面20的底層21a、21b已經(jīng)被形成之后，使用磨床或數(shù)控機床刀具將底層21a、21b的厚度(參考圖5(d)所示的底層21)調(diào)整到大約2mm。然而，可以不調(diào)整底層的厚度。
底層21、一個圍繞底層21延伸的區(qū)域和整個下模2被加熱到250℃。當使用磨床或數(shù)控機床刀具再次除去氧化膜后，使用TIG焊接工藝，在底層21上形成一層重疊層22，所述重疊層22不與基底材料接觸，如圖5(e)所示。
重疊層22被形成在底層21上，它有一個高于溝槽20b的暴露的上表面。當被焊接時，由于重疊層22的熱量，底層21幾乎處于熔化狀態(tài)。當焊接重疊層時產(chǎn)生氣體。所產(chǎn)生的氣體通過處于熔化狀態(tài)的底層21，并從底層21的暴露的上表面被排放。
用于重疊層22的TIG焊接工藝是一種在氦氣或氬氣保護氣體條件下所執(zhí)行的DC(直流)TIG焊接工藝，直流電流強度為130安培。用于焊接重疊層22的填充金屬包含鎳合金，在本實施例中，鎳合金包含2.3wt％的B(硼)、3.2wt％的Si(硅)，其它成分是鎳。
然而，鎳合金并不局限于上述成分，它最好包括1.0～6.0wt％B、5.0～20.0wt％Cr(鉻)、1.0～7.0wt％Si(硅)、0.5～6.0wt％Cu(銅)、0.03～4.0wt％Fe(鐵)，其它成分是鎳。
由于上述原因，最好使用氦氣保護氣體。DC TIG焊接工藝允許重疊層深深滲入底層，如圖4(a)和4(c)所示，從而，增加了剪切刃口的剝離強度。
當形成重疊層22之后，使用磨床將其加工成剪切刃口8，如圖5(f)所示。由此形成的剪切刃口的硬度在尖端處為41.1(HRC)，在中央部位為37.6(HRC)，底層和重疊層之間的邊界硬度為18.9(HRC)，基底材料和底層之間的邊界硬度為80.9(HRC)。當使用錘進行撞擊測試時，在剪切刃口8上沒有出現(xiàn)裂縫。
下文將結合圖6(a)～6(d)介紹符合本發(fā)明另一個實施例的剪切刃口8的形成工序。
如圖6(a)所示，形成在下模2的上端外邊緣上的斜面30包括一個倒角表面30a和一個沿著下模的上表面延伸的延伸部分30b。例如倒角表面30a的長度為5mm，延伸部分30b的長度為8mm深度為0.5mm。倒角表面30a可以是一個平面或一個圓表面。
當形成斜面30后，對下模2進行預熱并清除氧化膜。隨后如圖6(b)所示，在與上述實施例相同的條件下，使用TIG焊接工藝在斜面30上形成底層31。
當覆蓋倒角表面30a和延伸部分30b的底層31被形成之后，使用磨床或數(shù)控機床刀具將底層31的厚度調(diào)整為2mm。將底層31和圍繞底層31延伸的區(qū)域加熱到250℃，再次使用磨床清除氧化膜后，如圖6(c)所示，在與上述實施例相同的條件下，使用DC TIG焊接工藝在底層31上形成一層重疊層32。
底層31延伸到延伸部分30b的上方，但是重疊層32并沒有延伸到延伸部分30b的上方。從而，僅僅底層31被安置在延伸部分30b上，當被焊接時，由于重疊層32的熱量，底層31幾乎處于熔化狀態(tài)。當焊接重疊層32時產(chǎn)生氣體。所產(chǎn)生的氣體通過處于熔化狀態(tài)的底層31，并從延伸部分30b上方的底層31被排放。
因此，如圖6(d)所示，使用磨床或數(shù)控機床刀具，將底層31和重疊層32加工成剪切刃口8。由此形成的剪切刃口能夠剪切幾萬個工件。
圖7顯示了符合本發(fā)明另一個實施例的斜面30的橫截面視圖。在圖7中，斜面30包括一個倒角表面30a、一個沿下模上表面延伸的延伸部分30b和一個沿下模垂直表面延伸的延伸部分30c。由于延伸部分30b、30c位于倒角表面30a的相反側，合成的剪切刃口的剝離強度被進一步增強。
