一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝及模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝及模具，成形時，先將需要包覆非晶態(tài)合金的零件放在固定座上，再將組合式模腔放入固定座，再將非晶態(tài)合金坯料通過組合式模腔中間的孔放入模腔中，最后將壓頭放入組合式模腔中間的孔，工藝過程主要包括分瓣式組合模芯的組裝、加熱、成形、頂出、冷卻、打開模芯并取出零件等過程；改善零件的表面質(zhì)量，使其具有優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨損性能，提高零件的使用壽命。
【專利說明】一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝及模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非晶態(tài)金屬玻璃擠壓成形工藝，具體涉及一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝及模具。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬玻璃又稱非晶態(tài)合金，由于其獨特的無序微觀結(jié)構(gòu)，使其既有金屬和玻璃的優(yōu)點，又克服了它們各自的弊端。玻璃易碎，沒有延展性；但金屬玻璃的強度高于鋼，硬度超過高硬工具鋼，且具有一定的韌性和剛性，所以，人們稱金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”。非晶態(tài)合金具有高強度、高硬度、良好的耐磨性和耐蝕性等較好的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，從而決定其應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，具有廣闊的應(yīng)用前景。鋯基非晶對于極限冷卻速度的要求較低，可以在低于lOOK/s以下的冷卻速度下得到完全的非晶態(tài)組織，因而針對鋯基非晶的零件有多種成形工藝。
[0003]專利CN102877010A “一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方式”公開了一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方法，其鑄件的化學(xué)成分的3〖％是:21.35-45、Ti 11-16、Cu 10-15、Ni 8-12、Be 16-25，熔煉前對上述原材料用超聲波在酒精介質(zhì)中進(jìn)行凈化處理，再將每一種平均分成兩份，按其各自的密度，由下到上兩次重復(fù)布料裝入坩堝中，布料時要避免原料銅和銅坩堝相接觸，以防止原料銅熔化時與銅坩堝發(fā)生粘結(jié)，然后合爐進(jìn)行抽真空，充入0.05MPa的氬氣保護(hù)，開始加熱熔煉，在60Kw、80Kw、120Kw各保持5分鐘后將功率加至140Kw使合金熔體的溫度達(dá)到800°C以上。專利CN101164722 “一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法”公開了一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法，是把合金母料加熱熔化后注入可潰型模具中，待熔融合金冷卻后形成非晶態(tài)合金，模具潰型后對試件進(jìn)行簡單的清理即可獲得所需工件，利用可潰型模具通過鑄造的方法制備出任何復(fù)雜形狀的臨界厚度在一定范圍內(nèi)的非晶合金工件，實現(xiàn)了復(fù)雜非晶合金工件的制備、力口工，凈成形一體化技術(shù)。專利CN1199747C “一種非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形裝置及方法”公開了一種用于大塊非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形的裝置及采用這種裝置制備大塊非晶合金精密零件的工藝，可以成形外廓直徑尺寸0.1?100mm、厚度尺寸0.1?50_的各種復(fù)雜形狀零部件，如齒輪類、實心或?qū)嵭呐_階軸(錐度軸)類以及等軸類扁薄零件等；所發(fā)明的裝置由真空爐、可更換壓頭和模具三部分組成。專利CN100473472C “金屬玻璃的成形方法”公開了一種金屬玻璃的成形方法，該方法在保持金屬玻璃的非晶質(zhì)的同時成形不產(chǎn)生表面缺陷的成形品，即便是薄壁或厚度不等的成形品或復(fù)雜形狀的成形品也可簡單地成形。
[0004]非晶態(tài)合金在模具內(nèi)成形后，存在兩方面的問題:一是成形后如果直接通過模具的頂出系統(tǒng)頂出零件，由于零件在成形后還是過冷液態(tài)，頂出零件時易導(dǎo)致零件損壞，如:頂穿、變形、破裂等；二是成形后如果讓成形零件在模具內(nèi)隨著模具空冷，將需要很長的冷卻時間，容易導(dǎo)致成形的零件部分晶化，無法得到完全的非晶態(tài)合金件，另外生產(chǎn)效率也很低。綜觀已有的關(guān)于非晶態(tài)合金成形方面的專利成果，有的為了保護(hù)非晶態(tài)合金坯料和零件不被氧化，采用了真空爐將成形工裝包裹在內(nèi)部；有的直接不采取任何防護(hù)措施。
