一種縫紉機送布齒用模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種縫紉機送布齒用模具。
【背景技術(shù)】
[0002] 縫紉機送布齒是縫紉機的重要配件，多由金屬制成，要求外觀表面處理須良好，無 裂縫、損壞、毛邊、生銹及其他缺點，通常采用模具壓鑄成型的方法制造成型。壓鑄的基本工 藝過程是:金屬液先低速或高速鑄造充型進模具的型腔內(nèi)，模具有活動的型腔面，它隨著金 屬液的冷卻過程加壓鍛造，既消除毛坯的縮孔縮松缺陷，也使毛坯的內(nèi)部組織達到鍛態(tài)的 破碎晶粒。毛坯的綜合機械性能得到顯著的提高。傳統(tǒng)的壓鑄模具在進行壓鑄時通常操作 比較復(fù)雜，對工人操作技能要求高，壓鑄效率低，壓鑄完成后不能一次性快速脫模，影響工 作效率。
[0003] 因為合金鋼具有高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性 能，所以傳統(tǒng)的壓鑄模具一般使用合金鋼制成，但是合金鋼重量大，在使用過程中開模、合 模都需要較大的力，這給操作帶來了一定的難度和危險性。在實際生產(chǎn)中，為了降低成本， 一般使用較便宜的鋼材制作動模和靜模，在動模和靜模上挖空，嵌上由較好鋼材制作的動 模芯和靜模芯。在壓鑄過程中，需要將熱態(tài)金屬注入壓鑄模具的模芯中，造成壓鑄模具的模 腔溫度高，壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達l〇〇〇°C以上。這樣高的使用溫度一般的材料往往 難以承受。雖然承受高溫的主要是模芯，但是如果模芯外層的動模和靜模的散熱性不好，壓 鑄時的熱量無法散發(fā)出去，長此以往會對模芯造成損害，影響壓鑄質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種使用方便、工作效率 高、使用壽命長的縫紉機送布齒用模具。
[0005] 本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種縫紉機送布齒用模具，包括具有 注液口的動模和與動模相對設(shè)置的靜模，所述動模的型腔內(nèi)安裝動模芯，靜模的型腔內(nèi)安 裝靜模芯，靜模芯上位于四角的位置開有縱向通孔I，縱向通孔I內(nèi)活動安裝有動模芯推桿， 靜模芯的下方設(shè)有縱向的靜模芯推桿，其中，所述動模和靜模均由鋁合金復(fù)合材料制成，所 述鋁合金復(fù)合材料包括鋁合金基體和激光熔覆在鋁合金基體表面的陶瓷層。
[0006] 本發(fā)明在送布齒壓鑄完成后，靜模芯推桿推動靜模芯上移，將動模芯和靜模芯分 開，方便成型送布齒的取出，動模芯推桿推動動模芯，將靜模芯從靜模中推出，方便靜模芯 的更換及靜模的清理。
[0007] 動模和靜模均由鋁合金復(fù)合材料制成，鋁合金的密度小，所以制成的動模和靜模 質(zhì)量較輕，大大減輕了整個模具的質(zhì)量，無需很大的動力即可完成開模和合模的工作，減少 了能量消耗，也方便了工人操作，同時較輕的質(zhì)量也較少了危險性。一般鋁合金的硬度、強 度、抗沖擊性和耐磨性均不足，而在生產(chǎn)實際中，工件的失效通常是從表面開始的，因此，本 發(fā)明激光熔覆的方法在鋁合金基體表面生成一層陶瓷層，對動模和靜模進行表面改性強 化。陶瓷具有較高的強度、耐磨性和抗壓能力，將其復(fù)合在鋁合金基體的表面，可大大增加 動模和靜模的力學(xué)性能和機械性能。采用激光熔覆的方法生成陶瓷層，冷卻速度快，組織細 小，鋁合金基體變形小，陶瓷涂層致密并與鋁合金基底呈冶金結(jié)合的緊密結(jié)合狀態(tài)，使得本 發(fā)明的陶瓷層具有良好的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。而且不受零件形狀的限制，只要調(diào)整激光 束使之能夠掃描到所需的部位即可進行熔覆。