上文已經(jīng)介紹了剪切模，本發(fā)明的原理也適用于沖壓模。在上述的每一個實施例中，剪切刃口由通過堆焊而形成的兩層焊接層組成。模具上與剪切刃口不同的部分可以由銅合金的底層和鎳合金的重疊層通過堆焊而構成。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，由于模具基底材料是鋅合金，與鑄鐵模具、鋁模具、鋼模具相比，模具具有更好的機加工性、電排放機加工性和磨削性，模具制造周期縮短，具有良好的修復性和維修性。
當基底材料是鋅合金時，為了形成提出問題的剪切刃口或彎曲部件，一個高硬度的鎳合金層不能通過堆焊被直接焊接在基底材料上，但是一個銅合金的底層被焊接在基底材料上，鎳合金的重疊層被焊接在底層上。因而，剪切刃口或彎曲部件具有高的硬度。
用于通過堆焊而焊接剪切刃口的斜面可以具有一個垂直方向尺寸和一個水平方向尺寸，所述垂直方向尺寸基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度，所述水平方向尺寸基本上對應于焊縫的兩個焊道的寬度，所述斜面包括一個橫切外區(qū)域內(nèi)的平面區(qū)域，所述平面區(qū)域的的寬度基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度。對于具有上述形狀的斜面，即使基底材料由鋅合金組成，銅合金組成的底層和鎳基材料組成的重疊層通過堆焊而形成，當進行焊接時，底層并不跌落，當焊接重疊層時所產(chǎn)生的氣體通過底層被排放。因而，焊接缺陷例如氣孔被避免。通過堆焊，一種優(yōu)異的剝離強度的剪切刃口可以被形成。
用于通過堆焊而焊接剪切刃口的斜面可以具有一個倒角表面和一個由此延伸的延伸部分。對于具有上述形狀的斜面，即使基底材料由鋅合金組成，銅合金組成的底層和鎳基材料組成的重疊層通過堆焊而形成，當進行焊接時，底層并不跌落，當焊接重疊層時所產(chǎn)生的氣體通過底層被排放。因而，焊接缺陷例如氣孔被避免。通過堆焊，一種優(yōu)異的剝離強度的剪切刃口可以被形成。
在銅基材料和鎳基材料組成的層被形成之前，通過對整體或局部區(qū)域上的基底材料進行預熱，剪切刃口的可焊性被增加，所述整體或部分區(qū)域就是通過堆焊形成焊層的區(qū)域。
如果使用AC TIG焊接工藝形成由銅基材料組成的底層，使用DC TIG焊接工藝形成由鎳基材料組成的重疊層，作為剪切刃口，具有良好的剝離強度的硬化部位可以被有效地形成。
雖然已經(jīng)推薦和介紹了本發(fā)明的一些實施例，應該指出的是，在不脫離本發(fā)明權利要求的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，可以進行各種修改和變型。
權利要求
1.一種模具，它包含用于剪切或彎曲工件的一個上模和一個下模，至少所述上模和下模中的一個具有剪切刃口或彎曲部件，所述上模和下模由鋁基/銅基鋅合金的基底材料制成，所述剪切刃口或彎曲部件具有一個機加工的堆焊區(qū)域，所述堆焊區(qū)域包括銅基材料的填充金屬組成的底層和鎳基材料的填充金屬組成的重疊層。
2.一種根據(jù)權利要求1所述模具，其特征在于至少所述上模和下模中的一個具有一個斜面，在所述斜面上安置剪切刃口和彎曲元件，所述斜面的垂直方向尺寸基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度，所述斜面的水平方向尺寸基本上對應于焊縫的兩個焊道的寬度，所述斜面包括一個在橫切外區(qū)域內(nèi)的平面區(qū)域，所述平面區(qū)域的的寬度基本上對應于焊縫的一個焊道的寬度。
3.一種根據(jù)權利要求1所述模具，其特征在于至少所述上模和下模中的一個具有一個斜面，在所述斜面上安置剪切刃口和彎曲元件，所述斜面具有一個倒角表面和一個由此延伸的延伸部分，所述底層完全覆蓋整個斜面并由一種銅基材料組成，所述重疊層安置在所述底層上，并不與基底材料接觸，所述重疊層由一種鎳基材料組成。
