一种弯管的模具及成型方法

摘要

本申请公开了一种弯管模具，包括：上半模(1)、下半模(2)，以及设置在所述上半模(1)与下半模(2)之间的芯杆(3)，所述芯杆(3)与所述上半模(1)、下半模(2)之间形成粉胚产品(4)的型腔，所述上半模(1)设有注射流道(11)。本申请还提供一种使用该模具的弯管成型方法。本申请利用粉末冶金注射成型方法，解决了硬质合金弯管难以成型的问题，所制备的弯管，耐磨性、耐腐蚀性、耐冲刷性超过现有产品，寿命更长，更换频次降低。

权利要求

1.一种硬质合金弯管模具，其特征在于，包括上半模(1)、下半模(2)，以及设置在所述上半模(1)与下半模(2)之间的芯杆(3)，所述芯杆(3)与所述上半模(1)、下半模(2)之间形成粉胚产品(4)的型腔，所述上半模(1)设有注射流道(11)；所述芯杆(3)包括可拆卸连接的弯曲段(31)、直线段(32)。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，还包括设置在所述上半模(1)上方，且具有料池(51)的盖板(5)，所述料池(51)与所述注射流道(11)相连通。

3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，还包括设置在所述盖板(5)上方的衬套(6)，所述衬套(6)具有与所述料池(51)相通的注射浇口(61)。

4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具还包括可拆卸的固定部件(7)，所述固定部件(7)将上半模(1)与下半模(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述固定部件(7)具体为销钉或螺钉中的任意一种，所述上半模(1)与下半模(2)设有与所述固定部件(7)相配合的通孔。

6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述固定部件(7)具体为卡扣或插销中的任意一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的模具，其特征在于，所述上半模(1)的注射流道(11)沿所述粉胚产品(4)的中心线均匀设置多个注射通孔。

8.根据权利要求7所述的模具，其特征在于，所述上半模(1)设有2-10个注射通孔。

9.使用权利要求1-8中任一项所述的模具的弯管成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将硬质合金粉末与成型剂混合均匀，制粒；

2)将步骤1)所得粒状原料加热后注射入所述模具中，注射完成后，将模具拆卸，取出粉胚产品(4)；

3)将粉胚产品(4)脱脂、烧结，得到硬质合金弯管，在硬质合金弯管表面焊接钢件，得到复合弯管；

其中，所述步骤3)中，所述烧结采用压力烧结的方法，具体参数为：。

说明书

一种弯管的模具及成型方法

技术领域

[0001] 本申请涉及硬质合金制备技术领域，特别是涉及一种弯管的模具及成型方法。

背景技术

[0002] 弯管是管道安装中常用的一种连接用管件，用于管道拐弯处的连接，用来改变管道的方向。在石油、天然气或者选矿、化工等行业的实际作业中，由于作业环境的特殊性，需要使用大量的管道作为输送载体，那么就需要大量的弯管来改变流体的方向。管道中弯管的磨损最为严重，因此弯管必须具有良好的耐磨、耐腐蚀及抗冲击韧性等。

[0003] 目前，现有技术中常见的弯管一般为铸钢结构，其耐磨性差，在长期恶劣的作业环境中，易腐蚀，大大缩短其使用寿命，增加更换弯管的频率，降低工作效率的同时也加大成本的投入。

[0004] 如何提高弯管的耐磨、耐腐蚀及抗冲击韧性，从而提高弯管的使用寿命是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供一种弯管的模具；本发明的第二个目的为提供一种使用该模具的弯管成型方法；本发明利用粉末冶金注射成型方法，解决了硬质合金弯管难以成型的问题，所制备的弯管，耐磨性、耐腐蚀性、耐冲刷性超过现有产品，寿命更长，更换频次降低。

[0006] 本发明提供的技术方案如下：

[0007] 一种弯管模具，包括上半模、下半模，以及设置在所述上半模与下半模之间的芯杆，所述芯杆与所述上半模、下半模之间形成粉胚产品的型腔，所述上半模设有注射流道。

