專利名稱：粉末冶金射孔彈殼體材料的組成、專業(yè)模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油射孔彈制造領(lǐng)域中所用的射孔彈殼體，特別是一種粉末冶金 射孔彈殼體材料的組成。本發(fā)明還涉及用于制造粉末冶金射孔彈殼體的專業(yè)模具及其制造 方法。
背景技術(shù)：
目前，在射孔彈殼體制造領(lǐng)域，廣泛使用的射孔彈殼體主要是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼(例 如20號(hào)鋼)進(jìn)行機(jī)械加工制造的。其加工工序繁雜，加工速度慢，加工周期長(zhǎng)，并且需要預(yù) 留較大的加工余量，造成了原材料的浪費(fèi)，制造成本較高。殼體材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)影響射 孔彈的穿深性能，而石油行業(yè)要求射孔彈的穿深越高越好。石油行業(yè)的全通徑射孔等一些 特種射孔作業(yè)中，需要射孔彈在爆炸后全部形成小碎屑的粉末冶金殼體，優(yōu)質(zhì)碳素鋼特別 是20號(hào)鋼制殼體在爆炸后不能形成小碎屑，無法滿足特種射孔作業(yè)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粉末冶金射孔彈殼體材料的組成及其制造方法，該粉 末冶金射孔彈殼體采用了粉末壓制成型的方法，減少了繁雜的機(jī)械加工工序，提高了射孔 彈的加工效率，實(shí)現(xiàn)了無鐵屑加工，降低了射孔彈殼體的加工成本；同時(shí)使用本方法制造的 射孔彈其穿深性能超過了傳統(tǒng)的鋼殼的穿深指標(biāo)，提高了石油行業(yè)用射孔彈的性能指標(biāo)。 此外本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造該粉末冶金射孔彈殼體的專業(yè)模具。本發(fā)明解決其問題可通過如下技術(shù)方案來達(dá)到該粉末冶金射孔彈殼體材料的組 成，各原料按重量百分比配比為碳粉0.8%，銅粉1-3%，鎳粉Ni 1-3%，鉬粉Mo 0. 1-1%,鐵 粉 Fe 91. 2-97%，粘結(jié)劑 0. 1_1%。一種用于壓制粉末冶金射孔彈殼體的專業(yè)模具，包括兩部分，第一部分為為粉末 壓制成型模具，第二部分為彈殼精整模具；其中粉末壓制成型模具包括上模沖，下模沖，陰 模a，上模沖由內(nèi)上浮動(dòng)模和外上浮動(dòng)模組成，外上浮動(dòng)模底部開口為倒錐形，內(nèi)上浮動(dòng)模 置于外上浮動(dòng)模的內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)，下模沖由內(nèi)下浮動(dòng)模及外下固定模組成，內(nèi)下浮 動(dòng)模的上端為正圓錐形，內(nèi)下浮動(dòng)模置于外下固定模內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)；外下固定模置 于陰模a內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)。外上浮動(dòng)模能夠在陰模a內(nèi)腔上下移動(dòng)；
其中彈殼精整模具包括上模沖b、下模沖b、陰模b，所述的下模沖b在陰模b內(nèi)腔下部 可上下移動(dòng)，上模沖b在陰模b內(nèi)腔的上部分可上下移動(dòng)。一種利用專業(yè)模具制造粉末冶金射孔彈殼體的方法，包括下列步驟
(1)配料混合將權(quán)利要求1所述的原料混合均勻，得到混合金屬粉末料；
