專利名稱：一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與長臺(tái)階管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金產(chǎn)品制造工藝主要由混合料制備、成形和燒結(jié)三個(gè)部分組成。引起毛坯燒結(jié)變形的主要因素有壓坯各部位密度均勻性和壓坯燒結(jié)裝舟擺放方式。壓坯各部位密度不同，壓坯燒結(jié)各部位收縮系數(shù)就不同。長臺(tái)階棒材、管材壓坯成型方法通常是采用擠壓和等靜壓壓制，再經(jīng)車加工成臺(tái)階壓坯。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(shù)基本一致，由壓坯密度不同引起的燒結(jié)變形可以忽略。燒結(jié)前成形壓坯的孔隙率在4(Γ50%之間，燒結(jié)成最終產(chǎn)品毛坯(說明硬質(zhì)合金產(chǎn)品燒結(jié)前稱壓坯，燒結(jié)出爐時(shí)稱毛坯，毛坯加工后稱成品)時(shí)會(huì)發(fā)生巨大的收縮；硬質(zhì)合金的燒結(jié)屬液相燒結(jié)，粘結(jié)相金屬Co或Ni所占體積在1(Γ35%之間，在HOOtlC左右高溫?zé)Y(jié)時(shí)，粘結(jié)相會(huì)成為一種半熔狀態(tài)的液體；壓坯放在石墨舟皿上進(jìn)行燒結(jié)，石墨舟皿的平放很難達(dá)到絕對(duì)水平。長棒材、管材燒結(jié)時(shí)，如果采用壓坯一端接觸舟板的常規(guī)直立式擺放，由于前述三個(gè)因素的影響產(chǎn)品很容易發(fā)生彎曲變形。為了防止長棒材、管材這類產(chǎn)品燒結(jié)變形，通常把這類產(chǎn)品睡臥平放于V型槽舟皿上來進(jìn)行燒結(jié)，這樣除了可以清除直立式放置傾斜重力作用產(chǎn)生的彎曲變形外，還能實(shí)現(xiàn)燒結(jié)收縮全過程平行雙母線軸向夾持卡位支撐來控制彎曲變形。但用通常V 型槽舟皿來燒結(jié)長臺(tái)階棒材、管材，卻不能實(shí)現(xiàn)各段位軸向平行雙母線夾持卡位支撐，所以難以控產(chǎn)品的彎曲變形。雖然經(jīng)過反復(fù)整形燒結(jié)可以減小一定的彎曲度，但反復(fù)燒結(jié)除生產(chǎn)成本增加外還會(huì)影響材質(zhì)的性能。一次性燒結(jié)控制長臺(tái)階棒材、管材產(chǎn)品的彎曲變形是業(yè)內(nèi)尚未解決的難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材、管材燒結(jié)過程中存在彎曲變形的技術(shù)問題，以提供一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，異形舟皿由V形舟皿Bl和V形舟皿Α2構(gòu)成，V形舟皿Bl的上表面設(shè)有V形槽B，V形舟皿Α2的上表面設(shè)有V形槽Α，V形槽A和V形槽B的開口相接，V型槽B開口角度2 α，V型槽A開口角度2β，角度2α和2β的角平分線在與軸向垂直方向的投影重合并與舟皿底面垂直，且兩者的V型底線成一直線。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中所述V形槽B 二分之一角度α、V形槽A 二分之一角度β、異形圓柱壓坯一端半徑R和異形圓柱壓坯另一端半徑r四者間滿足如下關(guān)系表達(dá)式，V形槽B二分之一角度α之正弦值: V形槽A 二分之一角度β之正弦值=異形圓柱壓坯一端半徑r:異形圓柱壓坯一端半徑R， 其中異形圓柱壓坯由同心且半徑大小不等的兩段圓柱形壓坯構(gòu)成。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中所述V形舟皿Bl和V形舟皿A2為分體結(jié)構(gòu)，兩者間通過連接件連接。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中所述V形舟皿Bl和V形舟皿A2為一整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中所述開口相接的一個(gè)V形舟皿Bl和一個(gè)V形舟皿A2為一單臺(tái)階產(chǎn)品工件組，異形舟皿由數(shù)個(gè)前述的工件組橫向排列構(gòu)成。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中所述V形舟皿可由多個(gè)單臺(tái)階產(chǎn)品工件組縱向組合為一多臺(tái)階產(chǎn)品工件組，再由數(shù)個(gè)工件組橫向排列構(gòu)成。本發(fā)明一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿的有益效果使用本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿進(jìn)行硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材、管材燒結(jié)過程中1.只與最終燒結(jié)產(chǎn)品各臺(tái)階直徑大小有關(guān)，與不同混合料的不同收縮系數(shù)無關(guān)，即不同混合料只要最終燒結(jié)產(chǎn)品各臺(tái)階直徑尺寸一樣都可以用同一舟皿燒結(jié)；2.實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)收縮全過程的各段位軸向平行雙母線平行卡位支撐，能夠很好的控制彎曲變形。