[0005]如果不采取防護(hù)措施，將導(dǎo)致非晶態(tài)合金的坯料和零件表面被氧化，影響零件的表面外觀質(zhì)量，也會影響零件的成形精度。如果采用真空爐將成形工裝包裹在內(nèi)部，由于真空爐較大，而且每成形一個零件就要抽真空，充填保護(hù)氣氛，因而生產(chǎn)效率較低，對于保護(hù)氣氛的損耗也較大。另外，由于是通過真空爐的電阻加熱方式對于整個工裝進(jìn)行加熱，工裝的溫度不易控制。在成形過程中，工裝必須要超過非晶態(tài)合金的玻璃化溫度，而且要低于非晶態(tài)合金的晶化溫度，這樣才可以保證非晶態(tài)合金坯料才能順利成形。在頂出零件時，非晶態(tài)合金坯料在成形以后，仍處于過冷液體狀態(tài)，強度不高，如果直接頂出，將導(dǎo)致非晶態(tài)合金零件表面的損壞。非晶態(tài)合金零件頂出以后，必須拿出并快速冷卻，否則將導(dǎo)致非晶態(tài)合金零件的晶化，導(dǎo)致成形工藝失?。辉诹慵贸稣婵諣t以后，高溫狀態(tài)的非晶態(tài)合金零件將接觸空氣，從而導(dǎo)致非晶態(tài)合金零件的表面被氧化，嚴(yán)重影響非晶態(tài)合金零件的表面質(zhì)量。
[0006]非晶態(tài)合金具有高強度、高硬度和優(yōu)良的耐磨及耐腐蝕性，而且表面光亮、美觀，但是非晶態(tài)合金的價格較高。黃銅、鋼、熱固性塑料等材料的價格要比非晶態(tài)合金低很多，但是他們的某些物理和化學(xué)性能與非晶態(tài)合金相比，要差很多。由于非晶態(tài)合金在300?450°C即可玻璃化，并具有極好的塑性，因而可以將非晶態(tài)合金包覆在其他材料的表面，綜合利用這些材料各自的優(yōu)勢，制造低成本、高強度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕的零件。通過將非晶態(tài)合金包覆在相應(yīng)零件外表面，改善零件表面質(zhì)量、耐磨性、耐腐蝕性，提高零件的使用壽命，也可將包覆非晶態(tài)合金的零件用于其他零件無法承受的腐蝕環(huán)境。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝及模具，改善零件的表面質(zhì)量，使其具有優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨損性能，提高零件的使用壽命。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，包括通用標(biāo)準(zhǔn)框架和分瓣式組合模芯，分瓣式組合模芯設(shè)在通用標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)部，通用標(biāo)準(zhǔn)框架包括導(dǎo)柱、上模座、與上模座并列設(shè)置的下模座；分瓣式組合模芯包括組合式模腔、固定座和壓頭；所述下模座和導(dǎo)柱過盈配合，導(dǎo)柱上部設(shè)有導(dǎo)套，導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間過渡配合，導(dǎo)套與上模座過盈配合，在上模座和下模座的厚度方向的中心軸線上，從上而下依次設(shè)有上墊板、傳力桿固定板、傳力桿、壓頭、固定座、頂桿和下墊板，其中，傳力桿的一端插入傳力桿固定板中，另一端與壓頭的頂面連接，且傳力桿固定板與上墊板、上模座通過螺釘與銷釘固定連接，壓頭與組合式模腔中間的模芯孔過渡配合，組合式模腔下部設(shè)有臺階，臺階與固定座頂面上的凹坑貼合，所述固定座的底面連接有頂桿，組合式模腔外部固定有夾緊套，所述夾緊套與下墊板、下模座通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘和銷釘固定連接。
[0010]組合式模腔的分瓣數(shù)量需要根據(jù)非晶態(tài)合金零件的特點確定，所述組合式模腔包括至少兩塊的拼塊。
[0011]所述臺階的外圓面斜度與凹坑的內(nèi)圓面斜度相同,均為3°?5° ,通過固定座的凹坑保證各瓣模芯之間的配合精度，并使各瓣模芯結(jié)合在一起。
[0012]分瓣式組合模芯的分模面是沿著豎直方向，保證零件成形之后可以順利取出零件。
[0013]組合式模腔的外圓面的斜度為3°?5°，夾緊套的內(nèi)外圓面有的斜度為3°?5°，而且組合式模腔的外圓面的斜度與夾緊套的內(nèi)外圓面的斜度相同，這樣可以通過擠壓過程中的擠壓力、模芯和夾緊套的斜度，確保各瓣模芯可以緊密地貼合，保證零件的成形精度。
[0014]所述的壓頭或組合模腔設(shè)置有飛邊橋和飛邊倉，用于容納多余的非晶態(tài)合金坯料。
[0015]所述的壓頭設(shè)置有限位臺階，用于保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度。
[0016]通用標(biāo)準(zhǔn)框架具有通用性，只要分瓣式組合模芯的外徑相同、壓頭的外徑尺寸大于傳力桿的尺寸，可以幾個零件共用一個通用標(biāo)準(zhǔn)框架。
