一種用于制備非晶戒指的模具及其工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于非晶合金材料領域，特別涉及到用于制備非晶戒指的模具及其工藝。
【背景技術】
[0002]非晶態合金(金屬玻璃)是具有特殊原子排列方式與優異性能的新型金屬材料。與傳統金屬材料具有長程有序的原子排列不同，非晶態合金的原子排列具有長程無序短程有序的結構特征，在其微觀組織中不存在晶界、位錯等缺陷。因此非晶態合金表現出傳統晶態合金無法比擬的高強度、高硬度、高彈性極限、低模量以及耐腐蝕等優異的性能，同時非晶合金表面光潔，因此特別適合用于制備戒指等首飾件。
[0003]目前塊體非晶的制備方法主要有水淬法、噴射成形法、高壓鑄造法和銅模鑄造法。其中水淬法是將熔融的母合金在水或鹽水等冷卻介質下快速冷卻而制備到非晶合金塊體材料，這種方法冷速快，塊體非晶形成尺寸較大，但由于過程不可控，很難形成規則形狀的塊體件。噴射成形是將非晶母合金熔化后，通過隋性氣體將熔體噴涂在石膏等模具中，熔體凝固后去除石膏體即可獲得非晶件。這種方法雖然可以獲得形狀較為復雜的塊體非晶，但由于模具材料導熱差，強度低，表面粗糙度低，因此對非晶形成能力要求高，不適于金基或銀基等貴金屬合金體系的塊體首飾的制備，同時該方法所制備的非晶體缺陷較多，表面需要進一步處理才能出現金屬色感，高壓鑄造法和銅模鑄造的制備過程相似，兩者都能形成實體結構的非晶結構件，銅模均分為上下兩部分，無法做出環形等空心結構的非晶體。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明的目的是一種結構簡單，制備方法過程可靠，成品率高，工藝簡單，效率高，適合批量生產本的制備非晶戒指的模具及其工藝。
[0005]本發明的技術方案是:一種用于制備非晶戒指的模具，該模具包括圓柱形主體，所述圓柱形主體由從上到下依次設置的熔池段、中芯段和底座段組成，所述熔池段的材質為純銅;所述中芯段和底座段材質采用鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金或鎂及鎂合金。
[0006]進一步，所述熔池段包括熔池段主體和調節環，所述熔池段主體的頂端設有熔化池，所述熔池段主體的中間部分為成型腔，所述調節環設置在所述成型腔內，所述熔化池的底部與所述空心腔體一端的端部之間通過中心通孔連通，所述熔池主體的底部設有用于與中芯段凸臺配合的熔池段凹環；
所述中芯段包括中芯段主體和芯體，中芯段主體頂部設有與所述熔池段凹環配合的所述中芯段凸臺，所述中芯段凸臺的中心位置所述芯體，所述中芯段主體的底部設有中芯段凹環，所述中芯段主體上是內部對稱設有2條氣道，且2條所述氣道之間的間距大于所述芯體的直徑，小于或等于所述成型腔的直徑；
所述底座段包括底座段主體和設置在所述底座段主體上的底座段氣道，所述底座段主體頂部設置有與所述中芯段凹環配合的底座段凸臺，所述底座段凸臺的中心位置設置有緩氣室，所述緩氣室與所述底座段氣道連通，所述緩氣室的直徑大于2條所述氣道之間的間距;使用時，根據所要制備非晶戒指寬度選擇調節環的寬度，將選定調節環設置在所述芯體上，然后將熔池段、中芯段和底座段依次組裝好，將合金熔體置于所述熔化池內，所述合金熔體從所述芯體的側壁與所述中心通孔側壁之間空隙被吸入到模具內，即得到非晶戒指。
[0007]進一步，根據權利要求2所述的磨具，其特征在于:所述芯體呈圓錐臺型，所述呈圓錐臺的錐度為1_2°。
[0008]進一步，所述調節環采用純銅材質，所述調節環的外徑小于所述空心腔體的直徑間，所述調節環的內徑與所述芯體的直徑配合無間隙。
[0009]進一步，所述底座段氣道的截面不小于所述中芯段氣道橫截面積。
[0010]進一步，所述成型腔的內表面粗糙度不高于R0.8。
[0011]本發明的另一目的是提供一種采用上述的模具制備非晶戒指的方法，包括以下步驟:
步驟1.組裝模具；
步驟2.將組裝完成的模具，安裝在電弧熔煉爐下；
步驟3:在電弧熔煉爐中加熱熔化母合金并保溫；
步驟4:將合金熔體吸入模具的成型腔內中，靜置；
步驟5:冷卻后卸下模具，拆解并脫模，將非晶合金體切割成環形并打磨拋光，即得到非晶戒指。
[0012]進一步，所述步驟1組裝模具的具體工藝為:所要制備非晶戒指寬度選擇調節環的寬度，將選定調節環設置在所述芯體上，將所述熔池段置于所述中心段上端，使熔池段凹環與中芯段凸臺無間隙配合，此時安裝有定調節環所述芯體插入所述成型腔內，所述芯體的端部穿過所述成型腔伸入所述熔化池內，所述芯體的側壁與所述中心通孔側壁之間留有一定的用于供合金熔體通過的空隙；將所述底座段置于所述中芯端下端，使所述中芯段凹環與底座段凸臺無間隙配合，此時，所述成型腔與2個氣道、緩氣室和底座段氣道依次連通。
[0013]本發明的有益效果是，由于采用上述技術方案，本發明具有以下特點:
1.采用銅模與金屬模配合，冷速大，有利于獲得大尺寸的非晶塊體材料，可以制備較大尺寸和厚度的戒指；
2.制備方法過程可靠，成品率高，工藝簡單，效率高，適合批量生產；
3.近終成形，表面光潔，后加工工作量少，節省原料。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明用于制備非晶戒指的模具的剖面結構示意圖。
[0015]圖2為采用本發明模具制備的非晶戒指樣品。
[0016]圖中:
1.熔池段、1-1.熔池段主體、1-2.調節環、1-3.熔池段凹環、1-4.熔化池、1-5.吸鑄空隙、1-6.成型腔、1-7、中心通孔、2.中芯段、2-1.中芯段主體、2-2.芯體、2_3.氣道、2_4.中芯段凸臺、2-5.中芯段凹環、3.底座段、3-1.底座段主體、3-2.緩氣室、3-3.底座氣道、3-4.底座段凸臺。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。
[0018]如圖1所示，本發明一種用于制備非晶戒指的模具，該模具包括圓柱形主體，所述圓柱形主體由從上到下依次設置的熔池段1、中芯段2和底座段3組成，所述熔池段1的材質為純銅;所述中芯段2和底座段3材質采用鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金或鎂及鎂合金。
[0019]所述熔池段1包括熔池段主體1-1和調節環1-2，所述熔池段主體1-1的頂端設有熔化池1-4，所述熔池段主體的中間部分為成型腔1-6，所述調節環1-2設置在所述成型腔內1-6，所述調節環1-2用于調節所述成型腔1-6的高度，所述熔化池1-4的底部與所述成型腔1-6一端的端部之間通過中心通孔連通1-7，所述熔池主體1-1的底部設有用于與中芯段凸臺2-4配合的熔池段凹環1-3;