[發明專利]一種可快速更換模芯的非晶金屬擠壓模具及擠壓工藝

有效

• 申請號: 201410427429.9
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104190737A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 賀連芳;李輝平;張如良;孔令亮
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/04;B21C29/04;B21C35/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明涉及非晶態金屬玻璃擠壓成形工藝及模具，屬于非晶態金屬成形技術領域。

背景技術

金屬玻璃又稱非晶態合金，由于其獨特的無序微觀結構，使其既有金屬和玻璃的優點，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、物理和化學性能，從而決定其應用的領域非常廣泛，具有廣闊的應用前景。

鋯基非晶對于極限冷卻速度的要求較低，可以在低于100K/s以下的冷卻速度下得到完全的非晶態組織，因而針對鋯基非晶的零件有多種成形工藝。專利CN?102877010A“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，其鑄件的化學成分的at％是：Zr?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中進行凈化處理，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生粘結；然后合爐進行抽真空，充入0.05MPa的氬氣保護，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到800℃以上。專利CN101164722A“一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法”公開一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法。本發明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合金，模具潰型后對試件進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雜形狀的臨界厚度在一定范圍內的非晶合金工件，實現了復雜非晶合金工件的制備、加工，凈成形一體化技術。專利CN?1199747C“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?？梢猿尚瓮饫睆匠叽?.1～100mm、厚度尺寸0.1～50mm的各種復雜形狀零部件，如齒輪類、實心或實心臺階軸(錐度軸)類以及等軸類扁薄零件等。所發明的裝置由真空爐、可更換壓頭和模具三部分組成。專利CN?100473472C“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的同時成形不產生表面缺陷的成形品，利用使用了構造簡單的模具的簡化工序成形高尺寸精度的成形部件，即便是薄壁或厚度不等的成形品或復雜形狀的成形品也可簡單地成形。

非晶態合金在模具成形后，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頂出零件，由于零件在成形后還是過冷液態，頂出零件易導致零件損壞，如：頂穿、變形、破裂等；二是成形后如果讓成形零件在模具內隨著模具空冷，將需要很長的冷卻時間，容易導致成形的零件部分晶化，無法得到完全的非晶態合金件，另外生產效率也很低。

綜觀已有的關于非晶態合金成形方面的專利成果，有的為了保護非晶態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部；有的直接不采取任何防護措施。如果不采取防護措施，將導致非晶態合金的坯料和零件表面被氧化，影響零件的表面外觀質量，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部，主要存在以下幾方面的問題：(1)由于真空爐較大，而且每成形一個零件就要抽真空，充填保護氣氛，因而生產效率較低，對于保護氣氛的損耗也較大。(2)在成形過程中，工裝必須要超過非晶態合金的玻璃化溫度，而且要低于非晶態合金的晶化溫度，這樣才可以保證非晶態合金坯料才能順利成形；但是，通過真空爐的電阻加熱方式對于整個工裝進行加熱，工裝的溫度不易控制。(3)在頂出零件時，非晶態合金坯料在成形以后，仍入于過冷液體狀態，強度不高，如果直接頂出，將導致非晶態合金零件表面的損壞。(4)非晶態合金零件頂出以后，必須拿出并快速冷卻，否則將導致非晶態合金零件的晶化，導致成形工藝失敗。(5)在零件拿出真空爐以后，高溫狀態的非晶態合金零件將接觸空氣，從而導致非晶態合金零件的表面被氧化，嚴重影響非晶態合金零件的表面質量。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術不足，而提供一種可快速更換模芯的非晶金屬擠壓模具及擠壓工藝。可快速更換模芯并保證非晶態合金零件的成形精度及表面質量，可以防止表面氧化，具有較高的生產效率，避免非晶態合金零件的晶化現象。

本發明采取的技術方案為：