[0017]一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝，是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0018]I)在通有保護(hù)氣氛的箱體中組裝分瓣式組合模芯，先將需要包覆非晶態(tài)合金的零件放在固定座上，再將組合式模腔放入固定座，再將非晶態(tài)合金坯料通過組合式模腔中間的模芯孔放入模腔中，最后將壓頭放入組合式模腔中間的模芯孔；
[0019]2)將組合好的模芯放入通有保護(hù)氣氛的箱式電阻爐中加熱，將分瓣式組合模芯放在爐中加熱10?20分鐘，通過分瓣式組合模芯將熱量傳遞給非晶態(tài)合金坯料；
[0020]3)將加熱后的模芯用工具夾持放入夾緊套中，啟動成形設(shè)備，通過傳力桿將壓頭壓入到模芯孔的深處，促使非晶態(tài)合金坯料充填由組合式模腔、包覆非晶態(tài)合金之前的零件、壓頭所形成的腔體；
[0021]4)成形結(jié)束后，利用成形設(shè)備的頂出機構(gòu)，通過頂桿將分瓣式組合模芯頂出；
[0022]5)用工具把分瓣式組合模芯夾持到冷卻介質(zhì)中冷卻；
[0023]6)打開模芯并取出包覆了非晶態(tài)合金的零件；
[0024]7)利用工具去除飛邊位置的廢料。
[0025]為了保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度，在分瓣式組合模芯中采取了以下措施:(I)在固定座上設(shè)置有零件定位裝置，用于安放零件，保證零件周邊的非晶態(tài)合金包覆層厚度均勻；(2)在組合式模腔與固定座接觸的面，設(shè)置有飛邊橋和飛邊倉，用于儲存多余的非晶態(tài)合金廢料，保證非晶態(tài)合金包覆層的整體尺寸精度，減小擠壓力和組合模芯的受力，保護(hù)分瓣式組合模芯；(3)在壓頭上設(shè)置有限位臺階，用于保證零件上面非晶態(tài)合金包覆層的厚度尺寸。
[0026]箱式電阻爐的加熱溫度位于非晶態(tài)合金的玻璃化溫度和晶化溫度之間，高于玻璃化溫度15?20°C ;
[0027]所述冷卻介質(zhì)為淬火油、淬火液或水，提高非晶態(tài)合金零件的冷卻速度，避免非晶態(tài)合金零件出現(xiàn)晶化現(xiàn)象。
[0028]各瓣模芯與固定座組合以后，將非晶態(tài)合金坯料通過模芯孔放入分瓣式組合模芯中，然后將壓頭放入模芯孔，壓頭與模芯孔的尺寸關(guān)系是過渡配合的形式。
[0029]利用封閉的模腔對非晶態(tài)合金坯料和成形的非晶態(tài)合金包覆層進(jìn)行保護(hù)，防止氧化。
[0030]通用標(biāo)準(zhǔn)框架不用加熱，在室溫下操作即可。
[0031]本發(fā)明的有益效果為，
[0032]1.成形時，先將需要包覆非晶態(tài)合金的零件放在固定座上，再將組合式模腔放入固定座，再將非晶態(tài)合金坯料通過組合式模腔中間的孔放入模腔中，最后將壓頭放入組合式模腔中間的孔，便于組裝和拆卸，可大幅度提高生產(chǎn)效率；
[0033]2.采用斜面保證組合式模腔與固定座之間的裝配精度，通過過渡配合方式保證壓頭與組合式模腔之間的裝配精度；
[0034]3.分瓣式組合模芯可以保證非晶態(tài)合金包覆層的成形精度及表面質(zhì)量，可以防止表面氧化，具有較高的生產(chǎn)效率，避免非晶態(tài)合金包覆層的晶化現(xiàn)象；
[0035]4.為了保證生產(chǎn)效率，在成形過程中需要加工4?5套分瓣式組合模芯，這樣可以保證有一套模芯在組裝，一套模芯在加熱，一套模芯在成形，一套模芯在冷卻，保證成形流程順利進(jìn)行，節(jié)約非晶態(tài)合金零件的生產(chǎn)時間；
[0036]5.通用標(biāo)準(zhǔn)框架不用加熱，在室溫下操作即可，生產(chǎn)過程中節(jié)能、環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明實施例1分瓣式模芯成形之前的爆炸圖，其中，4a和4b為組合式模腔的分瓣；
[0039]圖3為本發(fā)明實施例1分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金坯料成形前的位置示意圖(a)及其局部放大圖(b)；
[0040]圖4為本發(fā)明實施例1分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金包覆層成形后的位置示意圖(a)及其局部放大圖(b)；
[0041]圖5為本發(fā)明實施例1分瓣式模芯成形之后的爆炸圖；
[0042]圖6為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第一次包覆非晶態(tài)合金的模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖7為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第一次包覆非晶態(tài)合金成形之前的分瓣式模芯爆炸圖，其中，4a和4b為組合式模腔的分瓣；
