粉末冶金产品的注射成型装置的制作方法

1.本实用新型属于粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种粉末冶金产品的注射成型装置。


背景技术：

2.目前，常采用注射成型装置制作钛或钛合金的粉末冶金产品，但是由于钛的活性比较高，容易和其他物质反应，所以钛和钛合金的粉末冶金产品在用模具注射成型时容易和其他物质发生反应，尤其容易和空气中的氧气发生反应，造成产品报废，影响良率，甚至会引起燃烧和爆炸，所以在钛和钛合金的粉末冶金产品在模具注射成型时存在注射件良率较低和生产安全隐患问题，严重制约钛和钛合金产品在粉末冶金领域的应用。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种粉末冶金产品的注射成型装置。
4.本实用新型实施例的粉末冶金产品的注射成型装置，包括：加料斗，所述加料斗具有料仓；模具，所述模具内具有型腔和顶针室，所述模具设有与型腔连通的第一吹气口和第一排气口、与顶针室连通的第二吹气口和第二排气口；吹气设备，所述吹气设备用于通过所述第一吹气口和所述第二吹气口分别向所述型腔和所述顶针室内吹入惰性气体；抽真空设备，所述抽真空设备用于通过所述第一排气口和所述第二排气口抽气。
5.本实用新型实施例提供的粉末冶金产品的注射成型装置利用吹气设备和抽真空设备配合，将模具内的型腔和顶针室中的空气置换为惰性气体，避免钛及钛合金与氧气接触，解决产品氧化、燃烧和爆炸的风险，将注射过程中的安全隐患降到最低，同时也提高了产品良率和模具寿命。
6.在一些实施例中，所述加料斗设有与所述料仓连通的进气口和出气口，所述吹气设备还用于通过所述进气口向所述料仓内吹入惰性气体，所述出气口用于排出多余气体。
7.在一些实施例中，所述进气口靠近所述加料斗底部的落料口设置，所述出气口设在所述加料斗的顶部。
8.在一些实施例中，所述出气口的直径为所述进气口的直径的两倍。
9.在一些实施例中，所述第一排气口设在与所述第一吹气口相对的一侧，所述第二排气口设在与所述第二吹气口相对的一侧。
10.在一些实施例中，所述模具包括前模和后模，所述前模和所述后模限定出所述型腔，所述模具限定出与所述型腔连通的进气通道和抽气通道，所述进气通道连通所述第一吹气口，所述抽气通道连通所述第一排气口。
11.在一些实施例中，包括第一密封圈，所述第一密封圈配合在所述前模和所述后模之间。
12.在一些实施例中，所述吹气设备包括气源、出气管、调压阀和电磁阀，所述出气管
与所述气源相连，所述调压阀与所述电磁阀设在所述出气管上，所述调压阀用于调节气压，所述电磁阀用于控制所述出气管的开闭。
13.在一些实施例中，所述惰性气体为氮气、氩气或氮气与氩气的混合气体。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例中的模具的俯视图(部分透视)。
15.图2是图1中a-a剖面图。
16.图3是图1中b-b剖面图。
17.图4是本实用新型实施例中的模具的一部分的结构示意图。
18.图5是本实用新型实施例中的模具的另一部分的结构示意图。
19.图6是本实用新型实施例中加料斗的结构示意图。
20.图7是图6的正视图。
21.图8是图7的c-c剖面图。
22.图9是本实用新型实施例中吹气设备的示意图。
23.图10是本实用新型实施例中注射成型方法的流程图。
24.附图标记：
25.注射成型装置1、
26.加料斗10、料仓11、进气口12、出气口13、落料口14、
27.模具20、型腔21、第一吹气口211、第一排气口212、顶针室22、第二吹气口221、第二排气口222、前模架231、前模仁232、后模架241、后模仁242、流道25、进料通道26、第一进气通道271、第一抽气通道272、第二进气通道273、第二抽气通道274、模脚281、底板282、顶针283、弹簧284、顶针面板285、顶针底板286、顶杆287、
28.吹气设备30、气源31、出气管32、调压阀33、电磁阀34、
29.第一密封圈41、第二密封圈42。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
31.下面根据图1-图9描述本实用新型实施例中的粉末冶金产品的注射成型装置1的基本结构。注射成型装置1包括加料斗10、模具20、吹气设备30和抽真空设备(图中未示出)。下文均以粉末冶金产品为钛和钛合金的粉末冶金产品为例描述本实用新型的实施例。
