專利名稱：控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿的制作方法
技術領域：
本發明涉及硬質合金制造技術領域，特別是控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿。
背景技術：
硬質合金產品制造工藝主要由混合料制備、成形和燒結三個部分組成。引起毛坯燒結變形的主要因素有壓坯各部位密度均勻性和壓坯燒結裝舟擺放方式。壓坯各部位密度不同，壓坯燒結各部位收縮系數就不同。喇叭狀噴嘴長管材壓坯成型方法通常是采用擠壓和等靜壓壓制，再經車加工成喇叭狀噴嘴長管材壓坯。擠壓和等靜壓成型方式壓坯各部位密度基本一致，各部位收縮系數基本一致，由壓坯密度不同引起的燒結變形可以忽略。燒結前成形壓坯的孔隙率在4(Γ50%之間，燒結成最終產品毛坯(說明硬質合金產品燒結前稱壓坯，燒結出爐時稱毛坯，毛坯加工后稱成品)時會發生巨大的收縮；硬質合金的燒結屬液相燒結，粘結相金屬Co或Ni所占體積在1(Γ35%之間，在HOOtlC左右高溫燒結時，粘結相會成為一種半熔狀態的液體；壓坯放在石墨舟皿上進行燒結，石墨舟皿的平放很難達到絕對水平。喇叭狀噴嘴長管材燒結時，如果采用壓坯一端接觸舟板的常規直立式擺放，由于前述三個因素的影響產品很容易發生彎曲變形。長期以來業內都采用如圖1所示靠合金自重懸直方式來進行燒結，這樣雖然排除了上述不利因素，但在裝舟時壓坯橫切面一圈圓與石墨皿相接觸，壓坯易左右搖擺，操作工人很難將壓坯裝垂直，故燒結出來的產品彎曲變形大；且在燒結冷卻收縮過程中一圈圓與石墨舟皿相接，在重力作用下，喇叭狀表面會出現收縮拉傷痕跡。雖然經過反復整形燒結可以減小一定的彎曲度，反復燒結除生產成本增加外還會影響材質的性能。采用什么方法一次性燒結來控制喇叭狀噴嘴長管材產品的彎曲變形是業內尚未解決的難題。
發明內容
本發明旨在解決現有硬質合金帶喇叭狀噴嘴長管材、棒材燒結過程中存在彎曲變形等技術問題，以提供一種能實現燒結全過程喇叭嘴部位雙卡位四母線夾持支撐來控制硬質合金帶喇叭狀噴嘴長管、棒材燒結彎曲變形的異形舟皿。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，由兩個V型開口角度相同且相對接合的V型舟皿3和一個石墨舟皿墊板4組合構成，兩個V型舟皿3的中部均設有V形槽，兩個V型舟皿3相對接合形成的方形錐臺狀空腔與設于石墨舟皿墊板4中部的圓孔相貫通，兩者之軸中心線相重合；石墨舟皿墊板4上的圓孔直徑大于壓坯小頭直徑；V 形槽的V型底線與V型舟皿3的側平面A形成角度γ ； V型槽的開口角度在軸向垂直投影方向角度為2 α，2 α的角平分線在軸向垂直方向的投影重合并與V型舟皿3的側平面A垂直。 本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其中所述V形槽的V形底線與V型舟皿3的側平面形成角度γ與產品二分之一錐度角β 二者之間滿足如下關系式本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其中所述V形槽的V型底線法向投影方向的二分之一角θ與V型舟皿3側平面形成角度γ 二者之間滿足如下關系式
tg θ =1/ Cos γ。本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其中所述二個V型舟皿 3和石墨舟皿墊板4為一工件組，異形舟皿由數個前述的工件組縱向和/或橫向排列構成。
本發明控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿的有益效果 1.實現了燒結收縮全過程喇叭狀噴嘴錐度部分軸向四母線雙卡位支撐，合金自重懸直，能夠很好的控制彎曲變形。2.選擇控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿只與喇叭嘴產品錐度有關， 與規格和尺寸大小無關，即只要錐度相同的產品都可用同一舟皿來燒結。3.選擇控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿與混合料的收縮性能無關， 不同混合料相同錐度的產品都可以用同一舟皿燒結。
圖1傳統裝舟燒結示意圖