圖1本發(fā)明大端短小端長的立體示意2本發(fā)明俯視圖
圖3本發(fā)明左視圖
圖4本發(fā)明毛坯燒結(jié)過程投影迭加示意5本發(fā)明壓坯裝舟狀態(tài)立體示意6本發(fā)明二個(gè)順臺(tái)階立體示意7本發(fā)明二臺(tái)階為中間小兩頭大的立體示意8本發(fā)明二臺(tái)階為中間大兩頭小的立體示意9本發(fā)明大端長小端短的立體示意10為一個(gè)臺(tái)階硬質(zhì)合金管材的形狀示意11為本二臺(tái)階中間小兩頭大的硬質(zhì)合金管材的形狀示意中標(biāo)號(hào)說明
1 V形舟皿B、2 V形舟皿A、3壓坯大端、4壓坯小端、5毛坯大端、6毛坯小端、β V形槽A 二分之一角度、α V形槽B 二分之一角度、R異形圓柱毛坯大端半徑、r異形圓柱毛坯小端半徑、K產(chǎn)品收縮系數(shù)、H產(chǎn)品收縮前后中心高度落差、Hl壓坯大端與V型底線的中心高度、H2壓坯小端與V型底線的中心高度、hi大端軸中心高度落差、h2小端軸中心高
度落差
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行論證與說明。作一條垂直于舟皿底平面的直線，在直線上任意取兩點(diǎn)，一點(diǎn)為V型舟皿A的V形角的頂點(diǎn)，一點(diǎn)為V型舟皿B的V形角的頂點(diǎn)。設(shè)異形圓柱毛坯大端半徑為R，收縮系數(shù)為K1，舟皿V形槽A 二分之一角度為β ； 異形圓柱毛坯小端半徑為r，收縮系數(shù)為Κ2，舟皿V形槽B 二分之一角度為a。參閱圖4
一α與β的關(guān)系
由圖4——本發(fā)明毛坯燒結(jié)過程投影迭加示意圖可知，要使產(chǎn)品不發(fā)生彎曲，中心軸線應(yīng)為一條直線，產(chǎn)品收縮前后中心高度落差應(yīng)該相等。設(shè)大端軸中心高度落差為hl，設(shè)小端軸中心高度落差為h2
hi= (KlR-R)/Sin β = R (Kl-I) /Sin^ h2= (K2r-r) /Sin α = r (K2-1) /Sina ...hi= h2
.·. R (Kl-I) /Sin^ = r (K2-1) /Sina Sina= r (K2-1 ) Sin^ / R (Kl-I)
又因硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材、管材壓坯成型方法通常是采用擠壓和等靜壓壓制，再經(jīng)車加工成臺(tái)階壓坯。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(shù)基本一致，由壓坯密度不同引起的燒結(jié)變形可以忽略。.·. Kl= K2
.·. Sina = r Sin^ / R Sin^ = RSin a / r
從上式看出，無論什么牌號(hào)的合金混合料，雖然收縮系數(shù)不一樣，但只要這些合金異形圓柱毛坯的大端半徑相同且小端半徑相同就能使用同一舟皿燒結(jié)。由此可有如下推論
只要給定一個(gè)α值，即可計(jì)算出相應(yīng)的β值。V型槽B開口角度2α與V型槽A開口角度2β大小的設(shè)定是依據(jù)在單位體積內(nèi)最大限度擺放在異形舟皿上壓坯的個(gè)數(shù)和壓坯任意一端的橫切面圓在燒結(jié)過程中從壓坯到冷卻收縮后的毛坯與V型槽面相切而不是相交。一般來說壓坯大小兩端半徑差值大，V型槽A開口角度2β與V型槽B開口角度2α 差值就大，理論上α取值在(Γ45°之間。二 收縮全過程支撐
設(shè)某一中間收縮過程異形圓柱毛坯大端半徑為AR，收縮系數(shù)為ΔΚ1，中心高度落差為Ahl ；異形圓柱毛坯小端半徑為Δ r，收縮系數(shù)為Δ K2，中心高度落差為Ah2 同樣有Ahl=AR ( ΔΚ1-1) / Sin^ Ah2=Ar ( ΔΚ2-1) / Sina ·.. Ahl=Ah2
Λ AR (Δ Kl-I)/ Sin^ = Ar ( ΔΚ2-1) / Sina·.. ΔΚ1=ΔΚ2 Λ Sin β / Sina = AR/Ar 又...Sin^ / Sin a =R/r .·. AR/Ar= R/r
所以毛坯大小兩頭在燒結(jié)冷卻全過程中都有不同的兩條母線同時(shí)支撐著毛坯，從而控制了毛坯的彎曲變形
三V型底線成一條直線
從圖 4 得知Hl=KR/ Sin^ H2=Kr/ Sina
·.. Sin^ = R Sina /r
.·. Hl= KR/ R Sin α 打=Kr/ Sin a .·. H1=H2
V型舟皿的二分之一角平分線在與軸向垂直方向的投影重合并與舟皿底面垂直，且兩者的V型底線成一直線。由于壓坯任意一端的橫切面圓在燒結(jié)過程中從壓坯到冷卻收縮后的毛坯與V型槽面始終相切而不是相交，才實(shí)現(xiàn)了毛坯大小兩頭在冷卻收縮過程中任一瞬間都有不同的兩條母線與異形舟皿的V型槽相接觸而得到支撐從而控制彎曲變形；如果V 型舟皿底線不在一條直線上有高度差，那么在冷卻收縮過程中始終有一端橫切面圓無法與 V型舟面相切而得到支撐，從而無法控制彎曲變形。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，通過如下實(shí)施方式予以進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
