[發(fā)明專(zhuān)利]充分密實(shí)的金屬模的構(gòu)造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 96191490.4
• 申請(qǐng)日: 1996-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1081101C
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹姆斯·羅伯特·托賓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 米沃基工程學(xué)校
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/26
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/26;B22C9/06;B22F5/00;B23H1/04
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 鄭修哲

發(fā)明的領(lǐng)域

本發(fā)明涉及快速進(jìn)行樣品研究(制造)的方法，特別是用來(lái)制成精確的金屬部件和金屬模的方法，利用該金屬模可模壓出多個(gè)樣品(原型)部件。

發(fā)明的背景

在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)使新產(chǎn)品更快地投放到市場(chǎng)被公認(rèn)為在市場(chǎng)上取得巨大份額的關(guān)鍵。由此，推動(dòng)著新產(chǎn)品研制每一步驟的加快。在新產(chǎn)品研制中對(duì)總的上市計(jì)劃有巨大影響的一個(gè)領(lǐng)域是把產(chǎn)品和包裝的樣品試制出來(lái)，以便進(jìn)行市場(chǎng)試驗(yàn)。這種試驗(yàn)通常需要多個(gè)外觀相同、感覺(jué)相同和功能相同的樣品，以便供用戶(hù)考察或使用。

在需要以一定數(shù)量生產(chǎn)時(shí)，模壓是通常用來(lái)生產(chǎn)部件的方法。用模壓來(lái)生產(chǎn)通常包括那些在非常昂貴的、多模腔的鋼模內(nèi)制出的塑料部件。例如，大多數(shù)塑料瓶都是吹塑成型的，而大多數(shù)瓶蓋是注塑成型的。通常需要大的生產(chǎn)數(shù)量才能合理支付這種用模壓來(lái)生產(chǎn)的費(fèi)用。但在另一方面，為了進(jìn)行市場(chǎng)試驗(yàn)，只需幾百個(gè)部件就可以了。雖然如此，模壓的樣品部件卻需要具有與成品部件同樣的性能。

因此面臨的問(wèn)題是如何能快速地制出模壓的樣品部件。已有一些答案可用來(lái)快速制造樣品部件模，利用該模可鑄出小量的部件。例如，耐火材料粉和熱塑性粘結(jié)劑可在一個(gè)柔性的橡膠型模內(nèi)加熱結(jié)合。通過(guò)這個(gè)過(guò)程制成的未成熟品被進(jìn)一步加熱，以便熔化掉粘結(jié)劑，這樣便可造成多孔的制品，將熔化的低熔點(diǎn)的金屬滲入其內(nèi)，便可制出密度高而表面不需機(jī)加工的模型。這種過(guò)程的缺點(diǎn)是在粘結(jié)劑被去掉后粉末必須燒結(jié)為的是維持模型的形狀。而燒結(jié)會(huì)使各微粒所占空間比不燒結(jié)時(shí)小。這樣，燒結(jié)收縮便會(huì)影響到模型本身及從它制出的部件的精確度。

燒結(jié)金屬制品上供冷卻流體通過(guò)的通道可用銅絲和燒結(jié)粉結(jié)合制出。在燒結(jié)溫度下銅絲被熔化并被吸收到燒結(jié)微粒之間的孔隙的，從而形成通道。

另一種快速制造樣品部件的方法是精密失蠟鑄造，它所用的模樣是由快速樣品系統(tǒng)生成的而不是傳統(tǒng)方法注射成型的蠟制模樣。這樣一種模樣例如美國(guó)加州Valencia的3D系統(tǒng)公司所生產(chǎn)的商標(biāo)名為QuickCast(快鑄)的模樣。它是一個(gè)空心的塑料模樣，其上通常用浸漬法覆蓋一層薄的陶瓷殼。將該塑料模樣從陶瓷殼內(nèi)燒掉使只留下極微量的灰燼。然后將熔化的金屬注入到陶瓷殼內(nèi)，便可鑄出金屬部件或塑料部件用的金屬模型。由于殼上僅有一個(gè)小孔以便注入熔化金屬，因此很難檢查成型面上是否有灰燼。而任何灰燼如果留在成型面上將會(huì)潛在地?fù)p壞該金屬鑄件。另外，熔化的金屬冷卻時(shí)會(huì)收縮致使成型面不能準(zhǔn)確地被復(fù)制。部件越大越不準(zhǔn)確。

這種精密鑄造過(guò)程可以作一些改進(jìn)使制殼過(guò)程加快，辦法是用陶瓷漿和粘結(jié)劑澆注到模樣的周?chē)诨瘜W(xué)上控制這兩者使它們能精確地沉積成陶瓷殼。但精密鑄造仍然只能用在小尺寸的模型上，因?yàn)槠鋾r(shí)熔化金屬的收縮不會(huì)使不準(zhǔn)確度增大。

因此我們的目標(biāo)是要研制一種方法，以便用來(lái)快速地制造精確的金屬模型半模而可不管部件的尺寸，能夠使數(shù)量較多的塑料部件從該模型中被模壓出來(lái)，該模型半模主要是供注塑成型用的。

發(fā)明的綜述

按照本發(fā)明的一個(gè)方案，構(gòu)造一個(gè)完全密實(shí)的半模的方法包括幾個(gè)步驟：第一步驟為將一個(gè)模樣放置在管狀模基內(nèi)。該管狀模基的熔點(diǎn)高于滲入金屬的熔點(diǎn)。模基具有第一開(kāi)口端和第二開(kāi)口端，模樣的成型面面向第一開(kāi)口端。第二步驟為在模樣的成型面和模基的第一開(kāi)口端之間澆注一個(gè)陶瓷件，以便將成型面轉(zhuǎn)移到陶瓷件上。第三步驟為將模樣從模基的第二開(kāi)口端內(nèi)除掉，從而使在管狀模基內(nèi)的陶瓷件露出成型面。第四步驟為從模基的第二開(kāi)口端將粉末金屬覆蓋在陶瓷件的成型面上。粉末金屬的熔點(diǎn)高于滲入金屬的熔點(diǎn)。第五步驟為將定量的滲入金屬放置在粉末金屬的上面，并將第二開(kāi)口端垂直向上的管狀模基豎立地放置在爐內(nèi)，然后加熱到一個(gè)足夠使?jié)B入金屬熔化而不會(huì)使粉末金屬熔化的溫度。

滲入金屬的數(shù)量須足夠使熔化后的滲入金屬充滿(mǎn)粉末金屬微粒之間的空隙，從而便可產(chǎn)生一個(gè)完全密實(shí)的金屬半模。當(dāng)滲入金屬凝固時(shí)該金屬半模便可具有從陶瓷件上轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的主要成型面。最后一個(gè)步驟為將陶瓷件從管狀模基的第一開(kāi)口端取走，從而使模型成型面露出，以便成型之用。

除掉模樣的步驟可采用在比管狀模基熔點(diǎn)低的溫度下燒掉模樣的辦法。粉末金屬可從含有鋼、不銹鋼、鎢的組群中選用，并可采用碳化鎢。滲入金屬可從含有銅、銅合金、和銅鈹合金的組群中選用。

本方法還可有一個(gè)機(jī)加工管狀模基的步驟，以便使一配合的半模與上述金屬半模對(duì)齊，從而可用來(lái)鑄出部件。還可包括另一個(gè)用機(jī)加工制出通過(guò)金屬半模的注入孔的步驟，以便將可澆鑄的材料引入到主要的模型面上，從而鑄出部件。