[0008] 优选地，还包括设置在所述上半模上方，且具有料池的盖板，所述料池与所述注射流道相连通。

[0009] 优选地，还包括设置在所述盖板上方的衬套，所述衬套具有与所述料池相通的注射浇口。

[0010] 优选地，所述模具还包括可拆卸的固定部件，所述固定部件将上半模与下半模固定连接。

[0011] 优选地，所述固定部件具体为销钉或螺钉中的任意一种，所述上半模与下半模设有与所述固定部件相配合的通孔。

[0012] 优选地，所述固定部件具体为卡扣或插销中的任意一种。

[0013] 优选地，所述芯杆包括可拆卸连接的弯曲段、直线段。

[0014] 优选地，所述上半模的注射流道沿所述粉胚产品的中心线均匀设置多个注射通孔。

[0015] 优选地，所述上半模设有2-10个注射通孔。

[0016] 本发明还提供使用上述模具的弯管成型方法，包括以下步骤：

[0017] 1)将硬质合金粉末与成型剂混合均匀，制粒；

[0018] 2)将步骤1)所得粒状原料加热后注射入所述模具中，注射完成后，将模具拆卸，取出粉胚产品；

[0019] 3)将粉胚产品脱脂、烧结，得到硬质合金弯管，在硬质合金弯管表面焊接钢件，得到复合弯管。

[0020] 本发明的弯管模具采用可拆卸的分体结构设计，由上半模、下半模、芯杆组成，还可以设置盖板、衬套。芯杆设置在上半模与下半模之间，芯杆与上半模、下半模之间形成粉胚产品的型腔。使用本发明的模具，可以直接注射成型中空的、具有弧度的弯管。注射时，硬质合金粉末与成型剂制成的粒状原料加热后，从衬套的注射浇口进入料池中，然后进入注射流道中，流入粉胚产品的型腔中，形成粉胚产品，经脱脂、烧结后，再与钢件焊接，得到内层为硬质合金、外层为钢件的复合弯管，使用注射成型的方法制备的合金产品，可以进一步提高弯管的耐磨、耐冲蚀，同时具有良好的抗冲击韧性，可以延长弯管的使用寿命，减少更换弯管的频率，提高工作效率，并且降低成本。

[0021] 烧结的硬质合金弯管具有很强的耐磨损、耐腐蚀性能，但是硬质合金易脆，所以，在合金弯管的表面焊接钢件，即在弯管外面焊接一个钢件套，形成钢件与硬质合金的结合，进一步保证了弯管的性能。

[0022] 本发明的模具，以及使用该模具的成型方法，所制得的弯管单重可达3kg，直径最大ф90*350mm。

[0023] 本发明的弯管模具及成型方法，坚硬以下优点：

[0024] 1、利用粉末冶金注射成型方法，解决了硬质合金弯管难以成型的问题。

[0025] 2、利用注射成型方法制备的弯管，尺寸净近成型，余量少，产品成本低，解决薄壁产品易变形、易裂纹问题

[0026] 3、本发明制备的弯管，耐磨性、耐腐蚀性、耐冲刷性超过现有产品，寿命更长，更换频次降低。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明实施例中模具的结构示意图；

[0029] 图2为本发明实施例中模具上半模的结构示意图一；

[0030] 图3为本发明实施例中模具上半模的结构示意图二；

[0031] 图4为本发明实施例中模具下半模的结构示意图；

[0032] 图5为本发明实施例中模具芯杆的弯曲段结构示意图；

[0033] 图6为本发明实施例中模具芯杆的直线段结构示意图；

[0034] 附图标记：1-上半模；11-注射流道；2-下半模；3-芯杆；31-弯曲段；32-直线段；4-粉胚产品；5-盖板；51-料池；6-衬套；61-注射浇口；7-固定部件；

具体实施方式

[0035] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0036] 请如图1至图6所示，本发明实施例提供一种弯管模具，包括上半模1、下半模2，以及设置在所述上半模1与下半模2之间的芯杆3，所述芯杆3与所述上半模1、下半模2之间形成粉胚产品4的型腔，所述上半模1设有注射流道11。