32.加料斗10具有料仓11，料仓11用于储存钛和钛合金的粉末，加料斗10用于向模具输料。模具20内具有型腔21和顶针室22。型腔21用于注射成型产品的注射成型，顶针室22用于容置将成型产品顶出型腔21的顶针。模具20设有与型腔21连通的第一吹气口211和第一排气口212、与顶针室22连通的第二吹气口221和第二排气口222。
33.吹气设备30用于通过第一吹气口211和第二吹气口221分别向型腔21和顶针室22内吹入惰性气体。惰性气体充满型腔21和顶针室22，避免钛和钛合金的粉末与空气接触发生氧化反应。可选地，惰性气体可以为氮气、氩气或氮气与氩气的混合气体。抽真空设备用
于通过第一排气口212和第二排气口222抽气，将型腔21和顶针室22内的气体(空气或惰性气体)抽出。
34.本实用新型实施例提供的粉末冶金产品的注射成型装置利用吹气设备和抽真空设备配合，将模具内的型腔和顶针室中的空气置换为惰性气体，避免钛及钛合金与氧气接触，解决产品氧化、燃烧和爆炸的风险，将注射过程中的安全隐患降到最低，同时也提高了产品良率和模具寿命。
35.下面以图1-图9描述本实用新型提供的一个具体实施例中的注射成型装置1。
36.注射成型装置1包括加料斗10、模具20、吹气设备30和抽真空设备(图中未示出)。
37.加料斗10呈倒锥形，加料斗10的底端设有落料口14，落料口14与料仓11连通用于出料。如图6-8所示，加料斗10还设有与料仓11连通的进气口12和出气口13。吹气设备30还用于通过进气口12向料仓11内吹入惰性气体，出气口13用于排出多余气体。
38.进一步地，为了使惰性气体对料仓11内的空气进行更完全的置换，进气口12靠近落料口14设置，出气口13设在加料斗10的顶部。惰性气体从底部的进气口12进入，通过置换，空气从料仓11顶部的出气口13排出，从而避免料仓11内的粉末与氧气接触发生氧化、燃烧和甚至爆炸的风险。在一个优选实施例中，出气口13的直径为进气口12的直径的两倍。
39.模具20包括前模和后模，前模和后模限定出型腔21。具体地，如图1-图5所示，前模包括前模架231、前模仁232，后模包括后模架241、后模仁242，前模仁232嵌设在前模架231中，后模仁242嵌设在后模架241中，前模架231与后模架241相抵，前模仁232与后模仁242相抵限定出型腔21以及用于粉末物料流通的流道25。本实施例中的模具20限定出四个型腔21，即模具20可以同时注塑出多个产品，流道25将四个型腔21彼此连通。前模架231和前模仁232上共同设有用于进料的进料通道26，进料通道26与流道25连通，粉末物料通过进料通道26进入流道25中，进而进入若干型腔21。
40.为了提高本实施例中模具20的密封性能，更好地避免钛和钛合金粉末与氧气接触，如图2所示，本实施例中的模具20包括第一密封圈41，第一密封圈41配合在前模架231和后模架241之间。
41.如图2所示，模具20限定出与型腔21连通的第一进气通道271和第一抽气通道272。具体地，第一进气通道271的一端与流道25连通，通过流道25与型腔21连通，第一进气通道271的另一端开设于模具20的侧面与第一吹气口211连通。第一抽气通道272的一端与流道25连通，通过流道25与型腔21连通，第一抽气通道272的另一端开设于模具20的侧面与第一排气口212连通。在注射成型之前，抽真空设备通过第一排气口212和第一抽气通道272将空气从型腔21内抽出，惰性气体从第一吹气口211进入第一进气通道271中，进入流道25及型腔21中并充满型腔21，抽气孔设备再通过第一排气口212和第一抽气通道272将惰性气体从型腔21内抽出。
42.如图2所示，第一排气口212设在与第一吹气口211相对的一侧。作为示例，如图1和图5所示，第一进气通道271与流道25连通的一端开口与第一抽气通道272与流道25连通的一端开口相对，从而保证将型腔21内的气体均匀抽出，避免死角存在。
43.模具20包括模脚281、底板282和顶针组件，模脚281为框式，模脚281与后模架241的下表面相抵，底板282与模脚281的底端相抵限定出顶针室22。顶针组件包括顶针283、弹簧284、顶针面板285、顶针底板286、顶杆287。弹簧284、顶针面板285、顶针底板286均位于顶