[0008] 作為優(yōu)選，所述鋁合金基體包括以下百分比質(zhì)量的組分，8-11 % Si，3.3-5.2 % Cu， 0.9-1.5 %Mg,0.2-0.4%Zn,0.7-0.8%Ni,0.12-0.20%Mn,0.3-0.5%Ti,0.08-0.12%C, 0.3-0.5%81，0.1-0.3^^6,5-12%多孔碳納米管，余量為41及不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 上述組分的鋁合金具有優(yōu)異的強度、硬度、伸長率和耐磨性等力學(xué)性能和機械性 能，與陶瓷層復(fù)合后，更能發(fā)揮復(fù)合材料的整體性能。本鋁合金中含有的Cu、Mg能和A1形成S (AhCuMg)和9(AhCu)強化相，Mg和Si可形成Mg2Si強化相，Mg和Zn形成MgZm強化相，從而增 強鋁合金的強度，提高強度和區(qū)服極限，可明顯增加鋁合金的抗拉強度和屈服強度，提高流 動性。Ni和Fe形成耐熱相Al9FeNi。另外Μη對Mg起補充強化作用，同時降低熱裂傾向，本鋁合 金中的Ti能與A1形成TiAl3相，與C形成TiC相，鋁合金結(jié)晶時TiAl3相和TiC相成為結(jié)晶時的 非自發(fā)核心，細化合金的晶粒組織，同時使合金凝固時形成結(jié)晶骨架的時間延遲，降低有效 的結(jié)晶溫度，減輕裂紋和縮松傾向，提高合金的熱處理效果和力學(xué)性能。本鋁合金還含有 0.3-0.5%的Bi元素，Bi為低熔點金屬，有利于晶核顆粒與鋁液間界面張力的降低和臨界晶 核半徑的減小，從而生成更多晶核，Bi元素會阻礙液相的成分過冷，降低共晶組織的生長速 度，細化晶核。Bi和Al、Si形成Al-Si-Bi多元合金，具有偏晶轉(zhuǎn)變特點。Bi在鋁液中的溶解性 低，具有自潤滑性，能以尚彌散游尚態(tài)分布于錯合金基體中而提尚錯合金的耐磨性。Bi能在 凝固過程中膨脹，有利于補縮。另外，本發(fā)明的鋁合金中還加入有一定量的多孔碳納米管， 碳納米管具有較高的硬度、強度、韌性、抗沖擊性和耐疲勞性，抗拉強度和拉伸彈性模量甚 至遠遠超過了合金鋼，所以碳納米管的加入大大提高了鋁合金承受外力作用的能力，拉伸 強度、彎曲強度等力學(xué)性能大幅度提高。另外，多孔碳納米管由于其多孔的性質(zhì)，在于鋁合 金進行復(fù)合時，金屬元素進入到碳納米管的孔隙內(nèi)，形成金屬的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大提高了鋁合 金的整體承受能力。碳納米管還具有較強的抗化學(xué)腐蝕性，使得模具能在惡劣的環(huán)境條件 下長期使用，有利于延長模具的使用壽命。而且，碳納米管的高導(dǎo)熱性和低熱膨脹性可使?jié)?注過程中的熱量盡快散去，降低模具的受熱程度，從而減小模具的熱疲勞傾向性，延長模具 的使用壽命。
[0010] 作為優(yōu)選，所述陶瓷層為SiC/Si3N4復(fù)合陶瓷，該陶瓷層包括以下質(zhì)量百分比含量 的組分:4.5-7.6%(：，25-31%15.6-9.5%〇1，6-8.5%?6，1.3-2.0%￥，1.0-1.8%八1，1.0- 2.5%Ti，0.8-1.2%Ta，余量為 Si。