圖2本發明壓坯裝舟狀態的立體剖切示意3本發明立體示意4本發明壓坯裝舟狀態主視剖切5本發明壓坯裝舟狀態府視6本發明異形舟皿AV型底線法向投影主視7本發明異形舟皿AV型底線法向投影左視剖切8本發明異形舟皿AV型底線法向投影府視9喇叭嘴產品示意中標號說明
1喇叭狀壓坯、2傳統石墨舟皿、3 V型舟皿、4石墨舟皿墊板、5喇叭嘴大頭與石墨舟皿相接觸的任一截面圓、6喇叭嘴小頭與石墨舟皿相接觸的任一截面圓、β產品二分之一錐度角、α V型舟皿之V形槽二分之一角度、γ V型舟皿之V形底線與V型舟皿側平面的夾角、R喇叭嘴毛坯大頭與V型舟皿截面圓半徑、r喇叭嘴毛坯小頭半徑、θ V型舟皿之 V形底線法向投影V形槽A 二分之一角、h V型舟皿喇叭嘴毛坯小頭截面圓V形槽在軸向方向投影的深度、H V型舟皿喇叭嘴毛坯大頭截面圓V形槽在軸向方向投影的深度、L喇叭嘴毛坯在軸向方向相接觸的長度、D V型舟皿喇叭嘴毛坯小頭截面圓V形槽在軸向方向投影的二分之一寬度、S V型舟皿喇叭嘴毛坯小頭截面圓V形槽深度h在V型舟皿V形底線法向投影上的長度、A V型舟皿的側平面
具體實施例方式以下對本發明的技術方案通過如下技術論證予以說明。作一條垂直于舟皿側平面的直線，在直線上任意取兩點，一點為喇叭嘴毛坯小頭截面圓與V型舟皿相切的V形角的頂點，一點為喇叭嘴毛坯大頭截面圓V型舟皿相切的V 形角的頂點。V型槽的開口角2d的角平分線在軸向垂直方向的投影重合并與舟皿側面垂直，V型槽的V型底線主視投影成一斜線，側視投影為一條直線，斜線與側面夾角180°- γ。設喇叭嘴毛坯大頭截面圓與V型舟皿相切半徑為R，喇叭嘴毛坯小頭截面圓與V 型舟皿相切半徑為r，V型舟皿在軸向垂直方向投影之V形槽的二分之一角度為a，V型舟皿的V形底線與舟皿側平面成夾角Y ；喇叭嘴毛坯小頭半徑為r。參閱圖4、圖5:
一α、β與γ關系
由圖4、圖5可知，要使產品不發生彎曲，中心軸線應為一條直線。設喇叭嘴產品在軸向垂直投影方向毛坯任一截面大頭中心與V形槽底線高度為H，小頭為h 則有
L= (R- r) /tg^ H= R/ Sina h= r / Sin a '..hi= H- h
Λ hi= R/ Sina - r / Sina =( R- r)/ Sina 又...tgy= hl/L
.·. tgy = ( R- r)/ Sina :(R- r)/tg^= tg& / Sina .·. tg y = tg^ / Sin a 通常α角取45°則有
從上式看出，無論什么牌號的合金，異形舟皿只與喇叭嘴產品錐度有關，與規格和尺寸大小無關，即只要錐度相同的產品都可用同一舟皿來燒結且毛坯喇叭嘴錐度部分在燒結冷卻全過程中都有不同的四條母線雙卡位同時支撐著毛坯，從而控制了毛坯的彎曲變形。設計時控制V型舟皿喇叭嘴毛坯小頭截面圓V形槽在軸向方向投影的深度h的大小，使喇叭嘴產品在燒結冷卻收縮后不掉出V型舟皿即可。
二 θ、β 與 Y 關系從圖4、5、6、7、8得知
tgθ=D/S S= D/ tgθ Cosy=S/h S= Cosy*h h= r/ Sin a .·. D/ tg θ = Cos y
又·.· D為V型舟皿喇叭嘴毛坯小頭截面圓V形槽在軸向方向投影的二分之一寬度，它在V型舟皿的V形槽底線法向方向的投影是不變的 .·. D= r/Cos α
Λ r/Cos α :tg θ = Cos y *h= Cos y * r/ Sin α .·. r/ Cos α tg θ = r Cos y / Sin α .·. tg θ =tga / Cos y 通常α角取45°則有 tg θ =1/ Cosy
說明θ角是用于V型舟皿的V形槽加工用的，非常重要，其具體加工方法為 1.用一塊寬度、長度與石墨舟皿墊板相等、厚度(厚度由L確定)適中的長方體石墨，將它夾在萬能平口鉗上，平口鉗搬Y角，用2 θ角的刀具銑V形槽(銑時控制V形槽深度h)， 銑出來的V型舟皿兩個組合就能實現喇叭嘴毛坯錐度部分在燒結冷卻全過程中都有不同的四條母線雙卡位同時支撐著毛坯。2.用一塊寬度、長度與石墨舟皿墊板相等、厚度(厚度由L確定)適中的長方體石墨，將它夾在萬能平口鉗上，平口鉗搬Y角，銑床頭搬θ角銑出來的V形槽(銑時控制V 形槽深度h)，銑出來的V型舟皿兩個組合就能實現喇叭嘴毛坯錐度部分在燒結冷卻全過程中都有不同的四條母線雙卡位同時支撐著毛坯。
本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，通過如下實施方式予以進一步說明。實施例1