[0044]圖8為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第一次包覆非晶態(tài)合金的分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金坯料成形前位置示意圖(a)及其局部放大圖(b)；
[0045]圖9為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第一次包覆非晶態(tài)合金的分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金包覆層成形后位置示意圖(a)及其局部放大圖(b)；
[0046]圖10為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第一次包覆非晶態(tài)合金成形之后的分瓣式模芯爆炸圖；
[0047]圖11為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第二次包覆非晶態(tài)合金的模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖12為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第二次包覆非晶態(tài)合金的分瓣式模芯的成形之前爆炸圖，其中，其中，27a和27b為組合式模腔的分瓣；
[0049]圖13為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第二次包覆非晶態(tài)合金的分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金坯料成形前位置示意圖(a)及其局部放大圖(b)；
[0050]圖14為本發(fā)明實施例2對筒形零件進(jìn)行第二次包覆非晶態(tài)合金的分瓣式模芯、筒形零件及非晶態(tài)合金包覆層成形后位置示意圖(b)及其局部放大圖(a)；
[0051]圖15為本發(fā)明實施例2分瓣式模芯成形之后的爆炸圖；
[0052]其中，Ia和lb.導(dǎo)柱，2.下模座，3.內(nèi)六角圓柱頭螺釘，4.組合式模腔，5.下墊板，
6.頂桿，7.非晶態(tài)合金坯料，8.固定座，9.銷釘，10.上模座，Ila和Ilb.導(dǎo)套，12.上墊板，
13.銷釘，14.傳力桿固定板，15.傳力桿，16.壓頭，17.螺釘，18.需要包覆非晶態(tài)合金的零件，19.夾緊套，20.包覆非晶態(tài)合金時組合式模腔中的飛邊橋，21.包覆非晶態(tài)合金時組合式模腔中的飛邊倉，22.包覆非晶態(tài)合金后的零件，23.包覆在零件表面的非晶態(tài)合金層，24.包覆非晶態(tài)合金時飛邊橋中的廢料，25.包覆非晶態(tài)合金時飛邊倉中的廢料，26.第一次包覆所形成的非晶態(tài)合金層，27.第二次包覆時的組合式模腔，28.第二次包覆時所需的非晶態(tài)合金坯料，29.第二次包覆時的固定座，30.第二次包覆時的壓頭，31.第二次包覆非晶態(tài)合金時凸模中的飛邊橋，32.第二次包覆非晶態(tài)合金時凸模中的飛邊倉，33.完全包覆非晶態(tài)合金的筒形零件，34.第二次包覆非晶態(tài)合金時飛邊橋中的廢料，35.第二次包覆非晶態(tài)合金時飛邊倉中的廢料，36.第二次包覆時在筒形零件表面所形成的非晶態(tài)合金層。

【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0054]實施例1:不完全包覆非晶態(tài)合金的零件
[0055]一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，如圖1所示，包括通用標(biāo)準(zhǔn)框架和分瓣式組合模芯，分瓣式組合模芯設(shè)在通用標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)部，通用標(biāo)準(zhǔn)框架包括導(dǎo)柱la、lb、上模座
10、與上模座10并列設(shè)置的下模座2 ;分瓣式組合模芯包括組合式模腔4、固定座8和壓頭16 ;所述下模座2和導(dǎo)柱la、lb過盈配合,導(dǎo)柱la、lb上部設(shè)有導(dǎo)套lla、llb,導(dǎo)柱la、lt^P導(dǎo)套I la、I Ib之間過渡配合，導(dǎo)套IlaUlb與上模座10過盈配合，在上模座10和下模座2的厚度方向的中心軸線上，從上而下依次設(shè)有上墊板12、傳力桿固定板14、傳力桿15、壓頭16、固定座8、頂桿6和下墊板5,其中,傳力桿15的一端插入傳力桿固定板14中，另一端與壓頭16的頂面連接，且傳力桿固定板14與上墊板12、上模座10通過螺釘17與銷釘13固定連接，壓頭16與組合式模腔4中間的模芯孔過渡配合，組合式模腔4下部設(shè)有臺階，臺階與固定座8頂?shù)陌伎泳o密貼合，所述固定座8的底面連接有頂桿6，組合式模腔4外部固定有夾緊套19，所述夾緊套19與下墊板5、下模座2通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘3和銷釘9固定連接。
[0056]組合式模腔4的分瓣數(shù)量需要根據(jù)非晶態(tài)合金零件的特點確定，所述組合式模腔4包括兩塊的拼塊。
