專利名稱：熱壓模具及利用該熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末藥型罩領(lǐng)域，提供一種用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，及用該模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法。
背景技術(shù)：
藥型罩是空心裝藥爆破戰(zhàn)斗部中的重要金屬部件。當(dāng)戰(zhàn)斗部中的炸藥引爆之后，藥型罩形成射流或彈丸侵徹各種裝甲、工事目標(biāo)。因此，藥型罩的形狀和構(gòu)成藥型罩的金屬材料的性能直接影響侵徹效果。藥型罩有兩大基本類型，即角度小于70°的錐形藥型罩和角度大于120°的盤形或球缺形藥型罩。當(dāng)炸藥引爆之后，錐形罩內(nèi)表面形成軸向射流，而外表面材料朝與射流相反的方向形成一個(gè)大的件體，射流頭部速度超過10km/s。采用這種藥型罩的戰(zhàn)斗部適宜攻擊較厚的裝甲或工事目標(biāo)。當(dāng)炸藥引爆之后，盤形或球缺形藥型罩向前翻轉(zhuǎn)，形成彈丸。它們的應(yīng)變速率和應(yīng)變比錐形罩的低得多，但破孔較大。因此，適宜攻擊較薄的裝甲或工事目標(biāo)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明鐵藥型罩對(duì)混凝土工事目標(biāo)造成的毀傷孔徑偏小、深度過深；純鋁藥型罩對(duì)混凝土工事目標(biāo)造成的毀傷孔徑偏大、深度較淺。因此，能夠找到密度介于鐵和鋁之間的材料或者合金對(duì)于制造對(duì)混凝土毀傷性能好的藥型罩具有重大意義。藥型罩的制造方法有很多，國內(nèi)外傳統(tǒng)的藥型罩制造方法主要有車削成形、沖壓成形、旋壓成形、鍛造成形等。近年來，國內(nèi)外為滿足藥型罩其內(nèi)在性能要求，相繼開發(fā)出一些藥型罩制的新技術(shù)和新工藝，主要有電鑄工藝、冷擠壓成型工藝、擺碾成形工藝等。粉末冶金法制備藥型罩也是近來研究的熱點(diǎn)。如果方法得當(dāng)，采用粉末冶金方法可以制造出近凈成形的產(chǎn)品，從而減少原料的消耗，降低成本，這尤其對(duì)于比較貴重金屬材料的零件的制造具有較大的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究一種利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法，以能夠制備出尺寸精確，對(duì)混凝土毀傷孔徑大、深度深的鐵鋁合金藥型罩。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，所述模具包括球面凸模、球面凹模、托盤、裝粉帽、外套和限高板，其特征在于在使用時(shí)將球面凸模和托盤拼裝在一起，之后連同插入限高板的球面凹模分別從外套兩端壓入至合適位置，從球面凹模的裝粉孔裝入所需金屬粉末后，將裝粉帽和球面凹模拼裝在一起。進(jìn)一步地，所述的球面凸模是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，球面在熱處理后磨光至R0. 8 (R:粗糙度)，其余表面為Rl. 6 (R:粗糙度);球面凸模在使用時(shí)和托盤拼裝在一起。進(jìn)一步地，所述的球面凹模是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，上面開有階梯式的裝粉孔，側(cè)面開有環(huán)形限高板槽，凹球面和側(cè)面在熱處理后磨光至R0. 8 (R :粗糙度)，其余表面為Rl. 6 (R:粗糙度)；球面凹模在使用時(shí)和裝粉帽、限高板拼裝在一起。進(jìn)一步地，所述的托盤是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，托盤外側(cè)面、內(nèi)孔表面以及上表面在熱處理后磨光至R0. 8 (R:粗糙度)，其余表面為Rl. 6 (R:粗糙度)；托盤在使用時(shí)和球面凸模拼裝在一起。進(jìn)一步地，所述的裝粉帽是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，裝粉帽在使用時(shí)和球面凹模拼裝在一起。進(jìn)一步地，所述的外套是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，內(nèi)表面在熱處理后磨光至R0. 8 (R:粗糙度)，其余表面為Rl. 6 (R:粗糙度)；使用時(shí)將拼裝好的球面凸模+托盤和球面凹模分明別從兩端壓入其中。進(jìn)一步地，所述的限高板是用T45或者其他調(diào)質(zhì)鋼加工而成，一側(cè)有方便夾取的通孔，表面粗糙度為Rl. 6 (R :粗糙度);限高板在使用時(shí)插入球面凹模側(cè)面的環(huán)形限高板槽 內(nèi)，用以控制、調(diào)節(jié)球面凹模壓入外套的深度。本發(fā)明還提供一種利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法，具體步驟如下
(I)混合金屬粉末將純度為99. 9%、目數(shù)為80—400的金屬鋁粉末和純度為99. 9%、目