(2)壓制成型將(1)中的混合好的金屬粉末料置于粉末壓制成型模具的陰模a中并與 陰模a上端齊平處，首先外上浮動(dòng)模和內(nèi)上浮動(dòng)模具以l-5mm/s的速度向下移動(dòng)，進(jìn)入陰模 a，在陰模a中移動(dòng)I-Smm距離后，完成粉末移送，然后外上浮動(dòng)模開始減速0. 1-1 mm/s，置 于陰模a內(nèi)腔中的內(nèi)下浮動(dòng)模開始以0. 2-5 mm/s的速度向下移動(dòng)，開始?jí)褐?，并最終壓制為成型，最終壓制壓力為1200-1300KN，保壓時(shí)間為2-10S ；
(3)燒結(jié)將上述壓制成型的壓坯在N2和H2還原氣氛燒結(jié)爐中，預(yù)燒結(jié)加熱升溫到預(yù) 燒結(jié)溫度500-950°C，然后升溫到正熱燒結(jié)溫度1100-1130°C，保溫30-50min，然后降溫冷 卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體彈殼；
(4)精整將燒結(jié)完成的彈殼放入彈殼精整模具的陰模b內(nèi)腔下模沖b的上部分，對(duì)上 模沖b使用800KN的壓力對(duì)彈殼進(jìn)行一次壓制，保壓時(shí)間為1_2S，然后向上推動(dòng)下模沖b 將精整完成的彈殼推出陰模b內(nèi)腔；
(5)防腐處理將精整完成的彈殼放入蒸汽爐中，分兩個(gè)階段進(jìn)行蒸汽處理第一段 溫度控制在380-450°C，處理1-2小時(shí)，第二階段溫度控制在450_550°C，處理2_3小時(shí)。本發(fā)明與上述背景技術(shù)相比較可具有如下有益效果該粉末冶金射孔彈殼體實(shí)現(xiàn) 了無鐵屑加工，由于采用了粉末壓制成型的方法，減少了繁雜的機(jī)械加工工序，提高了射孔 彈的加工效率，降低了射孔彈殼體的加工成本；通過活化燒結(jié)技術(shù)控制粉末冶金彈殼體的 內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使粉末殼體制造的射孔彈其穿深性能超過了傳統(tǒng)的鋼殼的穿深指標(biāo)，粉末 殼體的射孔彈在爆炸后全形成小的碎屑，可滿足石油行業(yè)全通徑射孔作業(yè)的需要。


附圖1是本發(fā)明的粉末壓制成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是本發(fā)明的彈殼壓制模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-內(nèi)下浮動(dòng)模，2-外下固定模，3-陰模a，4_外上浮動(dòng)模，5-內(nèi)上浮動(dòng)模， 6-上模沖b，7-陰模b，8-下模沖b。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
一種用于壓制粉末冶金射孔彈殼體的專業(yè)模具，包括兩部分，第一部分為粉末壓制成 型模具，第二部分為彈殼精整模具；如圖1所示，其中粉末壓制成型模具包括上模沖，下模 沖，陰模a3，上模沖由中空的內(nèi)上浮動(dòng)模5和外上浮動(dòng)模4組成，外上浮動(dòng)模4底部開口為 倒錐形，內(nèi)上浮動(dòng)模5置于外上浮動(dòng)模4的內(nèi)腔且可上下移動(dòng)，下模沖由內(nèi)下浮動(dòng)模1及外 下固定模2組成，內(nèi)下浮動(dòng)模1的上端為正圓錐形，內(nèi)下浮動(dòng)模1置于外下固定模2內(nèi)腔且 能夠上下移動(dòng)；外下固定模2置于陰模a3內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)。外上浮動(dòng)模4能夠在陰模 a3內(nèi)腔上下移動(dòng)；如圖2所示，其中彈殼精整模具包括上模沖MK下模沖b8、陰模b7，所述 的下模沖b8在陰模b7內(nèi)腔下部能夠上下移動(dòng)，上模沖M在陰模b7內(nèi)腔的上部分能夠上 下移動(dòng)。實(shí)施例1