[0057]所述臺階的外圓面斜度為3°?5° ,所述凹坑的內(nèi)圓面斜度為3°?5° ,且與臺階的外圓面斜度相同，通過固定座8的凹坑保證各瓣模芯之間的配合精度，并使各瓣模芯結(jié)合在一起。
[0058]分瓣模芯的分模面是沿著豎直方向，保證零件成形之后可以順利取出零件。
[0059]組合式模腔4的外圓面的斜度為3°?5°，夾緊套19的內(nèi)外圓面有的斜度為3°?5。，而且組合式模腔4的外圓面的斜度與夾緊套19的內(nèi)外圓面的斜度相同，這樣可以通過擠壓過程中的擠壓力、模芯和夾緊套19的斜度，確保各瓣模芯可以緊密地貼合，保證零件的成形精度。
[0060]所述的組合式模腔4設(shè)置有飛邊橋20和飛邊倉21，用于容納多余的非晶態(tài)合金坯料。
[0061]所述的壓頭16設(shè)置有限位臺階，用于保證非晶態(tài)合金包覆層23的尺寸精度。
[0062]通用標(biāo)準(zhǔn)框架具有通用性，只要分瓣式組合模芯的外徑相同、壓頭16的外徑尺寸大于傳力桿15的尺寸，可以幾個零件共用一個通用標(biāo)準(zhǔn)框架。
[0063]不完全包覆非晶態(tài)合金的零件，如圖2-5所示，非晶態(tài)合金為Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8，需要包覆非晶態(tài)合金的零件是用黃銅制造的筒形零件。只用非晶態(tài)合金包覆筒形零件的外表面，內(nèi)表面不包覆。非晶態(tài)合金Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8的玻璃化溫度和晶化溫度分別為385°C和470°C，在加熱溫度為405°C時，可以保溫30分鐘而沒有晶化現(xiàn)象，可以滿足包覆工藝的要求。
[0064]為了保證生產(chǎn)效率，在成形過程中需要加工4?5套分瓣式組合模芯，這樣可以保證有一套模芯在組裝，一套模芯在加熱，一套模芯在成形，一套模芯在冷卻，保證成形流程順利進(jìn)行，節(jié)約在筒形零件表面包覆非晶態(tài)合金的時間。
[0065]工藝過程如下:
[0066]I)在通有氬氣的箱體中組裝分瓣式組合模芯，先將需要包覆非晶態(tài)合金的筒形零件18放在固定座8上，再將組合式模腔4放入固定座8，再將非晶態(tài)合金坯料7通過組合式模腔4中間的模芯孔放入模腔中，最后將壓頭16放入組合式模腔4中間的模芯孔；
[0067]2)將組合好的模芯放入通有氬氣的箱式電阻爐中加熱，箱式電阻爐的加熱溫度為405 0C ;將組合模芯放在爐中加熱20分鐘；
[0068]3)將加熱后的模芯用工具夾持放入夾緊套19中，啟動成形設(shè)備，通過傳力桿15將壓頭16壓入到模芯的深處，促使非晶態(tài)合金坯料7充填由組合式模腔4、包覆非晶態(tài)合金之前的零件18、固定座8和壓頭16所形成的腔體；
[0069]4)成形結(jié)束后，利用成形設(shè)備的頂出機構(gòu)，通過頂桿6將分瓣式組合模芯頂出；
[0070]5)用工具把分瓣式組合模芯夾持到淬火油中冷卻；
[0071]6)打開分瓣式組合模芯并取出包覆了非晶態(tài)合金層23的零件22 ；
[0072]7)利用工具去除飛邊橋20和飛邊倉21的廢料24、25。
[0073]為了保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度，在分瓣式組合模芯中采取了以下措施:(I)在固定座8上設(shè)置有零件定位裝置，用于安放零件，保證零件周邊的非晶態(tài)合金包覆層厚度均勻；(2)在組合式模腔4與固定座8接觸的面，設(shè)置有飛邊橋20和飛邊倉21，用于儲存多余的非晶態(tài)合金廢料，保證非晶態(tài)合金包覆層的整體尺寸精度，減小擠壓力和組合模芯的受力，保護(hù)分瓣式組合模芯；(3)在壓頭16上設(shè)置有限位臺階，用于保證零件上面非晶態(tài)合金包覆層的厚度尺寸。
[0074]實施例2:完全包覆非晶態(tài)合金的零件
[0075]非晶態(tài)合金為Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8，需要包覆非晶態(tài)合金的零件是用黃銅制造的筒形零件。用非晶態(tài)合金包覆筒形零件的外表面和內(nèi)表面。非晶態(tài)合金Zr58.5Cul5.6Ν?12.8A110.3Nb2.8的玻璃化溫度和晶化溫度分別為385°C和470°C，在加熱溫度為405°C時，可以保溫30分鐘而沒有晶化現(xiàn)象，可以滿足包覆工藝的要求。在包覆過程中，第一次包覆先包覆零件的外表面，第二次包覆零件的內(nèi)表面。
