改進的具重複回收使用性的冷鍛模體的製作方法

2023-06-18 17:49:11

專利名稱：改進的具重複回收使用性的冷鍛模體的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬冷鍛加工時所使用的冷鍛模體，尤指一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，可於常溫下承受高頻率暨長時間的冷鍛鍛壓作用；並可在需求變換模穴型體時，取下模框上的膠膜面，再施予低熔點合金的熔溫，促使原本固化的模穴軟化，以便再擺置新模穴型體的膠模面，並促使模體各部位重新固化成能抵抗冷鍛鍛壓的作用，以達重複回收使用的效益。
在本申請人的在先中國發明專利申請第96107087.0號已知專利(已獲準美國發明專利，SN 08/792,687)技術中，所揭示的冷鍛模體基礎結構，是包含利用金屬材料製成一模框、一具有栓孔的底蓋、底蓋上焊設有適當數量的金屬撐塊、以及在模框上設置膠膜面，並在模框內疊置上、下層填料以及適量鋼珠(或鐵砂)所組成。其中該膠膜面，是依待鍛工件型體，利用PET或PVC膠質原料，經真空成型技術製成具有模穴型體的膠膜面形態；該上層填料，是取用數層布匹狀的克維拉縴維相疊置而成；該下層填料，是取用數層不鏽鋼網相疊置而成。
在製作模體時，是使上、下層填料能依序層層緊密疊置於模框內的膠模面底部，隨後再灌入具有高穿透性的液態水銀，作為上述模體基礎結構內的液態穿透介質，讓水銀穿透填載於模框內的不鏽鋼網目及克維拉縴維上的各織孔間隙中，再經急速冷凍作業，使液態水銀能冰凍固化模體基礎結構，進而成為模體基礎結構內的固化介質，藉以製成能抵抗冷鍛鍛壓作用的冰凍模體。
因此該母案技術是利用水銀在-38.5℃(凝結溫度)以下時得以被凝結的物理性質，能在常溫下將液態水銀灌入模體基礎結構內作為具有高穿透性的穿透介質，然後再利用急速冷凍設備將模體冷凍至-40℃以下，使水銀能在模體基礎結構內膨脹凝結成固化介質，並鞏固模體及模穴各部位，以達承受冷鍛鍛壓之效。
惟知，在前述母案技術中，選擇使用昂貴的水銀作為模體基礎結構內的穿透及固化介質的作法，雖可達重複回收使用模穴的充填物的效果，但在模體製造成本上的需求較高，且模體必須冷凝至-40℃以下的低溫，才能呈現固化後抵抗冷鍛鍛壓的模體強度，因此在模體鍛作環境內或旁側，尚須備有急速冷凍設備，如此一來，周邊設備所需的成本費用便更加的昂貴。基於此因，選用其他無需備置冷凍設備及屬較廉價的物質，來作為灌注進入模體基礎結構內的穿透介質，便是本追加發明的研創動機所在。
本發明的主要目的是在於提供一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，其是使用低熔點合金，作為冷鍛模體基礎結構內的穿透及固化介質使用，以便藉其在低熔溫下即可由固態熔融成液態的特性，而達到可重複變換冷鍛模體上的模穴型體的效益。
本發明的另一目的是在於提供一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，其使用低熔點合金，作為冷鍛模體基礎結構內的穿透及固化介質使用，以便藉其在常溫下固結模體內各層填料後所呈現的抗壓鋼性，來強化模穴及模體承受鍛壓時的支撐強度。
為達到前述目的，本發明一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，主要是在模體基礎結構中灌入具穿透及固化能力的介質所製成，該模體基礎結構是包含模框、具栓孔的底蓋、底蓋上焊設有適當數量的金屬撐塊、以及在模框上蓋置塗覆有耐火隔熱層的膠膜面，並在模框內疊置上、下層填料，以及適量的鋼珠或鐵砂所組成；其中該膠膜面，是依待鍛工件型體，利用PET或PVC膠質原料，經真空成型技術製成具有模穴型體的膠膜面形態；該上層填料，是取用數層布匹狀的克維拉縴維相疊置而成；該下層填料，是取用數層不鏽鋼網相疊置而成；其特徵為該具穿透及固化能力的介質是採用由鉍Bi、鉛Pb及錫Sn所組成的低熔點合金，在其低熔點的熔溫下熔融混合，灌入模框內作為上述模體基礎結構內的穿透介質，以便在常溫冷卻後，成為鞏固模體基礎結構中各構件的固化介質，藉以製成具備重複回收使用性的高強度冷鍛模體成品。
本發明是可在需求更換模穴時，將模框上的舊款膠膜面取下，再對模體施予低熔點合金的熔點溫度，讓模框內已成固化的低熔點合金回復成熔融狀態，即可再蓋置新款模穴型體的膠膜面，並重複固化低熔點合金，即可取得新款模穴的模體成品，達到重複回收使用模體的目的。