针室22内。顶针底板286与底板282的上表面相抵，顶针面板285与顶针底板286的上表面相抵，弹簧284的一端与顶针面板285的上表面相抵，另一端与后模架241的下表面相抵，顶针283的底端嵌入顶针面板285中，并向上穿过后模架241和后模仁242延伸到型腔21。顶杆287从底板282下方伸入顶针室22内与顶针面板285的下表面相抵。注塑产品成型后，顶杆287带动顶针面板285向上移动，带动顶针283向上将产品顶出。
44.为了提高本实施例中模具20的密封性能，更好地避免钛和钛合金粉末与氧气接触，如图2所示，本实施例中的模具20包括第二密封圈42，第二密封圈42配合在顶针底板286与底板282之间，防止漏气。
45.如图2所示，模脚281的侧壁上开设有贯穿的第二进气通道273和第二抽气通道274，第二进气通道273和第二抽气通道274相对。第二进气通道273的一端与第二吹气口221连通，另一端与顶针室22连通，第二抽气通道274的一端与第二排气口222连通，另一端与顶针室22连通。第二排气口222设在与第二吹气口221相对的一侧，从而保证将顶针室22内的气体均匀抽出，避免死角存在。
46.如图9所示，吹气设备30包括气源31、出气管32、调压阀33和电磁阀34，调压阀33与电磁阀34设在出气管32上。出气管32与气源31相连通，气源31用于提供压力在0.2-0.8mpa的惰性气体(氮气或氩气)。
47.调压阀33用于调节气压，电磁阀34用于控制出气管32的开闭。出气管32与加料斗10的进气口12、模具20的第一吹气口211和第二吹气口221相连通。
48.参考图10，本实用新型的另一方面实施例提供了一种粉末冶金产品的注射成型方法，采用上述任一项实施例中的注射成型装置进行注射成型，具体地：注射成型方法包括：
49.步骤1：吹气设备30启动，通过加料斗10上的进气口12向料仓11中吹入惰性气体，将料仓11中的空气进行置换，多余气体从加料斗10顶部的出气口13排出，该步骤属于注射前的准备，通过惰性气体对钛及钛合金的金属粉末喂料进行保护，防止其与空气进行反应，并且吹气设备可以保持常开状态；
50.步骤2：模具1和顶针室22内的空气20合模，抽真空设备启动，通过第一排气口212和第二排气口222将型腔2抽出，该步骤使型腔21和顶针室22保持真空状态，防止空气和钛及钛合金进行反应；
51.步骤3：吹气设备30通过第一吹气口211和第二吹气口221向型腔21和顶针室22内吹入惰性气体；
52.步骤4：抽真空设备启动，通过第一排气口212和第二排气口222将型腔21和顶针室22内的惰性气体抽出，以便与产品的注射；
53.步骤5：料仓11中材料注射入型腔21中，冷却成型；
54.步骤6：模具30开模，模具30的顶针将成型产品顶出。
55.本实用新型实施例提供了如下五个方案进行注射成型以考察对产品不良率的影响。
56.方案一：
57.在加料斗10中加入钛的喂料；
58.模具20合模；
59.抽真空：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的空气抽出，使模具
20真空度达到10kpa以下，第一排气口212主要抽出型腔21内部的空气，第二排气口222主要抽出顶针室22内部的空气；
60.通过产品注射、产品保压、产品冷却、材料塑化、模具开模、产品顶出而得到想要的注射件。
61.方案二：
62.在加料斗10中加入钛的喂料；
63.模具20合模；
64.抽真空1：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的空气抽出，使模具20真空度达到10kpa以下；
65.吹气：通过第一吹气口211将氮气吹入型腔21，通过第二吹气口221将氮气吹入顶针室22，使模具20内部残留的空气得到稀释，气体的压力设定在0.1到0.3mpa；
66.抽真空2：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的氮气抽出，使真空度达到10kpa以下，抽真空2的主要作用是：
①
将模具20抽成负压状态，方便产品注射，
②
将经过氮气稀释的残留的空气抽掉，让模具20内部的氧气成分接近于0；
67.通过产品注射、产品保压、产品冷却、材料塑化、模具开模、产品顶出而得到想要的注射件。
68.方案三：