[0076]一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具(第一次包覆)，如圖6所示，包括通用標(biāo)準(zhǔn)框架和分瓣式組合模芯，分瓣式組合模芯設(shè)在通用標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)部，通用標(biāo)準(zhǔn)框架包括導(dǎo)柱la、lb、上模座10、與上模座10并列設(shè)置的下模座2 ;分瓣式組合模芯包括組合式模腔4、固定座8和壓頭16 ;所述下模座2和導(dǎo)柱la、lb過盈配合，導(dǎo)柱la、lb上部設(shè)有導(dǎo)套11a、11b，導(dǎo)柱la、Ib和導(dǎo)套IlaUlb之間過渡配合，導(dǎo)套IlaUlb與上模座10過盈配合，在上模座10和下模座2的厚度方向的中心軸線上，從上而下依次設(shè)有上墊板12、傳力桿固定板14、傳力桿15、壓頭16、固定座8、頂桿6和下墊板5,其中,傳力桿15的一端插入傳力桿固定板14中，另一端與壓頭16的頂面連接，且傳力桿固定板14與上墊板12、上模座10通過螺釘17與銷釘13固定連接，壓頭16與組合式模腔4中間的模芯孔過渡配合，組合式模腔4下部設(shè)有臺階，臺階與固定座8頂面上的凹坑貼合，所述固定座8的底面連接有頂桿6，組合式模腔4外部固定有夾緊套19，所述夾緊套19與下墊板5、下模座2通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘3和銷釘9固定連接。
[0077]組合式模腔4的分瓣數(shù)量需要根據(jù)非晶態(tài)合金零件的特點確定，所述組合式模腔4包括兩塊的拼塊4a、4b。
[0078]所述臺階的外圓面斜度為3°?5° ,所述凹坑的內(nèi)圓面斜度為3°?5° ,且與臺階的外圓面斜度相同，通過固定座8的凹坑保證各瓣模芯之間的配合精度，并使各瓣模芯結(jié)合在一起。
[0079]分瓣模芯的分模面是沿著豎直方向，保證零件成形之后可以順利取出零件。
[0080]組合式模腔4的外圓面的斜度為3°?5°，夾緊套19的內(nèi)外圓面有的斜度為3°?5。，而且組合式模腔4的外圓面的斜度與夾緊套19的內(nèi)外圓面的斜度相同，這樣可以通過擠壓過程中的擠壓力、模芯和夾緊套19的斜度，確保各瓣模芯可以緊密地貼合，保證零件的成形精度。
[0081]所述的組合式模腔4設(shè)置有飛邊橋20和飛邊倉21，用于容納多余的非晶態(tài)合金坯料。
[0082]所述的壓頭16設(shè)置有限位臺階，用于保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度。
[0083]通用標(biāo)準(zhǔn)框架具有通用性，只要分瓣式組合模芯的外徑相同、壓頭16的外徑尺寸大于傳力桿15的尺寸，可以幾個零件共用一個通用標(biāo)準(zhǔn)框架。
[0084]為了保證生產(chǎn)效率，在成形過程中需要加工4?5套分瓣式組合模芯，這樣可以保證有一套模芯在組裝，一套模芯在加熱，一套模芯在成形，一套模芯在冷卻，保證成形流程順利進(jìn)行，節(jié)約在筒形零件表面包覆非晶態(tài)合金的時間。
[0085]第一次包覆的工藝過程，如圖7-10所示:
[0086]I)在通有氬氣的箱體中組裝第一次包覆時分瓣式組合模芯，先將需要包覆非晶態(tài)合金的筒形零件18放在固定座8上，再將組合式模腔4放入固定座8，再將非晶態(tài)合金坯料7通過組合式模腔4中間的模芯孔放入模腔中，最后將壓頭16放入組合式模腔中間的模芯孔，采用斜面保證組合式模腔4與固定座8之間的裝配精度，通過過渡配合方式保證壓頭16與組合式模腔4之間的裝配精度；
[0087]2)將組合好的模芯放入通有氬氣的箱式電阻爐中加熱，將箱式電阻爐的加熱溫度設(shè)置為405°C ;將組合模芯放在爐中加熱20分鐘；
[0088]3)將加熱后的模芯用工具夾持放入夾緊套19中，啟動成形設(shè)備，通過傳力桿15將壓頭16壓入到模芯的深處，促使非晶態(tài)合金坯料充填由組合式模腔4、包覆非晶態(tài)合金之前的零件18、固定座8和壓頭16所形成的腔體；
[0089]4)成形結(jié)束后，利用成形設(shè)備的頂出機構(gòu)，通過頂桿6將分瓣式組合模芯頂出；
[0090]5)用工具把分瓣式組合模芯夾持到冷卻介質(zhì)淬火液中冷卻；
[0091]6)打開分瓣式組合模芯并取出包覆了非晶態(tài)合金層23的零件22 ；
[0092]7)利用工具去除飛邊橋20和飛邊倉21的廢料24、25，得第一次包覆形成的筒形零件22，其中切邊后第一次包覆所形成的非晶態(tài)合金層為26。
[0093]為了保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度，在分瓣式組合模芯中采取了以下措施:
(I)在固定座8上設(shè)置有零件定位裝置，用于安放零件，保證零件周邊的非晶態(tài)合金包覆層厚度均勻；(2)在組合式模腔4與固定座8接觸的面，設(shè)置有飛邊橋20和飛邊倉21，用于儲存多余的非晶態(tài)合金廢料，保證非晶態(tài)合金包覆層的整體尺寸精度，減小擠壓力和組合模芯的受力，保護(hù)分瓣式組合模芯；(3)在壓頭16上設(shè)置有限位臺階，用于保證零件上面非晶態(tài)合金包覆層的厚度尺寸。
[0094]先在模具內(nèi)完成零件的部分表面包覆非晶態(tài)合金，再用另外的組合式模芯完成零件其余表面的包覆，實現(xiàn)零件所有表面均完全被非晶態(tài)合金包覆；在第二次包覆時，處于過冷液態(tài)的非晶態(tài)合金將在兩次包覆所形成的非晶態(tài)合金接合面處發(fā)生金屬原子的擴散，從而將兩次包覆所形成的接合面焊合在一起，實現(xiàn)非晶態(tài)合金包覆層的完整性；第二次包覆時，非晶態(tài)合金坯料和第一次包覆所形成的非晶態(tài)合金層溫度相同，但是由于第二次包覆時的非晶態(tài)合金坯料28的受力面積小于第一次包覆所形成的非晶態(tài)合金層26，而且非晶態(tài)合金材料在變形過程中會產(chǎn)生變形熱使第二次包覆所用非晶態(tài)合金溫度升高，粘度變小，更利于第二次包覆所用非晶態(tài)合金材料的流動，因而可以保證在第二次包覆時第一次包覆所形成的非晶態(tài)合金層26不會發(fā)生變形和減薄。