綜上所述，維持前述母案的原有利用模框、底蓋、撐塊、上、下層填料以及膠膜面等所組成的模體基礎結構，是極必須且必要的先決條件；因為要製成能夠抵抗冷鍛鍛壓的模體成品，仰賴模體內的各層填料與撐塊來一同和低熔點合金產生固化作用，才能使模穴及其模體具有抵抗鍛壓強度的能力。
同時，在低熔點合金的熔溫範圍內，促使模體基礎結構中熔點溫度較低的膠膜面內壁上，塗覆有一層耐火隔熱層(如SK32)，促使當液態熔融的低熔點合金在灌入模體基礎結構內部時，該膠膜面能具有抗熔能力，亦是實施上的一項技術要點。
再者，因為以鉍(Bi)、鉛(Pb)、錫(Sn)所混制而成的低熔點合金，其購置取得成本低廉，在運用至模體基礎結構中作為穿透介質使用時，極能節省制模成本，且又能讓冷鍛模體具備有重複更換模穴並回收使用的效益，因此是屬具有高度利用性與價值性的冷鍛制模技術。
下面為能更加詳述本發明，將列舉較佳實施例配合附圖詳細說明如後附圖簡單說明

圖1是本發明模體基礎結構的立體分解圖；圖2是本發明在模框上蓋置膠膜面的剖示圖；圖3是本發明將模體基礎結構倒置的剖示圖；圖4是本發明在模框內灌入穿透介質以淹蓋至各層填料高度時的剖示圖；圖5是本發明將攪拌混和有適量鋼珠的低熔點合金灌入模框內填載至飽實的剖示圖；圖6是本發明製成冷鍛模體成品的剖示圖；表一是本發明使用低熔點合金的種類的重量混合比與其熔點溫度對照表。
圖號說明模框1底蓋11撐塊12 栓孔13膠膜面2 模穴21耐火隔熱層22 上層填料3下層填料4鋼珠51公模體7 低熔點合金8，80首觀圖1所示，本發明所提供改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，其中所使用的模體基礎結構的組成構件，是與本發明人在先的中國專利申請第96107087.0號的所揭示的技術具有相同的實質內容；亦即該模體的基礎結構是包含由一模框1、一底蓋11、底蓋11上焊設的金屬撐塊12、以及在模框1上設置的膠膜面2，並在模框1內疊置上層填料3、下層填料4，以及待與液態穿透介質相混合後置入模框1內的適量鋼珠(或鐵砂)51(圖5)所組成。
其中該膠膜面2，是依待鍛工件所需型體，而利用PET或PVC膠質原料，經真空成型技術製成具有所需模穴21型體的膠膜面2形態；該上層填料3，是取用數層軟性布匹狀的克維拉縴維相疊置而成；該下層填料4，是取用數層可塑性不鏽鋼網相疊置而成。
在利用上述構件製作本發明所需的模體時，是必需先將膠膜面2內壁(包含模穴21的外壁)塗覆一層耐火隔熱層22(如SK32)，可使膠膜面2套覆在模框1的頂部，並可讓顯露於模框1頂部內的膠膜面2，具備有高溫的抗熔性(如圖2所示)；隨後將模框1倒置，並在模穴21內放置一預先利用工業塑膠製成的同型輪廓的公模體7，用以暫時支撐軟性膠膜面2及其模穴21，然後在模框1內疊置由數層軟性布匹狀的克維拉縴維所製成的上層填料3，再疊置由數層不鏽鋼網所製成的下層填料4，促使上、下層填料皆能層層緊密貼實於模框1內的模穴21底部，並利用底蓋11上焊置的金屬撐塊12來頂撐模框1內的上述填料，藉以組成冷鍛模體的基礎結構(如圖3所示)。
其次必須在上述冷鍛模體的基礎結構內灌入由低熔點合金8混制而成的熔融狀穿透介質，此低熔點合金8是由鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)等元素，在尚未灌模前，依其重量比熔融混合製成，其混和比是可由表一中得知當鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)依序以8∶5∶3的重量比值混合後，其熔點溫度約在於80℃；當鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)依序以2∶1∶1的重量比值混合後，其熔點溫度約在於93℃；當鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)依序以5∶2∶3的重量比值混合後，其熔點溫度約在於100℃；因此以鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)所熔混製成的低熔點合金8，其熔點溫度皆比一般用來製作模框1、底蓋11及鋼珠51的合金鋼(如S45C的中碳鋼)、或是用來製作金屬撐塊12的錳鋼、或是克維拉縴維、或是不鏽鋼網、或鐵砂等的材質熔點溫度遠要低，同時當膠膜面2上塗覆有耐火隔熱層22後，其用來抵抗上述低熔點合金8的熔溫時，皆顯然足足有餘；如此一來，將使一當在上述冷鍛模體的基礎結構內灌入熔融混制好的低熔點合金8時，該模體基礎結構中所有構件材料，皆具有抵抗低熔點合金8的澆注熔溫的能力。
