[发明专利]一种加固型快速粉末冶金模具制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是模具的制造方法，尤其是一种加固型快速粉末冶金模具制造方法。

背景技术

粉末冶金成形技术，就是将几种颗粒或粉末状的金属或金属与非金属材料均匀混合后的粉末材料置于型腔模型内，通过压制成形、烧结、后处理等工序，获得所需制品的工艺方法。粉末冶金与金属的熔炼及铸造方法有本质的不同。它是先将均匀混合的粉料压制成形、借助于粉末原子间吸引力与机械咬合作用，使制品结合为具有一定强度的整体，然后再在高温下烧结，由于高温下原子活动能力增强，使粉末接触面积增多，同时通过原子扩散，进一步提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。

粉末冶金成形技术作为一种应用广泛的精密成形技术，具有少无切屑加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低的优点，并可制造形状复杂和难以加工的产品。粉末冶金成形技术通过灵活可变的材料配方实现零件的独特性能，特别适用于复合材料的制备。实践表明，通过对批量生产过程的精确控制，可使粉末冶金产品达到很高的精度并兼有良好的尺寸一致性。经精整后的零件精度达IT6-IT7级，经复压复烧精整后的零件精度可达IT5-IT6级。粉末冶金齿轮的精度可达滚齿加工的相同精度。粉末冶金零件的表面粗糙度可达到Ra1.0-6.3。

粉末冶金成形还具有以下优点：

1、可制造金属与金属、金属与非金属的复合材料。不同材料的组合，便于利用每一种材料的特性。

2、能制成难熔合金(如钨-钼合金)或难熔金属及其碳化物的粉末制品(如硬质合金)，金属或非金属氧化物、氮化物、硼化物的粉末制品(如Al₂O₃陶瓷、氮化硅陶瓷等)。它们用一般熔炼和铸造方法很难生产。

3、能制成由互不溶解的金属或金属与非金属组成的伪合金。如银钨合金、铜钨合金、银铝合金等。可直接制出质量均匀的多孔性制品，如含油轴承、过滤元件等。

4、可直接制出尺寸准确、表面光洁的零件，如油泵齿轮等，一般可省去或大大减少切削加工工时，使之材料利用率高，能显著降价制造成本。

但是，现有粉末冶金成形技术还存在一些明显的缺点：

由于粉末冶金制品内部总存在空隙，因此其力学性能较差，其强度比相应的锻件或铸件低约20％-30％。因此当采用现有粉末冶金成形技术制作模具时，上述缺点将直接影响模具的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对上述粉末冶金成形制品存在的不足，提供一种加固型快速粉末冶金模具的制造方法。

本发明加固型快速粉末冶金模具的制造方法，其特征在于：

一、制备粉末材料：例如铁基合金、不锈钢粉等；

二、制作模具的型芯模型：可采用石腊、木材、树脂、金属等作为结构材料；

三、制作金属网架：金属网架的外部总体形状一般与模具形状基本相同，但尺寸略小，

四、制坯：

1)向钢制压坯阴模底面放入深度为5-20mm粉末料，并且适当压实；

2)在金属网架上涂以粘结剂，在型芯上与型腔接合部位涂以脱模剂；

3)将金属网架和型芯放入钢制压坯阴模中；

4)向钢制压坯阴模中放入剩余粉末材料，并且进行压实，单位压力随粉末材料、型芯、模具形式和尺寸不同而不同，一般可达500MPa左右；

五、将压坯从钢制压坯阴模中取出，并去除压坯中的型芯；

六、烧结：将步骤五获得的压坯放入炉子中进行烧结，保持通以保护性氩气或氮气或混以少量氢气以防氧化，首先缓慢加热至粉体熔点75％左右，然后保温3-5小时，确保粉体之间、粉体与网架之间很好地焊合，最后缓慢冷却至室温后取出，即成为模具坯体，需要指出的是，不同的粉体材料烧结工艺有所差别，例如，某些铁基合金需要以正火方式冷却。

七、表面处理：将步骤六的模具坯体按常规工艺进行表面渗铜、抛光等处理，制成模具。

所述金属网架的网格形式和密度可以根据需要进行调整，建立与表面大体平行且密度较大的网格，离型腔表面越远，各层网格的间距逐渐变大。

所述金属网架可以在容易出现磨损的型腔表面附近布置较高密度悬臂筋，悬臂筋的悬臂端距离模腔表面约为5-15mm，进一步对周边粉体起支撑加强的作用；

所述金属网架距离型腔附近的网格材料可以选择与粉体接近的成分，以便烧结时相互之间能较好地焊合。

对于注塑模等，所述步骤三制作的金属网架内可设有冷却系统。