數(shù)為200— 400的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占2(Γ80%的比例，裝入粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料。(2)裝粉將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)。(3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力3 5MPa、溫度580 620 °C下燒結(jié)30 100 min。(4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具連同燒結(jié)好的粉末合金藥型罩一同取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模。(5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，用刷子除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。
本發(fā)明的一種利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法，其突出優(yōu)點(diǎn)在于可以根據(jù)具體需要靈活地調(diào)節(jié)金屬鐵粉和金屬鋁粉原料的重量比例，以便調(diào)節(jié)粉末合金藥型罩的密度；可以制備出近凈成形的粉末合金藥型罩，并能減少原料的損耗和機(jī)加工處理，降低了成本；可以使制備工藝流程簡單，操作方便，省時(shí)省力，制備周期縮短。


圖1是本發(fā)明中用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具示意 圖2是本發(fā)明熱壓模具中球面凸模示意 圖3是本發(fā)明熱壓模具中球面凹模示意 圖4是本發(fā)明熱壓模具中托盤示意 圖5是本發(fā)明熱壓模具中裝粉帽示意 圖6是本發(fā)明熱壓模具中外套示意圖；圖7是本發(fā)明熱壓模具中限高板俯視圖8是本發(fā)明中鋁鐵合金藥型罩的外形示意圖；其中，1. 球面凸模5.外套2.球面凹模6.限高板3.托盤7.裝粉孔4.裝粉帽8.限高板槽
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做如下詳述
圖1是本發(fā)明中用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具示意圖。如圖1所示，用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具包括球面凸模I (圖2)、球面凹模2(圖3)、托盤3 (圖4)、裝粉帽4 (圖5)、外套5 (圖6)和限高板6 (圖7)。除限高板6使用T45或者其他調(diào)質(zhì)鋼外，其余部分均用4Crl4MioV或者其它模具鋼，熱處理后磨光至R0. 8(R :粗糙度)，其余表面為Rl. 6 (1 :粗糙度)。在使用時(shí)將球面凸模I和托盤3拼裝在一起，之后連同球面凹模2分別從外套5兩端壓入至合適位置；把限高板6插入球面凹模2側(cè)面的環(huán)形限高板槽8 (圖3)中，將墊片置于限高板6和外套5之間以固定球面凹模2壓入外套5的深度；從球面凹模2的裝粉孔7 (圖3)裝入所需金屬粉末后，將裝粉帽4和球面凹模2拼裝在一起；取出墊片，進(jìn)行制備粉末藥型罩的燒結(jié)操作。利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的具體步驟
(I)混合金屬粉末將純度為99. 9%、80目的金屬鋁粉末和純度為99. 9%,325目的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占30%的比例，裝入 粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料。(2)裝粉將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)。(3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入附圖2的燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力5 MPa/cm2、溫度600 °C下燒結(jié)90 min。(4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模，獲得鋁鐵合金藥形罩，見附圖8。(5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，用刷子除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。圖8是本發(fā)明中鋁鐵合金藥型罩的外形示意圖
實(shí)施例2
所用熱壓模具與具體實(shí)施例I相同。利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的具體步驟
Cl)混合金屬粉末將純度為99. 9%,200目的金屬鋁粉末和純度為99. 9%,200目的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占50%的比例，裝入粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料。(2)裝粉將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)。(3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入附圖2的燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力4 MPa/cm2、溫度600 °C下燒結(jié)60min。(4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模，獲得鋁鐵合金藥形罩，見附圖8。(5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，用刷子除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。圖8是本發(fā)明中鋁鐵合金藥型罩的外形示意圖.