[0037] 本发明实施例中，还包括设置在所述上半模1上方，且具有料池51的盖板5，所述料池51与所述注射流道11相连通。

[0038] 本发明实施例中，还包括设置在所述盖板5上方的衬套6，所述衬套6具有与所述料池51相通的注射浇口61。

[0039] 本发明的弯管模具采用可拆卸的分体结构设计，由上半模1、下半模2、芯杆3组成，还可以设置盖板5、衬套6。芯杆3设置在上半模1与下半模2之间，芯杆3与上半模1、下半模2之间形成粉胚产品4的型腔。使用本发明的模具，可以直接注射成型中空的、具有弧度的弯管。注射时，硬质合金粉末与成型剂制成的粒状原料加热后，从衬套6的注射浇口61进入料池51中，然后进入注射流道11中，流入粉胚产品4的型腔中，形成粉胚产品，经脱脂、烧结后，再与钢件焊接，得到内层为硬质合金、外层为钢件的复合弯管，使用注射成型的方法制备的合金产品，可以进一步提高弯管的耐磨、耐冲蚀，同时具有良好的抗冲击韧性，可以延长弯管的使用寿命，减少更换弯管的频率，提高工作效率，并且降低成本。

[0040] 本发明实施例中，所述模具还包括可拆卸的固定部件7，所述固定部件7将上半模1与下半模2固定连接。

[0041] 作为本发明实施例的一个优选，所述固定部件7具体为销钉或螺钉中的任意一种，所述上半模1与下半模2设有与所述固定部件7相配合的通孔。

[0042] 作为本发明实施例的另一个优选，所述固定部件7具体为卡扣或插销中的任意一种。

[0043] 本发明的模具通过固定部件7固定连接。通常将固定部件7设置成销钉，并在上半模1、下半模2上分别设置与销钉相配套的通孔。采用销钉固定模具，在粉胚产品4成型后可以方便快捷的拆除销钉，从而拆除模具，取出粉胚产品4。此外，还可以使用螺钉进行固定，或者上半模、下半模上设置卡扣或插销等方式将模具固定。

[0044] 本发明实施例中，所述芯杆3包括可拆卸连接的弯曲段31、直线段32。

[0045] 在优选的实施方式中，本发明模具中的芯杆3包括弯曲段31、直线段32。由于模具注射成型的弯管具有一定的弧度，向支撑弯管中空结构成型的芯杆3设为两部分，便于在模具拆卸时，将芯杆3从粉胚产品4中拆出，同时可以避免碰撞或损坏粉胚产品4。

[0046] 本发明实施例中，所述上半模1的注射流道11沿所述粉胚产品4的中心线均匀设置多个注射通孔。

[0047] 本发明实施例中，所述上半模1设有2-10个注射通孔。

[0048] 在优选的实施方式中，上半模1的注射流道11沿粉胚产品4的中心线均匀设置多个注射通孔，根据产品的尺寸，可以设置2-10个、优选3-5个注射通孔，在注射成型时，使得原料可以均匀的流入型腔中，加速型腔的成型，同时使获得的粉胚产品4更加均一，从而使最终制备的合金产品质量更好。

[0049] 本发明还提供使用上述模具的弯管成型方法，包括以下步骤：

[0050] 1)将硬质合金粉末与成型剂混合均匀，制粒；

[0051] 2)将步骤1)所得粒状原料加热后注射入所述模具中，注射完成后，将模具拆卸，取出粉胚产品4；

[0052] 3)将粉胚产品4脱脂、烧结，得到硬质合金弯管，在硬质合金弯管表面焊接钢件，得到复合弯管。

[0053] 烧结的硬质合金弯管具有很强的耐磨损、耐腐蚀性能，但是硬质合金易脆，所以，在合金弯管的表面焊接钢件，即在弯管外面焊接一个钢件套，形成钢件与硬质合金的结合，进一步保证了弯管的性能。