[0095]一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具(第二次包覆)，如圖11所示，包括通用標(biāo)準(zhǔn)框架和分瓣式組合模芯，分瓣式組合模芯設(shè)在通用標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)部，通用標(biāo)準(zhǔn)框架包括導(dǎo)柱la、lb、上模座10、與上模座10并列設(shè)置的下模座2 ;分瓣式組合模芯包括第二次包覆時的組合式模腔27、第二次包覆時的固定座29和第二次包覆時的壓頭30 ;所述下模座2和導(dǎo)柱la、Ib過盈配合,導(dǎo)柱la、Ib上部設(shè)有導(dǎo)套11a、Ilb,導(dǎo)柱la、Ib和導(dǎo)套11a、I Ib之間過渡配合，導(dǎo)套IlaUlb與上模座10過盈配合，在上模座10和下模座2的厚度方向的中心軸線上，從上而下依次設(shè)有上墊板12、傳力桿固定板14、傳力桿15、第二次包覆時的壓頭30、第二次包覆時的固定座29、頂桿6和下墊板5,其中,傳力桿15的一端插入傳力桿固定板14中，另一端與第二次包覆時的壓頭30的頂面連接，且傳力桿固定板14與上墊板12、上模座10通過螺釘17與銷釘13固定連接，第二次包覆時的壓頭30與組合式模腔27中間的模芯孔過渡配合，第二次包覆時的組合式模腔27下部設(shè)有臺階，臺階與第二次包覆時的固定座29頂面上的凹坑貼合，所述第二次包覆時的固定座29的底面連接有頂桿6，第二次包覆時的組合式模腔27外部固定有夾緊套19，所述夾緊套19與下墊板5、下模座2通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘3和銷釘9固定連接。
[0096]第二次包覆時的組合式模腔27的分瓣數(shù)量需要根據(jù)非晶態(tài)合金零件的特點確定，所述第二次包覆時的組合式模腔27包括兩塊的拼塊27a、27b。
[0097]所述臺階的外圓面斜度為3°?5° ,所述凹坑的內(nèi)圓面斜度為3°?5° ,且與臺階的外圓面斜度相同，通過第二次包覆時的固定座29的凹坑保證各瓣模芯之間的配合精度，并使各瓣模芯結(jié)合在一起。
[0098]分瓣模芯的分模面是沿著豎直方向，保證零件成形之后可以順利取出零件。
[0099]第二次包覆時的組合式模腔27的外圓面的斜度為3°?5°，夾緊套19的內(nèi)外圓面有的斜度為3°?5°，而且第二次包覆時的組合式模腔27的外圓面的斜度與夾緊套19的內(nèi)外圓面的斜度相同，這樣可以通過擠壓過程中的擠壓力、模芯和夾緊套19的斜度，確保各瓣模芯可以緊密地貼合，保證零件的成形精度。
[0100]所述的壓頭30設(shè)置有飛邊橋31和飛邊倉32，用于容納多余的非晶態(tài)合金坯料。
[0101]所述的壓頭30設(shè)置有限位臺階，用于保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度。
[0102]通用標(biāo)準(zhǔn)框架具有通用性，只要分瓣式組合模芯的外徑相同、第二次包覆時的壓頭30的外徑尺寸大于傳力桿15的尺寸，可以幾個零件共用一個通用標(biāo)準(zhǔn)框架。
[0103]第二次包覆的工藝過程，如圖12-15所示:
[0104]I)在通有氬氣的箱體中組裝第二次包覆時分瓣式組合模芯，先將第一次包覆所形成的筒形零件放在第二次包覆時的模腔固定座29上，再將第二次包覆時的組合式模腔27放入第二次包覆時的模腔固定座29，再將第二次包覆時所需的非晶態(tài)合金坯料28通過第二次包覆時的組合式模腔27中間的孔放入模腔中，最后將第二次包覆時的壓頭30放入第二次包覆時的組合式模腔27中間的孔，采用斜面保證第二次包覆時的組合式模腔27與第二次包覆時的模腔固定座29之間的裝配精度，通過過渡配合方式保證第二次包覆時的壓頭30與第二次包覆時的組合式模腔27之間的裝配精度；
[0105]2)將組合好的模芯放入通有氬氣的箱式電阻爐中加熱，將箱式電阻爐的加熱溫度設(shè)置為405°C ;將組合模芯放在爐中加熱20分鐘；
[0106]3)將加熱后的模芯用工具夾持放入夾緊套19中，啟動成形設(shè)備，通過傳力桿15將第二次包覆時的壓頭30壓入到模芯的深處，促使第二次包覆時的非晶態(tài)合金坯料28充填由第二次包覆時的組合式模腔27、第一次包覆非晶態(tài)合金后的零件22、第二次包覆時的壓頭30所形成的腔體；
[0107]4)成形結(jié)束后，利用成形設(shè)備的頂出機構(gòu)，通過頂桿6將分瓣式組合模芯頂出；
[0108]5)用工具把分瓣式組合模芯夾持到冷卻介質(zhì)淬火液中冷卻。
[0109]6)打開分瓣式組合模芯并取出包覆了非晶態(tài)合金層的零件；
[0110]7)利用工具去除第二次包覆非晶態(tài)合金時飛邊橋31和飛邊倉32的廢料34、35，得完全包覆非晶態(tài)合金的筒形零件33，其中第二次包覆時在筒形零件表面所形成的非晶態(tài)合金層為36。