(1)配料混合將配方中原料按重量百分比計(jì)，將0. 8份碳粉、1份銅粉、1份鎳粉、0. 1 份鉬粉、97份鐵粉及0. 1份粘結(jié)劑硬脂酸鋅混合均勻，得到混合金屬粉末料，粘結(jié)劑起到暫 時(shí)的潤(rùn)滑及粘結(jié)的作用，其揮發(fā)點(diǎn)較低，在燒結(jié)工序?qū)?huì)被揮發(fā)掉。(2)壓制成型將粉末壓制成型模具安裝在液壓機(jī)上，將(1)中的混合好的金屬粉 末料置于粉末壓制成型模具的陰模a3中并與陰模a3上端齊平處，如圖1所示，首先外上浮 動(dòng)模5和內(nèi)上浮動(dòng)模4以lmm/s的速度向下移動(dòng)，進(jìn)入陰模a3，在陰模a3中移動(dòng)Imm距離 后，外上浮動(dòng)模開始以0. 1 mm/s向下移動(dòng)，置于陰模a3內(nèi)腔中的內(nèi)下浮動(dòng)模1開始以0. 2 mm/s的速度向下移動(dòng)，最終壓制為成型的壓坯，最終壓制壓力為1200KN，保壓時(shí)間為2S。
(3)燒結(jié)將上述壓制成型的壓坯燒結(jié)爐中，燒結(jié)爐內(nèi)充有氮和氫氣還原氣，被燒 結(jié)的壓坯在爐內(nèi)預(yù)燒結(jié)加熱升溫到500°C，在預(yù)燒結(jié)過程中，粘結(jié)劑將逐漸揮發(fā)；然后升溫 到正熱燒結(jié)溫度1100°C，保溫30min，然后降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體彈殼；
(4)精整將彈殼精整模具安裝在液壓機(jī)上，將燒結(jié)完成的彈殼放入彈殼精整模具的陰 模b7內(nèi)腔下模沖b8的上部分，如圖2所示，對(duì)上模沖M使用800KN的壓力對(duì)彈殼進(jìn)行一 次壓制，保壓時(shí)間為1S，然后向上推動(dòng)下模沖b8將精整完成的彈殼推出陰模b7內(nèi)腔；
(5)防腐處理將精整完成的彈殼放入蒸汽爐中，分兩個(gè)階段進(jìn)行蒸汽處理第一段溫 度控制在380°C，處理1小時(shí)。第二階段溫度控制在450°C，處理2小時(shí)，最后蒸汽處理生產(chǎn) 出最終的產(chǎn)品。實(shí)施例2
(1)配料混合將配方中原料按重量百分比計(jì)，將0.8份碳粉、3份銅粉、3份鎳粉、1份 鉬粉、91. 2份鐵粉及1份粘結(jié)劑混合均勻，得到混合金屬粉末料；
(2)壓制成型將粉末壓制成型模具安裝在液壓機(jī)上，將(1)中的混合好的金屬粉末料 置于粉末壓制成型模具的陰模a3中并與陰模a3上端齊平處，如圖1所示，首先外上浮動(dòng)模 5和內(nèi)上浮動(dòng)模4以5mm/s的速度向下移動(dòng)，進(jìn)入陰模a3，在陰模a3中移動(dòng)8mm距離后，外 上浮動(dòng)模開始以1 mm/s向下移動(dòng)，置于陰模a3內(nèi)腔中的內(nèi)下浮動(dòng)模1開始以5 mm/s的速 度向下移動(dòng)，最終壓制為成型的壓坯。最終壓制壓力為1300KN，保壓時(shí)間為IOS ；
(3)燒結(jié)將上述壓制成型的壓坯送入網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐，燒結(jié)爐內(nèi)充有氮?dú)夂蜌錃膺€ 原氣，被燒結(jié)的壓坯在爐內(nèi)的網(wǎng)帶上移動(dòng)，預(yù)燒結(jié)加熱升溫到預(yù)燒結(jié)溫度950°C，60min，在 預(yù)燒結(jié)過程中，粘結(jié)劑將逐漸揮發(fā)；然后升溫到正熱燒結(jié)溫度1130°C后，保溫50min，然后 再降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體彈殼；
(4)精整將彈殼精整模具安裝在液壓機(jī)上，將燒結(jié)完成的彈殼放入彈殼精整模具的陰 模b7內(nèi)腔下模沖b8的上部分，如圖2所示，對(duì)上模沖M使用800KN的壓力對(duì)彈殼進(jìn)行一 次壓制，保壓時(shí)間為2S，然后向上推動(dòng)下模沖b8將精整完成的彈殼推出陰模b7內(nèi)腔；