如圖10形狀，材料為YG6，一個(gè)臺(tái)階為左端大右端小的硬質(zhì)合金一個(gè)長臺(tái)階管材作燒結(jié)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(shè)圖10形狀的硬質(zhì)合金長臺(tái)階管材的異形圓柱毛坯大端半徑R=12，異形圓柱毛坯小端半徑r = 10，設(shè)定V形槽B 二分之一角度α值為40度，根據(jù)公式
Sin β =RSin a /r=12*0. 64278/10 計(jì)算得出β =50. 474度
根據(jù)上述的α值和β值制造適用于本硬質(zhì)合金長臺(tái)階管材燒結(jié)用的異形舟皿，毛坯在冷卻收縮過程中任一瞬間，毛坯大小兩頭都有不同的兩條母線與異形舟皿的V型槽相接觸而得到支撐，因此控制了毛坯的彎曲變形。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，只要石墨舟皿材料選得當(dāng)，V型槽粗糙度在0. 8以上，產(chǎn)品長度250mm以內(nèi)其彎曲變形絕大部分都控制在0. 5以內(nèi)。 實(shí)施例2
如圖11形狀，材料為YG6，二臺(tái)階為中間小兩頭大的硬質(zhì)合金長臺(tái)階管材作燒結(jié)處理設(shè)圖11形狀的硬質(zhì)合金長臺(tái)階管材的異形圓柱毛坯左端半徑R=12，V形槽二分之一角度為β ；異形圓柱毛坯右端半徑Rl=13，V形槽二分之一角度為γ ；異形圓柱毛坯中間段半徑r = 10，V形槽二分之一角度α值為40度，根據(jù)公式 Sin β =RSin a /r=12*0. 64278/10β =50. 474 度
Siny=RlSin α /r=13*0. 64278/10 Y=56. 68 度制作出來的舟皿立體示意圖如圖7。
綜上所述，本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿可用于控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材、管材燒結(jié)彎曲變形，并具有產(chǎn)成品同心度好、彎曲小、 變形小等諸多優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于異形舟皿由V形舟皿B (1)和V形舟皿A (2)構(gòu)成，V形舟皿B (1)的上表面設(shè)有V形槽B，V 形舟皿A (2)的上表面設(shè)有V形槽A，V形槽A和V形槽B的開口相接，V型槽B開口角度 2α，V型槽A開口角度2β，角度2α和2β的角平分線在與軸向垂直方向的投影重合并與舟皿底面垂直，且兩者的V型底線成一直線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于所述V形槽B 二分之一角度α、V形槽A 二分之一角度β、異形圓柱壓坯一端半徑R和異形圓柱壓坯另一端半徑r四者間滿足如下關(guān)系表達(dá)式，V形槽B 二分之一角度α之正弦值V形槽A 二分之一角度β之正弦值=異形圓柱壓坯一端半徑r:異形圓柱壓坯一端半徑R，其中異形圓柱壓坯由同心且半徑大小不等的兩段圓柱形壓坯構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于所述V形舟皿B (1)和V形舟皿A (2)為分體結(jié)構(gòu)，兩者間通過連接件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于所述V形舟皿B (1)和V形舟皿A (2)為一整體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于所述V形舟皿B (1)和V形舟皿A (2)為一單臺(tái)階產(chǎn)品工件組，異形舟皿由數(shù)個(gè)前述的工件組橫向排列構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其特征在于所述V形舟皿可由多個(gè)單臺(tái)階產(chǎn)品工件組縱向組合為一多臺(tái)階產(chǎn)品工件組，再由數(shù)個(gè)工件組橫向排列構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，涉及合金制造技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材、管材產(chǎn)品燒結(jié)存在的業(yè)內(nèi)現(xiàn)在仍然未能解決的彎曲變形技術(shù)問題。本發(fā)明的一種控制硬質(zhì)合金長臺(tái)階棒材與管材燒結(jié)彎曲變形的異形舟皿，其中異形舟皿由V形舟皿B(1)和V形舟皿A(2)構(gòu)成，V形舟皿B(1)的上表面設(shè)有V形槽B，V形舟皿A(2)的上表面設(shè)有V形槽A，V形槽A和V形槽B的開口相接，V型槽B開口角度2α，V型槽A開口角度2β，角度2α和2β的角平分線在與軸向垂直方向的投影重合并與舟皿底面垂直，且兩者的V型底線成一直線。
文檔編號(hào)B22F5/00GK102366834SQ20111025685
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者田榮周, 蘇華, 谷畝 申請(qǐng)人:四川科力特硬質(zhì)合金股份有限公司