如圖9形狀，材料為YG6，喇叭嘴長管材、棒材作燒結處理。石墨舟皿材料選石墨化程度高的，顏色鐵黑光亮，呈半金屬光澤，手感光滑柔膩，敲擊聲音低沉。V型槽粗糙度 0.8以上，這樣可以降低毛坯在冷卻收縮過程中由摩擦阻力帶來的彎曲變形。設圖9形狀喇叭嘴長管材二分之一錐度角β為20°，α角設為45°，根據公式
tgy=2 tg&/ S tg γ =2 tg20°/ S
計算得出Υ=27. 236° tgθ=1/ Cosy tgθ=1/ Cos27. 2360 θ=48. 359° 實施例2
設圖9形狀喇叭嘴長管材二分之一錐度角β為10°，α角設為45°，根據公式 tgy=2 tg^/ Jl tgy=2 tglO0/
計算得出Y=14. 002° tgθ=1/ Cosy tgθ=1/ Cosl4. 002° θ =45. 8640
根據上述的實施例1和2中計算得出的α、β、Y和θ值，可制造適用于硬質合金喇叭嘴長管材、棒材燒結用的異形舟皿，采用本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，毛坯在冷卻收縮過程中任一瞬間，喇叭嘴毛坯錐度部分在燒結冷卻全過程中都有不同的四條母線雙卡位同時支撐著毛坯，因此控制了毛坯的彎曲變形。在實際生產過程中,只要石墨舟皿材料選得當，V型槽粗糙度在0.8以上，產品長度250mm以內其彎曲變形絕大部分都控制在0.5以內。 綜上所述，本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，具有能夠很好的控制硬質合金喇叭狀材料燒結彎曲變形、與產品規格尺寸關聯度小和與混合料的收縮性能無關等優點，可適用于硬質合金制造技術領域。
權利要求
1.控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其特征在于由兩個V型開口角度相同且相對接合的V型舟皿(3)和一個石墨舟皿墊板(4)組合構成，兩個V型舟皿(3)的中部均設有V形槽，兩個V型舟皿(3)相對接合形成的方形錐臺狀空腔與設于石墨舟皿墊板 (4)中部的圓孔相貫通，兩者之軸中心線相重合；石墨舟皿墊板(4)上的圓孔直徑大于壓坯小頭直徑；V形槽的V型底線與V型舟皿(3)的側平面(A)形成角度γ ； V型槽的開口角度在軸向垂直投影方向角度為2 α，2 α的角平分線在軸向垂直方向的投影重合并與V型舟皿(3)的側平面(A)垂直。
2.根據權利要求1所述的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其特征在于所述V形槽的V形底線與V型舟皿(3)的側平面形成角度γ與產品二分之一錐度角β 二者之間滿足如下關系式tgY=2 tgi3/
3.根據權利要求1所述的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其特征在于所述V形槽的V型底線法向投影方向的二分之一角θ與V型舟皿(3)側平面形成角度 Y 二者之間滿足如下關系式tg θ =1/ Cos γ。
4.根據權利要求1所述的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，其特征在于所述二個V型舟皿(3)和石墨舟皿墊板(4)為一工件組，異形舟皿由數個前述的工件組縱向和/或橫向排列構成。
全文摘要
本發明的控制硬質合金喇叭狀材料燒結變形的異形舟皿，涉及硬質合金制造技術領域，旨在解決現有硬質合金帶喇叭狀噴嘴長管材、棒材燒結過程中存在彎曲變形等技術問題。本發明由兩個V型開口角度相同且相對接合的V型舟皿(3)和一個石墨舟皿墊板(4)組合構成，V型舟皿(3)中部設有V形槽，兩個V型舟皿(3)相對接合形成的方形錐臺狀空腔與設于石墨舟皿墊板(4)中部的圓孔相貫通，兩者之軸中心線相重合；石墨舟皿墊板(4)上的圓孔直徑大于壓坯小頭直徑；V形槽的V型底線與V型舟皿(3)的側平面(A)形成角度γ；V型槽的開口角度在軸向垂直投影方向角度為2α，2α的角平分線在軸向垂直方向的投影重合并與V型舟皿(3)的側平面(A)垂直。
文檔編號B22F5/10GK102398037SQ201110322650
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者田榮周, 谷畝 申請人:四川科力特硬質合金股份有限公司