(5)防腐處理將精整完成的彈殼放入蒸汽爐中，分兩個(gè)階段進(jìn)行蒸汽處理第一段溫 度控制在450°C，處理2小時(shí)，第二階段溫度控制在550°C，處理3小時(shí)，最后蒸汽處理生產(chǎn) 出最終的產(chǎn)品。實(shí)施例3
(1)配料混合將配方中原料按重量百分比計(jì)，將將0.8份碳粉、0. 8份銅粉、2份鎳粉、 0. 5份鉬粉、95. 4份鐵粉及0. 5份粘結(jié)劑混合均勻，得到混合金屬粉末料；
(2)壓制成型將粉末壓制成型模具安裝在液壓機(jī)上，將(1)中的混合好的金屬粉末料 置于粉末壓制成型模具的陰模a3中并與中模a3上端齊平處，如圖1所示，首先外上浮動(dòng)模 5和內(nèi)上浮動(dòng)模4以3mm/s的速度向下移動(dòng)，進(jìn)入陰模a3，在陰模a3中移動(dòng)5mm距離后，外 上浮動(dòng)模開始以0. 5 mm/s向下移動(dòng)，置于陰模a3內(nèi)腔中的內(nèi)下浮動(dòng)模1開始以3 mm/s的 速度向下移動(dòng)，最終壓制為成型的壓坯。最終壓制壓力為1300KN，保壓時(shí)間為10S。(3)燒結(jié)將上述壓制成型的壓坯送入網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐，燒結(jié)爐內(nèi)充有N2和H2 還原氣氛，被燒結(jié)的壓坯在爐內(nèi)的網(wǎng)帶上移動(dòng)，預(yù)燒結(jié)加熱升溫到預(yù)燒結(jié)溫度750°C，在預(yù) 燒結(jié)過程中，粘結(jié)劑將逐漸揮發(fā)；然后升溫到正熱燒結(jié)溫度1120°C，保溫40min，然后降溫 冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體彈殼；
5(4)精整將彈殼精整模具安裝在液壓機(jī)上，將燒結(jié)完成的彈殼放入彈殼精整模具的陰 模b7內(nèi)腔下模沖b8的上部分，如圖2所示，對(duì)上模沖M使用800KN的壓力對(duì)彈殼進(jìn)行一 次壓制，保壓時(shí)間為2S，然后向上推動(dòng)下模沖b8將精整完成的彈殼推出陰模b7內(nèi)腔；
(5)防腐處理將精整完成的彈殼放入蒸汽爐中，分兩個(gè)階段進(jìn)行蒸汽處理第一段溫 度控制在400°C，處理1小時(shí)，第二階段溫度控制在500°C，處理3小時(shí)，最后蒸汽處理生產(chǎn) 出最終的產(chǎn)品。本發(fā)明實(shí)施例所用的化學(xué)物質(zhì)均為市售商品。該粉末冶金射孔彈殼體實(shí)現(xiàn)了無鐵屑加工，由于采用了粉末壓制成型的方法，通 過活化燒結(jié)技術(shù)控制粉末冶金彈殼體的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使粉末殼體制造的射孔彈其穿深性 能超過了傳統(tǒng)的鋼殼的穿深指標(biāo)，可滿足石油行業(yè)射孔作業(yè)的需要。同時(shí)粉末殼體的射孔 彈在爆炸后全形成小的碎屑，也可滿足石油行業(yè)全通徑射孔作業(yè)的需要。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金射孔彈殼體材料的組成，各原料按重量百分比配比為碳粉0.8%，銅 粉 1-3%，鎳粉 Ni 1-3%，鉬粉 Mo 0.1-1%，鐵粉 Fe 91. 2_97%，粘結(jié)劑 0. 1_1%。
