[发明专利]改进的粉末金属加工工具及组装方法

说明书

技术领域

本发明总的涉及粉末金属加工，并且更具体地涉及用于粉末金属压实加工的、具有独特几何形状的改进的工具，和组装方法。

背景技术

粉末金属加工在本领域中是熟知的。粉末金属加工通常将例如、但不限于金属粉末、石墨、润滑剂和其他材料等等的干的粉末材料的混合物压实成坚硬的压实或预烧结的形式。然后，将坚硬的压块在足以将单个金属颗粒粘结在一起的温度下烧结，以提供网状或接近网状的零件。根据期望的材料属性和/或零件要求，这些烧结的零件在制造环境中可以具有随后在它们上进行的另外的制造操作。粉末金属加工还包括用于产生烧结的粉末金属零件的数个其它设备。这包括用于通过给料器和排放设备，将材料和产品输送到工具的设备和方法，并且需要其他机械加工，以制造烧结的粉末金属零件。处理被输送的材料的多种这些设备能够在烧结粉末金属加工中将粉末、灰尘、颗粒、团粒、料片、胶囊、颗粒物等输送到适当位置。

粉末金属加工需要多种类型的工具，以确保烧结金属零件的正确形成。这些工具构件必须接近期望的零件几何形状，甚至是能够具有多重的形状和几何形状的零件。这些工具构件一般包括模具、模芯和顶部与底部冲头。由于复杂性和/或为这种工具提供足够强度和刚性、以经受住压实加工和较高的力的能力，这种压实必须在较高的力下进行，所以工具在获得特定的零件形状中通常是最具限制性的因素。多种现有技术零件几何形状都由不具有从被制作的零件的中心点延伸出来的形状截面轮廓组成，从而从中心区域向外的任何连续扩展路径将对粉末金属工具和这种工具的组装给出独一无二的挑战。根据被制作的设备的类型和坚硬压块或成型物的几何形状，在用于粉末金属加工的工具中可能需要或者不需要模芯。然而，还应当注意的是，在粉末金属加工中还可使用多个模芯和/或多个顶部或底部冲头。在压实循环期间，压缩力、拉伸力和折断力不同地作用在单个工具构件上。本领域中已知的是，每个构件都必须具有足够强度和硬度，以承受这些力，否则导致不精确地加工成特定尺寸的零件的生产线和/或制造停止。因此，工具必须被设计、构造和组装成组件，以获得期望的紧凑的或形成的几何形状，以及在粉末金属加工中经受住压实加工的苛刻要求。

压实是粉末金属加工中的必要要素之一。压实加工通常包括如下循环。首先是填充循环，其中将粉末材料的混合物放置到通过特定工具构件形成的空腔中。接下来，完成压实步骤，其中将材料颗粒尽可能紧密地压实在一起。接下来是排出步骤，其中从空腔中推出压块或成型物。在每个循环期间，通过使用压实压力机，监视、控制和改变例如时间、力、工具位置和工具偏斜的多个加工参数。压实压力机通常具有在类似轴线上对准的工具，以产生压块或成型物。

因此，具有复杂几何形状或其他各种独特几何形状的现有技术粉末金属加工中出现了许多问题，所述复杂几何形状往往从压块的中心或压块的中心附近向外延伸。不容易实现：产生模具芯与顶部和底部冲头，以获得这种独特的形状，同时冲头仍然具有必要硬度和强度。多种现有技术的粉末金属加工不能产生除了这些基本形状之外的独特的特定几何形状。因此，在该技术领域中需要粉末金属工具组件，它能够实现独特的粉末金属几何形状，它具有独特的非传统的设计特征，它具有特定的设计特性，使得通过粉末金属加工，可以生产出金属零件。通过为制造商提供较轻的部件，较快的制造时间和对粉末金属零件的精确尺寸要求的更精确的控制，在粉末金属加工中使用这种独特的工具将降低部件的总成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供改进的粉末金属工具。

本发明的另一目的是提供粉末金属工具的改进的组装方法。

本发明的又一目的是提供粉末金属工具，它具有独特的粉末金属几何形状，其中这种几何形状的截面轮廓沿着其路径可以是均匀或不均匀的。

本发明的又一目的是提供独特的粉末金属几何形状，它符合从工具的中心位置或该中心位置附近连续地并大致上向外扩展的路径。

本发明的另一目的是提供用于压实压力机中工具构件的改进的组装和固定技术，用以应用到本发明的独特的几何形状时提供足够的工具强度和硬度。

本发明的又一目的是通过使用本发明的技术，为独特的几何形状的金属零件提供更加精确和短时的制造时间。

为了实现前述目的，公开了一种用于粉末金属加工的工具。这种粉末金属加工工具包括上工具和下工具。下工具具有预定的截面轮廓，该截面轮廓从所述下工具的中心点或中心点附近向外连续扩展。上工具和下工具可以由多个工具构件组成。

本发明的一个优点在于：它为粉末金属加工提供了改进的独特几何形状的工具。