[0111]為了保證非晶態(tài)合金包覆層的尺寸精度，在分瓣式組合模芯中采取了以下措施:
(I)利用組合式模腔27和固定座29對零件進(jìn)行定位，保證零件周邊的非晶態(tài)合金包覆層厚度均勻；(2)在壓頭30與組合式模腔27之間設(shè)置有飛邊橋31和飛邊倉32，用于儲存多余的非晶態(tài)合金廢料，保證非晶態(tài)合金包覆層的整體尺寸精度，減小擠壓力和組合模芯的受力，保護(hù)分瓣式組合模芯；(3)在壓頭30上設(shè)置有限位臺階，用于保證零件上面非晶態(tài)合金包覆層的厚度尺寸。
[0112]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，包括通用標(biāo)準(zhǔn)框架和分瓣式組合模芯，分瓣式組合模芯設(shè)在通用標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)部，通用標(biāo)準(zhǔn)框架包括導(dǎo)柱、上模座、與上模座并列設(shè)置的下模座；分瓣式組合模芯包括組合式模腔、固定座和壓頭；所述下模座和導(dǎo)柱過盈配合，導(dǎo)柱上部設(shè)有導(dǎo)套，導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間過渡配合，導(dǎo)套與上模座過盈配合，在上模座和下模座厚度方向的中心軸線上，從上而下依次設(shè)有上墊板、傳力桿固定板、傳力桿、壓頭、固定座、頂桿和下墊板，其中，傳力桿的一端插入傳力桿固定板中，另一端與壓頭的頂面連接，且傳力桿固定板、上墊板和上模座通過螺釘與銷釘固定連接，壓頭與組合式模腔中間的模芯孔過渡配合，組合式模腔下部設(shè)有臺階，臺階與固定座頂面上的凹坑貼合，所述固定座的底面連接有頂桿，組合式模腔外部固定有夾緊套，所述夾緊套與下墊板、下模座通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘和銷釘固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，所述組合式模腔包括至少兩塊的拼塊。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，所述臺階的外圓面斜度與凹坑的內(nèi)圓面斜度相同，均為3°?5°。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，分瓣式組合模芯的分模面沿著豎直方向。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，所述組合式模腔的外圓面的斜度為3°?5°，夾緊套的內(nèi)外圓面有的斜度為3°?5°，而且組合式模腔的外圓面的斜度與夾緊套的內(nèi)外圓面的斜度相同。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，所述壓頭上設(shè)有限位臺階。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的模具，其特征在于，所述壓頭或組合模腔設(shè)置有飛邊橋和飛邊倉。
8.利用權(quán)利要求1所述的模具用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝，其特征在于，是通過以下步驟實現(xiàn)的: 1)在通有保護(hù)氣氛的箱體中組裝分瓣式組合模芯，先將需要包覆非晶態(tài)合金的零件放在固定座上，再將組合式模腔放入固定座，再將非晶態(tài)合金坯料通過組合式模腔中間的模芯孔放入模腔中，最后將壓頭放入組合式模腔中間的模芯孔； 2)將組合好的模芯放入通有保護(hù)氣氛的箱式電阻爐中加熱，將組合模芯放在爐中加熱10?20分鐘，通過組合模芯將熱量傳遞給非晶態(tài)合金坯料； 3)將加熱后的模芯用工具夾持放入夾緊套中，啟動成形設(shè)備，通過傳力桿將壓頭壓入到模芯孔的深處，促使非晶態(tài)合金坯料充填由組合式模腔、包覆非晶態(tài)合金之前的零件、壓頭所形成的腔體； 4)成形結(jié)束后，利用成形設(shè)備的頂出機構(gòu)，通過頂桿將組合式模芯頂出； 5)用工具把模芯夾持到冷卻介質(zhì)中冷卻； 6)打開模芯并取出包覆了非晶態(tài)合金的零件； 7)利用工具去除飛邊位置的廢料。
9.如權(quán)利要求8所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝，其特征在于，箱式電阻爐的加熱溫度位于非晶態(tài)合金的玻璃化溫度和晶化溫度之間，且高于玻璃化溫度15?20°C。
10.如權(quán)利要求8所述的一種用非晶態(tài)合金包覆零件的工藝，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為淬火油、淬火液或水。
【文檔編號】B21C29/04GK104190735SQ201410425971
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李輝平, 賀連芳, 張春芝, 王鋮 申請人:山東科技大學(xué)