2.一種用于壓制權(quán)利要求1所述的粉末冶金射孔彈殼體材料的專業(yè)模具，包括兩部 分，第一部分為粉末壓制成型模具，第二部分為彈殼精整模具，其特征在于其中粉末壓制 成型模具包括上模沖，下模沖，陰模a (3)，上模沖由內(nèi)上浮動(dòng)模(5)和外上浮動(dòng)模(4)組 成，外上浮動(dòng)模(4)底部開口為倒錐形，內(nèi)上浮動(dòng)模(5)置于外上浮動(dòng)模(4)的內(nèi)腔且能夠 上下移動(dòng)，下模沖由內(nèi)下浮動(dòng)模(1)及外下固定模(2)組成，內(nèi)下浮動(dòng)模(1)的上端為正圓 錐形，內(nèi)下浮動(dòng)模(1)置于外下固定模(2)內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)；外下固定模(2)置于陰模 a (3)內(nèi)腔且能夠上下移動(dòng)，外上浮動(dòng)模(4)能夠在陰模a (3)內(nèi)腔上下移動(dòng)；其中彈殼精整模具包括上模沖b (6)、下模沖b (8)、陰模b (7)，所述的下模沖b (8) 在陰模b (7)內(nèi)腔下部能夠上下移動(dòng)，上模沖b (6)在陰模b (7)內(nèi)腔的上部分能夠上下 移動(dòng)。
3.一種利用權(quán)利要求2所述的專業(yè)模具制造粉末冶金射孔彈殼體的方法，包括下列步驟(1)配料混合將權(quán)利要求1所述的原料混合均勻，得到混合金屬粉末料；(2)壓制成型將(1)中的混合好的金屬粉末料置于粉末壓制成型模具的陰模a(3)中 并與陰模a (3)上端齊平處，首先外上浮動(dòng)模(4)和內(nèi)上浮動(dòng)模具(5)以l-5mm/s的速度向 下移動(dòng)，進(jìn)入陰模a (3)，在陰模a (3)中移動(dòng)l-8mm距離后，完成粉末移送，然后外上浮動(dòng) 模(4)開始減速到0. 1-1 mm/s，置于陰模a (3)內(nèi)腔中的內(nèi)下浮動(dòng)模(1)開始以0. 2_5 mm/ s的速度向下移動(dòng)，開始?jí)褐?，并最終壓制為成型，最終壓制壓力為1200-1300KN，保壓時(shí)間 為 2-10S ；(3)燒結(jié)將上述壓制成型的壓坯在N2和H2還原氣氛燒結(jié)爐中，預(yù)燒結(jié)加熱升溫到預(yù) 燒結(jié)溫度500-950°C，然后升溫到正熱燒結(jié)溫度1100-1130°C，保溫30-50min，然后降溫冷 卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體彈殼；(4)精整將燒結(jié)完成的彈殼放入彈殼精整模具的陰模b(7)內(nèi)腔下模沖b (8)的上 部分，對(duì)上模沖b (6)使用800KN的壓力對(duì)彈殼進(jìn)行一次壓制，保壓時(shí)間為1_2S，然后向上 推動(dòng)下模沖b (8)將精整完成的彈殼推出陰模b (7)內(nèi)腔；(5)防腐處理將精整完成的彈殼放入蒸汽爐中，分兩個(gè)階段進(jìn)行蒸汽處理第一階 段溫度控制在380-450°C，處理1-2小時(shí)，第二階段溫度控制在450_550°C，處理2_3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉末冶金射孔彈殼體材料的組成、專業(yè)模具及其制造方法。主要解決了傳統(tǒng)的射孔彈殼體機(jī)械加工工序繁雜、加工效率低、成本高的問題。該粉末冶金射孔彈殼體材料的組成，各原料按重量百分比配比為碳粉0.8%，銅粉1-3%，鎳粉Ni1-3%，鉬粉Mo0.1-1%，鐵粉Fe91.2-97%，粘結(jié)劑0.1-1%；其配料混合后經(jīng)過壓制成型、燒結(jié)、精整、防腐處理，生產(chǎn)出最終的產(chǎn)品。該粉末冶金射孔彈殼體采用了粉末壓制成型的方法，實(shí)現(xiàn)了無鐵屑加工，加工效率高，降低了加工成本；用粉末殼體制造的射孔彈其穿深性能超過了傳統(tǒng)的鋼殼的穿深指標(biāo)，同時(shí)具備低碎屑特點(diǎn)，適用于石油行業(yè)全通徑射孔等特殊作業(yè)需要。
文檔編號(hào)B22F3/03GK102091780SQ20111002185
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者崔佳麗, 廉宏峰, 徐志國(guó), 李曉峰, 湯占軍, 潘永新, 熊健, 王偉, 郭忠萬, 顧軍 申請(qǐng)人:大慶石油管理局