[0011] SiC和Si3N4均具有優(yōu)良的耐磨性和機械強度，以及良好的熱導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性，熔 點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并且Si3N4具有優(yōu)良的抗熱震性能。SiC/Si3N4復(fù)合陶瓷由于超細的SiC 顆粒彌散在Si3N4晶界或晶內(nèi)，由彌散粒子SiC承受應(yīng)力，產(chǎn)生微裂紋，阻止位錯運動或產(chǎn)生 釘扎作用而增韌基體Si3N4,從而使SiC/Si3N4復(fù)合陶瓷具有良好的韌性。同時，由于SiC與 Si3N4的熱膨脹系數(shù)存在差異，分布于Si3N4晶粒內(nèi)的SiC顆粒與基體Si 3N4之間在燒結(jié)形成陶 瓷后存在殘余應(yīng)力，在材料受載時產(chǎn)生晶內(nèi)破壞，造成穿晶斷裂，從而提高SiC/Si3N4復(fù)合 陶瓷的強度。因此，SiC/Si3N4復(fù)合陶瓷具有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，在高溫下仍能保持 較高斷裂韌性和拉伸強度。Cu和Fe的添加，可以降低陶瓷層的顯氣孔率，增加陶瓷層的體積 密度，從而增加其導(dǎo)熱性，并且增加了陶瓷層的強度、韌性和抗沖擊能力。在上述質(zhì)量百分 比范圍內(nèi)，隨著Cu和Fe質(zhì)量的增加，陶瓷層的顯氣孔率逐漸增加，體積密度逐漸增大，導(dǎo)熱 性也隨之增加，并且具有較好的強度、韌性和抗沖擊能力。因為陶瓷層中的Cu與Al、Fe均有 較好的相溶性，所以部分Cu在高溫作用下可以滲入到鋁合金基體中，又能與陶瓷層中的Fe 和A1形成較好的結(jié)合力，陶瓷層中的A1來自助燒劑Al2〇3，同時陶瓷層中的Fe與鋁合金基體 中的Si具有較好的結(jié)合力，所以Cu和Fe的添加增加了陶瓷層與鋁合金基體間的界面結(jié)合 力。另外，加入的Fe和Si3N4能形成Fe_Si3N4相，適量的Fe由于氮氣中微量氧的存在首先氧化 成為FeO而起催化作用，加速Si的氮化反應(yīng)，但是過多的Fe會與Si生成Fe3Si、Fe5Si 3及FeS， 而Fe3Si、Fe5Si3及FeSi在氮氣的存在下均不能完全氮化生成Fe_Si 3N4,從而阻礙了 Si的氮 化，導(dǎo)致陶瓷層性能的下降。由于SiC/Si3N4復(fù)合陶瓷具有脆性，本發(fā)明加入了一定量的Ti和 Ta，Ti和Ta分別與炭黑生成TiC和TaC，能減少陶瓷層的脆性，增加陶瓷層的韌性，使陶瓷層 保持較高的斷裂韌性和拉伸強度，具有良好的物化性能和機械性能。
[0012]上述比例范圍的元素制成的陶瓷層中，Si3N4多為等軸狀的i3_Si3N4相。在SiC/Si 3N4 復(fù)合陶瓷燒結(jié)過程中，a_Si3N4溶解于Si和氮氣中微量氧形成的Si02與燃燒助劑生成的液相 中，然后析出fSi3N4相，SiC可以作為0-Si3N4析出時的形核劑，fSi3N4以SiC顆粒為核生長， 形成SiC分布于f3-Si3N4柱狀晶內(nèi)的微觀組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)SiC較少時，SiC作為f3-Si3N4析出、生長 的形核，促進β-Si3N4柱狀晶生長；當(dāng)SiC進一步增加時，由于形核增加，β-Si3N4形成較細的 均勻柱狀晶，陶瓷層的強度和韌性大大增加;SiC含量再增加時，部分SiC將分布在晶界，阻 止晶粒長大，細化組織結(jié)構(gòu)，形成等軸晶，此時，陶瓷層的強度不再增強，韌性有所下降。因 此必須控制SiC的含量，將C和Si的含量和比例限制在上述范圍內(nèi)。
[0013] 作為優(yōu)選，所述陶瓷層激光熔覆在鋁合金基體表面的具體過程為，按比例稱取Si 粉、炭黑粉、Cu粉和Fe粉，并加入3-5 %的Al2〇3和Y2〇3混合粉，混勻，加入粘結(jié)劑，均勻涂覆