4.一種根據(jù)權利要求1～3之一所述模具，其特征在于所述銅基材料是硅青銅。
5.一種根據(jù)權利要求4所述模具，其特征在于所述硅青銅包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是銅。
6.一種根據(jù)權利要求4所述模具，其特征在于所述鎳基材料包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si(硅)，0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是鎳。
7.一種制造模具的方法，包括如下步驟在由鋁基/銅基鋅合金的基底材料制成的模具的邊緣上形成一個斜面；通過堆焊，在所述整個斜面上焊接由銅基填充金屬組成的底層；在所述底層上，焊接由鎳基填充金屬組成的重疊層，所述重疊層不與所述基底材料接觸。
8.一種根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于所述斜面具有一個倒角表面和一個由此延伸的延伸部分，底層被焊接在所述倒角表面和所述延伸部分上，所述延伸部分沿所述模具上表面延伸，隨后，在所述底層上焊接重疊層，所述重疊層不與所述基底材料接觸，同時所產(chǎn)生的氣體通過所述底層在所述延伸部分上被排放。
9.一種根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于還包括如下步驟沿所述斜面至少預熱所述模具的一部分；在斜面上焊接底層之前，清除斜面上的氧化膜；沿所述底層至少預熱所述模具的一部分；在所述底層上焊接重疊層之前，清除底層上的氧化膜。
10.一種根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于使用AC TIG焊接工藝焊接底層，使用DC TIG焊接工藝焊接重疊層。
11.一種根據(jù)權利要求10所述方法，其特征在于所述AC TIG焊接工藝和DC TIG焊接工藝都利用氦氣或氦氣和氬氣的混合氣體作為保護性氣體。
12.一種根據(jù)權利要求7～11之一所述方法，其特征在于在將底層焊接在所述斜面之前，所述斜面被預熱到200℃，在將所述重疊層焊接在所述底層之前，所述底層被預熱到250℃,
13.一種根據(jù)權利要求7～11之一所述方法，其特征在于所述銅基填充金屬包括硅青銅。
14.一種根據(jù)權利要求13所述方法，其特征在于所述硅青銅包含1.0～8.0wt％Si,0.3～4.0wt％Mn,0.03～4.5wt％Pb,0.03～11.0wt％Al,0.03～7.0wt％Ni,0.03～6.0wt％Fe，其它成分是銅。
15.一種根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于所述鎳基材料包括1.0～6.0wt％B,5.0～20.0wt％Cr,1.0～7.0wt％Si(硅)，0.5～6.0wt％Cu,0.03～4.0wt％Fe，其它成分是鎳。
全文摘要
通過堆焊在一個由鋁基/銅基鋅合金的基底材料制成的模具上形成剪切刃口。所述剪切刃口具有一個底層和一個重疊層。底層由可以被焊接在鋅合金和鎳合金上的銅合金組成,重疊層由鎳合金組成。剪切刃口具有高的機加工性、高的耐用性和高的硬度。
文檔編號B21D37/20GK1313153SQ0111723
公開日2001年9月19日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權日2000年2月22日
發(fā)明者臼井敏之, 內(nèi)田徹 申請人:本田技研工業(yè)株式會社