如圖4所示，即揭示先將低熔合金8灌入模框1內，使熔融狀且具有高比重的低熔點合金8能穿透下層填料4中各層不鏽鋼網的網孔，同時並會穿透上層填料3中各層克維拉縴維的織孔，以便先將模框1內的上層填料3、下層填料4及與膠膜面2之間的織孔、網孔及穴角等間隙填滿，且熔液狀低熔點合金8的填載量，僅暫需填載至能完全穿透並淹蓋上述上、下層填料3及4的高度即可。
接著，模框1內的撐塊12至底蓋11間的尚未填料空間內，仍需裝填熔融狀的低熔點合金8，但其裝填方式是先將尚未置入模框1內的適量鋼珠(或鐵砂)51，加入熔融狀的低熔點合金8內均勻混合，而後再將混拌有適量鋼珠51(或鐵砂)的熔融狀低熔點合金8一同灌入模框1內至飽實，促鋼珠(或鐵砂)51能均勻負載於低熔點合金8間(如圖5所示)；當分次填載於模框1內的低熔點合金80冷卻凝結後，便會鞏固模體基礎結構中的所有組成構件，使此刻的低熔點合金80，即成為模體基礎結構中的固化介質，隨後並將原本倒置的模框翻正，形成所需的冷鍛用模體成品(如圖6所示)。
綜上所述，本發明是可依冷鍛模體實際所需承受的鍛壓，來增減模體基礎結構與低熔點合金8間混合固化後的強度，其手段可為增、減上、下層填料3及4的疊置數量，或為增、減添加鋼珠(或鐵砂)51的含量來達成所需模體強度的需求；同時，在需求變換鍛制工件時，並無須汰換模體，事實上只要先將模框1上的舊款膠膜面2取下後，即可對模體施予低熔點合金8的熔點溫度，而讓模框1內已成固化狀態的低熔點合金80逐漸熔融，進而回復成模體基礎結構中載裝熔融狀態的低熔點合金8，使原本形成的模穴輪廓軟化，以便更換具有新款模穴型體的膠膜面，再次重複固化低熔點合金的方式，以鞏固新款模穴的模體強度；其間該被卸下的舊款膠膜面2，是可再次塗覆耐火隔熱層而重複回收使用，促使所有製成冷鍛模體的基礎結構組件，皆具有重複回收使用性；且模體成品只要在常溫下供給冷鍛加工的運作，並無需藉助其他冷凍周邊設備，即可承受高頻率的壓鍛作業，實已明顯降低冷鍛模體的製作成本，同時又備具產業上的高度利用性。
權利要求
1.一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，主要是在模體基礎結構中灌入具穿透及固化能力的介質所製成，該模體基礎結構是包含模框、具栓孔的底蓋、底蓋上焊設有適當數量的金屬撐塊、以及在模框上蓋置塗覆有耐火隔熱層的膠膜面，並在模框內疊置上、下層填料，以及適量的鋼珠或鐵砂所組成；其中該膠膜面，是依待鍛工件型體，利用PET或PVC膠質原料，經真空成型技術製成具有模穴型體的膠膜面形態；該上層填料，是取用數層布匹狀的克維拉縴維相疊置而成；該下層填料，是取用數層不鏽鋼網相疊置而成；其特徵為該具穿透及固化能力的介質是採用由鉍Bi、鉛Pb及錫Sn所組成的低熔點合金，在其低熔點的熔溫下熔融混合，灌入模框內作為上述模體基礎結構內的穿透介質，以便在常溫冷卻後，成為鞏固模體基礎結構中各構件的固化介質，藉以製成具備重複回收使用性的高強度冷鍛模體成品。
2.如權利要求1所述的改進的具重複回收使用性的冷鍛模體，其特徵在於是可在需求更換模穴時，將模框上的舊款膠膜面取下，再對模體施予低熔點合金的熔點溫度，讓模框內已成固化的低熔點合金回復成熔融狀態，即可再蓋置新款模穴型體的膠膜面，並重複固化低熔點合金，即可取得新款模穴的模體成品，達到重複回收使用模體的目的。
全文摘要
一種改進的具重複回收使用性的冷鍛模體,主要是針對原中國發明專利申請96107087.0號的再改進,特別是採用包含鉍(Bi)、鉛(Pb)及錫(Sn)定比例混制而成的低熔點合金,在其低熔點的熔溫下,灌入模體基礎結構內作為穿透介質,並於常溫凝固後,作為鞏固模體基礎結構的固化介質使用;同時並藉低熔點合金在其低熔溫的熔融狀態時,具有可回收模體基礎結構中各組件重複使用的能力,以便達到可重複變換待鍛工件的模穴型體的目的,並藉此降低冷鍛模體的製作成本。
文檔編號B21J13/02GK1228364SQ98100900
公開日1999年9月15日 申請日期1998年3月10日 優先權日1998年3月10日
發明者曾紹謙 申請人:曾紹謙