[0054] 本发明的模具，以及使用该模具的成型方法，所制得的弯管单重可达3kg，直径最大ф90*350mm。

[0055] 本发明的弯管模具及成型方法，坚硬以下优点：

[0056] 1、利用粉末冶金注射成型方法，解决了硬质合金弯管不能成型的问题。

[0057] 2、利用注射成型方法制备的弯管，尺寸净近成型，余量少，产品成本低，解决薄壁产品易变形、易裂纹问题

[0058] 3、本发明制备的弯管，耐磨性、耐腐蚀性、耐冲刷性超过现有产品，寿命更长，更换频次降低。

[0059] 实施例1模具注射成型弯管

[0060] 模具包括上半模1、下半模2，以及设置在所述上半模1与下半模2之间的芯杆3，所述芯杆3与所述上半模1、下半模2之间形成粉胚产品4的型腔，所述上半模1设有注射流道11。还包括设置在所述上半模1上方，且具有料池51的盖板5，所述料池51与所述注射流道11相连通。还包括设置在所述盖板5上方的衬套6，所述衬套6具有与所述料池51相通的注射浇口61。还包括可拆卸的固定部件7，固定部件7将上半模1与下半模2固定连接，本实施例中固定部件7为销钉。

[0061] 芯杆3包括可拆卸连接的弯曲段31、直线段32。

[0062] 上半模1的注射流道11沿所述粉胚产品4的中心线均匀设置5个注射通孔。

[0063] 使用该模具注射成型的方法，包括以下步骤：

[0064] 1)将93.8％WC、0.2％TaC、6％Co按比例混合，在乙醇中球磨36h。然后使用Z型干燥器干燥8h。向干燥后的合金粉末中加入石蜡、聚乙烯作为成型剂，使用高速混合器充分混合均匀。然后将混匀的原料放入破碎机中制粒，颗粒大小40目。

[0065] 本发明的弯管成型方法，先将合金粉末的硬质相、粘接相按比例混合，在醇类介质(如乙醇)中球磨24-72h，优选球磨30-40h。然后进行干燥，可以使用Z型干燥器干燥，干燥时间为5-15h，优选6-10h。向干燥后的合金粉末中加入成型剂，使用高速混合器等装置充分混合均匀。然后将混匀的原料放入破碎机中制粒，颗粒大小30-50目。

[0066] 市面上常用的硬质合金粉末，在加入注射成型的添加剂(如发泡剂等)满足注射成型的要求的，均可以使用本发明提供的模具及方法。

[0067] 2)将所得的粒状原料加热后注入模具中，注射成型的具体参数为：注射温度130-150℃，注射压力50-70Mpa，注射速度30-50ml/s，保压时间1-2s。注射完成后，将模具拆卸，取出粉胚产品4。

[0068] 3)将粉胚产品4浸泡在汽油中12-24h脱脂，去除成型剂。然后将脱脂后的粉胚产品4进行烧结。本发明采用压力烧结的方法，具体参数为：

[0069]

[0070]

[0071] 烧结的硬质合金弯管表面焊接钢件，形成复合弯管。

[0072] 本发明中，注射完成后，将模具拆卸，取出粉胚产品4。将粉胚产品4浸泡在有机溶剂(如汽油)中10-40h、优选12-24h脱脂，去除成型剂。然后将脱脂后的粉胚产品4进行烧结。其中，升温时间是指升温到该烧结温度所需的时间，例如在250℃保温30min后，在100min内升温至350℃，升温速率为1℃/min；在350℃保温30min后，在120min内升温至430℃，升温速率0.67℃/min。烧结温度的变化幅度与升温时间的不同，则升温速率也会不同。烧结气氛先使用氢气，然后在1250℃时抽真空烧结，之后通入氩气。烧结时，随着温度的上升和时间的延长，颗粒相互键连，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界逐渐较少，通过物质的传递，粉胚产品的总体积收缩，密度增加，最终形成坚硬的合金弯管烧结体。本发明的烧结方法，可以减少成型体中的气孔，增强颗粒之间的结合，提高成品的机械强度。

[0073] 烧结的硬质合金弯管具有很强的耐磨损、耐腐蚀性能，但是硬质合金易脆，所以，在合金弯管的表面焊接钢件，即在弯管外面焊接一个钢件套，形成钢件与硬质合金的结合，进一步保证了弯管的性能。

[0074] 本发明的模具，以及使用该模具的成型方法，所制得的弯管单重可达3kg，直径最大ф90*350mm。

[0075] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。