實(shí)施例3
所用熱壓模具與具體實(shí)施例I相同。利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的具體步驟
Cl)混合金屬粉末將純度為99. 9%,325目的金屬鋁粉末和純度為99. 9%,325目的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占70%的比例，裝入粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料。(2)裝粉將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)。(3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入附圖2的燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力3 MPa/cm2、溫度620 °C下燒結(jié)30 min。(4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模，獲得鋁鐵合金藥形罩，見附圖8。(5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，用刷子除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。圖8是本發(fā)明中鋁鐵合金藥型罩的外形示意圖
實(shí)施例4
所用熱壓模具與具體實(shí)施例I相同。利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的具體步驟
Cl)混合金屬粉末將純度為99. 9%,325目的金屬鋁粉末和純度為99. 9%,325目的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占75%的比例，裝入粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料。(2)裝粉將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)。(3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入附圖2的燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力3 MPa/cm2、溫度620 °C下燒結(jié)30min。(4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模，獲得鋁鐵合金藥形罩，見附圖8。(5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，用刷子除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。圖8是本發(fā)明中鋁鐵合金藥型罩的外形示意圖。
權(quán)利要求
1.一種用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，它是由球面凸模(I)、球面凹模(2)、托盤(3)、裝粉帽(4)、外套(5)和限高板(6)組成，其特征在于在使用時(shí)將球面凸模(I)和托盤(3)拼裝在一起，之后連同插入限高板(6)的球面凹模(2)分別從外套(5)兩端壓入至合適位置，從球面凹模(2)的裝粉孔(7)裝入所需金屬粉末后，將裝粉帽(4)和球面凹模(2)拼裝在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述球面凸模(I)是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，球面在熱處理后磨光至粗糙度R為0.8，其余表面為Rl. 6 ;球面凸模在使用時(shí)和托盤(3)拼裝在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述球面凹模(2)是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，上面開有階梯式的裝粉孔(7)，側(cè)面開有環(huán)形限高板槽(8)，凹球面和側(cè)面在熱處理后磨光至R0.8，其余表面為R1.6;球面凹模在使用時(shí)和裝粉帽(4)、限高板(6 )拼裝在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述托盤(3)是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，托盤外側(cè)面、內(nèi)孔表面以及上表面在熱處理后磨光至RO. 8，其余表面為Rl. 6 ;托盤在使用時(shí)和球面凸模(I)拼裝在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述的裝粉帽(4)是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，裝粉帽在使用時(shí)和球面凹模(2)拼裝在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述的外套(5)是用4Crl4MoV或者其他模具鋼加工而成，內(nèi)表面在熱處理后磨光至R0. 8，其余表面為Rl. 6 ;使用時(shí)將拼裝好的球面凸模(I)和托盤(3)與球面凹模(2)分明別從兩端壓入其中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，其特征在于所述的限高板(6)是用T45或者其他調(diào)質(zhì)鋼加工而成，一側(cè)有方便夾取的通孔，表面粗糙度為Rl. 6 ;限高板在使用時(shí)插入球面凹模(2)側(cè)面的環(huán)形限高板槽(8)內(nèi)，用以控制、調(diào)節(jié)球面凹模壓入外套(5)的深度。
8.一種利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法，其特征在于，采用所述的用于制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具，該方法包括以下步驟 (1)混合金屬粉末將純度為99.9%、目數(shù)為80—400的金屬鋁粉末和純度為99. 9%、目數(shù)為200— 400的金屬鐵粉末按照鋁粉重量百分比占2(T80%的比例，裝入粉末混合機(jī)中混合30 min，獲得混合均勻金屬鋁鐵粉末原料； (2)裝粉:將混合好的上述金屬粉末原料裝入表面均勻連續(xù)涂有石墨聚乙烯醇漿料薄層的上述熱壓模具中，要求在裝入過程中不斷敲打模具外側(cè)，以使模具內(nèi)金屬粉末分布均勻密實(shí)； (3)燒結(jié)將裝完粉的模具放入燒結(jié)爐中，通入還原性或者惰性氣體，在壓力3 5MPa、溫度580 620 °C下燒結(jié)30 100 min ； (4)脫模當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)的溫度降到室溫后，將模具取出，用脫模棒和脫模套在壓力機(jī)上進(jìn)行脫模，獲得鋁鐵合金藥形罩； (5)后續(xù)處理對(duì)得到的鋁鐵合金藥型罩，除掉粘結(jié)在表面的石墨粉，進(jìn)行簡單的機(jī)加工以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用熱壓模具制備鋁鐵合金藥型罩的方法。首先利用制備鋁鐵合金藥型罩的熱壓模具球面凸模(1)、球面凹模(2)、托盤(3)、裝粉帽(4)、外套(5)和限高板(6)，完成高純度的金屬鋁粉和金屬鐵粉原料的成型；然后將裝有粉料的模具放入燒結(jié)爐中，在一定溫度、壓力、保護(hù)氣氛下燒結(jié)；最后經(jīng)冷卻脫膜，制成鋁鐵合金藥型罩。通過本發(fā)明的方法，可以制備出性能良好，尺寸精確的鋁鐵合金藥型罩，減少了后續(xù)機(jī)加工量，節(jié)約了金屬粉末原料，降低了成本。
文檔編號(hào)B22F5/00GK102974822SQ20121053659
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者田文懷, 紀(jì)箴, 汲廣橋 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)