[发明专利]粉末金属模具填装

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月18日提交的名称为“粉末金属模具填装”的美国临时专利申请No.61/179,125和2009年7月15日提交的名称为“粉末金属模具填装”的美国临时专利申请No.61/225,799的权益。这两个申请的全部内容在此以参引的方式并入本文。

涉及联邦资助的研发声明

不适用。

技术领域

本发明涉及粉末金属部件及用于制造它们的工艺。具体地，本发明涉及一种使用粉末金属压制来制造具有复杂形状的零件的方法。

背景技术

粉末冶金术提供了形成金属零件的方法。通过粉末金属制造零件通常包括如下步骤：利用粉末金属粉末填装工具及模具组、使用该工具及模具组单轴向地压制金属粉末以形成粉末金属压坯、以及使该粉末金属压坯烧结以将粉末金属压坯的颗粒粘合到一起来形成最终的粉末金属零件。尽管最终的粉末金属零件通常并非完全致密，但是与使用其他金属加工技术制造的零件相比，粉末金属零件具有突出的尺寸精确度。

为了在粉末金属压坯中形成顶侧特征，在填装步骤与压制步骤之间，通过下工具构件的相对运动将来自模具的下部分的粉末金属向上传送。如果完成得当，则该粉末传送将粉末移动到模具腔内的适当位置处用于压制，而且同时在模具腔的沿压制方向的不同竖向柱体上将粉末填装与最终零件的比率保持在大约2∶1。如果粉末填装与最终零件的比率没有在零件的各个特征上全部被维持，则最终的零件可能具有不可接受的密度变化。

即使一些具有复杂形状的零件能够使用粉末冶金术来制造，但是某些几何形状不能够使用上述的技术制成为单个的零件。为了制造具有这些几何形状的粉末金属零件，零件的两个或更多个部分需要被单独地压制并且随后在压制之后接合到一起。但是，两个或更多个单独的压制步骤和接合步骤是耗时的、成本高的，并且可能需要相当数量的烧结后的二次操作。

因此，存在对形成具有复杂几何形状的粉末金属零件的方法的需求。

发明内容

公开了一种形成粉末金属压坯的方法。一工具组被采用，该工具组包括具有模具腔的模具、至少一个下工具构件和至少一个上工具构件。至少一个粉末进给斜道延伸穿过所述上工具构件中的一个。所述下工具构件插入所述模具腔内。在第一填装步骤中利用粉末金属来填装所述模具腔。随后降低所述上工具构件以限定出预压制腔。所述预压制腔包括在所述第一填装步骤期间填装有粉末金属的填装部分和尚未填装粉末金属的未填装部分。在第二填装步骤中经由延伸穿过所述至少一个上工具构件进入所述预压制腔内的所述至少一个粉末进给斜道利用粉末金属来填装所述预压制腔的所述未填装部分。沿着压制轴线压制粉末金属以形成粉末金属压坯。随后从模具腔取出所述粉末金属压坯。

所述第二填装步骤可以包括使用进给板组件使粉末金属从料斗系统往返于所述上工具构件中。所述进给板组件包括滑板，所述滑板具有形成在其中的至少一个计量体积的粉末腔。所述滑板能够在第一位置与第二位置之间移动。在所述第一位置，所述粉末腔位于所述料斗系统的下方以接收体积等于所述粉末腔的粉末金属填料。在所述第二位置，所述粉末腔被置为与所述上工具构件中的所述粉末进给斜道连通以允许粉末金属填料能够被进给到所述预压制腔。

在所述进给板组件与所述上工具构件之间可能还设有支承块。所述进给板组件可以设置在所述支承块的顶侧上而所述上工具构件可以附接到所述支承块的底侧。所述支承块可以包括至少一个粉末进给斜道，所述至少一个粉末进给斜道在所述滑板处于所述第二位置中时使所述滑板的所述粉末腔与所述上工具构件的所述粉末进给斜道连通。

所述滑板可以包括槽，其他上工具构件在所述滑板的所述第一位置和所述第二位置中时均延伸穿过所述槽。所述滑板可以具有多个粉末腔，所述多个粉末腔不与延伸穿过所述滑板中的所述槽的所述上工具构件共轴。

所述上工具构件中的所述粉末进给斜道可以相对于压制轴线成角度地延伸穿过所述上工具构件。