69.从加料斗10底部进气口12吹入氮气，多余的空气和氮气从顶部的出气口13溢出，气体的压力设定在0.02到0.1mpa，保持吹气动作为常开状态；
70.在加料斗10中加入钛的喂料；
71.模具20合模；
72.抽真空1：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的空气抽出，使模具20真空度达到10kpa以下；
73.吹气：通过第一吹气口211将氮气吹入型腔21，通过第二吹气口221将氮气吹入顶针室22，使模具20内部残留的空气得到稀释，气体的压力设定在0.1到0.3mpa；
74.抽真空2：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的氮气抽出，使真空度达到10kpa以下；
75.通过产品注射、产品保压、产品冷却、材料塑化、模具开模、产品顶出而得到想要的注射件。
76.方案四：
77.从加料斗10底部进气口12吹入氩气，多余的空气和氩气从顶部的出气口13溢出，气体的压力设定在0.02到0.1mpa，保持吹气动作为常开状态；
78.在加料斗10中加入钛的喂料；
79.模具20合模；
80.抽真空1：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的空气抽出，使模具20真空度达到10kpa以下；
81.吹气：通过第一吹气口211将氩气吹入型腔21，通过第二吹气口221将氩气吹入顶针室22，使模具20内部残留的空气得到稀释，气体的压力设定在0.1到0.3mpa；
82.抽真空2：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的氩气抽出，使真空
度达到10kpa以下；
83.通过产品注射、产品保压、产品冷却、材料塑化、模具开模、产品顶出而得到想要的注射件。
84.方案五：
85.从加料斗10底部进气口12吹入50％的氮气和50％的氩气的混合气体，多余的空气和惰性气体从顶部的出气口13溢出，气体的压力设定在0.02到0.1mpa，保持吹气动作为常开状态；
86.在加料斗10中加入钛的喂料；
87.模具20合模；
88.抽真空1：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的空气抽出，使模具20真空度达到10kpa以下；
89.吹气：通过第一吹气口211将50％的氮气和50％的氩气的混合气体吹入型腔21，通过第二吹气口221将50％的氮气和50％的氩气的混合气体吹入顶针室22，使模具20内部残留的空气得到稀释，气体的压力设定在0.1到0.3mpa；
90.抽真空2：通过第一排气口212和第二排气口222将模具20内部的惰性气体抽出，使真空度达到10kpa以下；
91.通过产品注射、产品保压、产品冷却、材料塑化、模具开模、产品顶出而得到想要的注射件。
92.表1：不同方法对产品不良率的影响
[0093][0094]
如表1所示，与现有技术中未采取保护措施的方法相比，本实用新型实施例采用抽真空和惰性气体同时保护模具和料斗的方法，杜绝的钛及钛合金的喂料和氧气的接触，从而将注射过程中的安全隐患降到最低，大大降低了产品不良率。杜绝了产品燃烧和爆炸对模具造成的损伤，提高了模具寿命。
[0095]
通过采用本实用新型实施例提供的注射成型装置，可保证产品整个加工过程处在惰性气体保护的环境下，产品生产从加料到注射件产品成型都有惰性气体的保护，从而起到防止产品氧化的功能。
[0096]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限
制。
[0097]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0098]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0099]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0100]
在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0101]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。